1、繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)目錄繼電器的特性實(shí)驗(yàn)單側(cè)電源輻射型線路三段式電流電壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)微機(jī)及其變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)要求：(1) 因?qū)嶒?yàn)設(shè)備臺(tái)件數(shù)有限，每班分兩組根據(jù)本班級(jí)時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),必須按照實(shí)驗(yàn)課表的人數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不得超過(guò)規(guī)定的人數(shù)。實(shí)驗(yàn)分組原則上按成績(jī)表序號(hào)排列，分組情況煩請(qǐng)各班具體落實(shí)。如有疑問(wèn)等，請(qǐng)致電：（2）由于內(nèi)容較多，請(qǐng)事先做好預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)精簡(jiǎn)（不要照搬本指導(dǎo)書(shū)），也可實(shí)驗(yàn)后再寫(xiě)（但實(shí)驗(yàn)前需了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）。（3）數(shù)據(jù)處理盡可能體現(xiàn)自己的理解，比如：理論值應(yīng)該是多少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是多少，中間誤差及其原因（具體原因，不要泛泛而談：儀器誤差原因等等）。鼓勵(lì)同學(xué)們?cè)谕瓿苫緦?shí)驗(yàn)要求基礎(chǔ)上，自己設(shè)計(jì)

2、實(shí)驗(yàn)。（4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告上寫(xiě)座位號(hào)（不是號(hào)碼很長(zhǎng)的學(xué)號(hào)）。繼電器的特性實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解繼電器基本分類(lèi)方法及其結(jié)構(gòu)。2）熟悉電流繼電器的構(gòu)成原理。3）學(xué)會(huì)調(diào)整、測(cè)量電磁型繼電器的動(dòng)作值、返回值和計(jì)算返回系數(shù)。4）測(cè)量繼電器的基本特性。2繼電器的類(lèi)型與原理繼電器是電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護(hù)的主要元件，它的種類(lèi)繁多，原理與作用各異。1）繼電器的分類(lèi)繼電器按所反應(yīng)的物理量的不同可分為電量與非電量的兩種。屬于非電量的有瓦斯繼電器、速度繼電器等；反應(yīng)電量的種類(lèi)比較多，一般分類(lèi)如下：（1）按結(jié)構(gòu)原理分為：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、微機(jī)型等。（2）按繼電器所反應(yīng)的電量性質(zhì)可分為：電流繼電器、電壓繼電器、功

3、率繼電器、阻抗繼電器、頻率繼電器等。（3）按繼電器的作用分為：起動(dòng)動(dòng)作繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器等。近年來(lái)電力系統(tǒng)中已大量使用微機(jī)保護(hù)，整流型和晶體管型繼電器以及感應(yīng)型、電磁型繼電器使用量已有減少。2）電磁型繼電器的構(gòu)成原理繼電保護(hù)中常用的有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器、阻抗繼電器、功率方向繼電器、差動(dòng)繼電器等。下面僅就常用的電磁型電流繼電器的構(gòu)成及原理作簡(jiǎn)要介紹。電磁型繼電器的典型代表是電磁型電流繼電器，它既是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是反應(yīng)故障電流增大而自動(dòng)動(dòng)作的一種電器。下面通過(guò)對(duì)電磁型電流繼電器的分析，來(lái)說(shuō)明一般電磁型繼電器的工作原理和特性。圖2-1為

4、DL系列電流繼電器的結(jié)構(gòu)圖，它由固定觸點(diǎn)1、可動(dòng)觸點(diǎn)2、線圈3、鐵心4、彈簧5、轉(zhuǎn)動(dòng)舌片6、止檔7所組成。當(dāng)線圈中通過(guò)電流時(shí)，鐵心中產(chǎn)生磁通，它通過(guò)由鐵心、空氣隙和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片組成的磁路，將舌片磁化，產(chǎn)生電磁場(chǎng)，產(chǎn)生電磁力，形成一對(duì)力偶。由這對(duì)力偶所形成的電磁轉(zhuǎn)矩，將使轉(zhuǎn)動(dòng)舌片按磁阻減小的方向（即順時(shí)針?lè)较颍┺D(zhuǎn)動(dòng)，從而使繼電器觸點(diǎn)閉合。電磁力與磁通的平方成正比，即其中 所以 式中，繼電器線圈匝數(shù)；磁通所經(jīng)過(guò)的磁路的磁阻。分析表明，電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁力與轉(zhuǎn)動(dòng)舌片力臂的乘積，即 （2-1）式中，為與磁阻、線圈匝數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片力臂有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，。從式（2-1）可知，作用于轉(zhuǎn)動(dòng)舌片上的電磁力矩與繼電器線圈中

5、的電流的平方成正比，因此，不隨電流的方向而變化，所以，電磁型結(jié)構(gòu)可以制造成交流或直流繼電器。除電流繼電器之外，應(yīng)用電磁型結(jié)構(gòu)的還有電壓繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器和信號(hào)繼電器。為了使繼電器動(dòng)作（銜鐵吸合，觸點(diǎn)閉合），它的平均電磁力矩必須大于彈簧及磨擦的反抗力矩之和（）。所以由式（2-1）得到繼電磁的動(dòng)作條件是： （2-2）當(dāng)達(dá)到一定值后，上式即能成立，繼電器動(dòng)作。能使繼電器動(dòng)作的最小電流稱(chēng)為繼電器的動(dòng)作電流，用表示，在式（2-2）中用代表并取等號(hào)，移項(xiàng)后得： （2-3）從式（2-3）可見(jiàn)，可用下列方法來(lái)調(diào)整：（1）改變繼電器線圈的匝數(shù)；（2）改變彈簧的反作用力矩；（3）改變能引起磁阻變化的氣

6、隙。當(dāng)減小時(shí)，已經(jīng)動(dòng)作的繼電器在彈簧力的作用下會(huì)返回到起始位置。為使繼電器的返回，彈簧的作用力矩必須大于電磁力矩及摩擦的作用力矩。繼電器的返回條件是： （2-4）當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，上式即能成立，繼電器返回。能使繼電器返回的最大電流稱(chēng)為繼電器的返回電流，并以表之。在式（2-4）中，用代替并取等號(hào)且移項(xiàng)后得： （2-5）返回電流與動(dòng)作電流的比值稱(chēng)為返回系數(shù)，即。反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的繼電器，因而。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的繼電器，不相同，且在0.10.98這個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）電流繼電器特性實(shí)驗(yàn)電流繼電器動(dòng)作、返回電流值測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖2-2所示：實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接線，將電

7、流繼電器的動(dòng)作值整定為1A，使調(diào)壓器輸出指示為0V，滑線電阻的滑動(dòng)觸頭放在中間位置。（2）查線路無(wú)誤后，先合上三相電源開(kāi)關(guān)（對(duì)應(yīng)指示燈亮），再合上單相電源開(kāi)關(guān)和直流電源開(kāi)關(guān)。（3）慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流表讀數(shù)緩慢升高，記下繼電器剛動(dòng)作（動(dòng)作信號(hào)燈XD1亮）時(shí)的最小電流值，即為動(dòng)作值。（4）繼電器動(dòng)作后，再調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流值平滑下降，記下繼電器返回時(shí)（指示燈XD1滅）的最大電流值，即為返回值。（5）重復(fù)步驟（2）至（4），測(cè)三組數(shù)據(jù)。（6）實(shí)驗(yàn)完成后，使調(diào)壓器輸出為0V，斷開(kāi)所有電源開(kāi)關(guān)。（7）分別計(jì)算動(dòng)作值和返回值的平均值即為電流繼電器的動(dòng)作電流值和返回電流值。（8）計(jì)算整定值的誤差、變差及返回

8、系數(shù)。誤差= 動(dòng)作最小值整定值 / 整定值變差= 動(dòng)作最大值動(dòng)作最小值 / 動(dòng)作平均值100%返回系數(shù)=返回平均值 / 動(dòng)作平均值表2-1 電流繼電器動(dòng)作值、返回值測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表動(dòng)作值/A返回值/A123平均值誤差變差2)電壓繼電器特性實(shí)驗(yàn)電壓繼電器動(dòng)作、返回電壓值測(cè)試實(shí)驗(yàn)（以低電壓繼電器為例）。低電壓繼電器動(dòng)作值測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖2-3圖2-3 低電壓繼電器動(dòng)作值測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接線，檢查線路無(wú)誤后，將低電壓繼電器的動(dòng)作值整定為60V，使調(diào)壓器的輸出電壓為0V，合上三相電源開(kāi)關(guān)和單相電源開(kāi)關(guān)及直流電源開(kāi)關(guān)（對(duì)應(yīng)指示燈亮），這時(shí)動(dòng)作信號(hào)燈XD1亮。（2）調(diào)節(jié)

9、調(diào)壓器輸出，使其電壓從0V慢慢升高，直至低電壓繼電器常閉觸點(diǎn)打開(kāi)（XD1熄滅）。（3）調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其電壓緩緩降低，記下繼電器剛動(dòng)作（動(dòng)作信號(hào)燈XD1剛亮）時(shí)的最大電壓值，即為動(dòng)作值，將數(shù)據(jù)記錄于表2-2中。表2-2 低電壓繼電器動(dòng)作值、返回值測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表動(dòng)作值/V返回值/V123平均值誤差整定值Uset變差返回系數(shù)（4）繼電器動(dòng)作后，再慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其輸出電壓平滑地升高，記下繼電器常閉觸點(diǎn)剛打開(kāi)，XD1剛熄滅時(shí)的最小電壓值，即為繼電器的返回值。（5）重復(fù)步驟（3）和（4），測(cè)三組數(shù)據(jù)。分別計(jì)算動(dòng)作值和返回值的平均值，即為低電壓繼電器的動(dòng)作值和返回值。（6）實(shí)驗(yàn)完成后，將調(diào)壓器輸出調(diào)為0

10、V，斷開(kāi)所有電源開(kāi)關(guān)。（7）計(jì)算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。3）時(shí)間繼電器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn) 時(shí)間繼電器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理接線圖如圖2-4所示：圖2-4時(shí)間繼電器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理接線圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接好線路，將時(shí)間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)觸點(diǎn)接在多功能表的“輸入2”和“公共線”，將開(kāi)關(guān)BK的一條支路接在多功能表的“輸入1”和“公共線”，調(diào)整時(shí)間整定值，將靜觸點(diǎn)時(shí)間整定指針對(duì)準(zhǔn)一刻度中心位置，例如對(duì)準(zhǔn)2秒位置。（2）合上三相電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)多功能表電源開(kāi)關(guān)，使用其時(shí)間測(cè)量功能（對(duì)應(yīng)“時(shí)間”指示燈亮），使多功能表時(shí)間測(cè)量工作方式選擇開(kāi)關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。（3）斷開(kāi)

11、BK開(kāi)關(guān)，合上直流電源開(kāi)關(guān)，再迅速合上BK，采用迅速加壓的方法測(cè)量動(dòng)作時(shí)間。（4）重復(fù)步驟（2）和（3），測(cè)量三次，將測(cè)量時(shí)間值記錄于表2-3中，且第一次動(dòng)作時(shí)間測(cè)量不計(jì)入測(cè)量結(jié)果中。表2-3 時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試整定值123平均誤差變差T/ms（5）實(shí)驗(yàn)完成后，斷開(kāi)所有電源開(kāi)關(guān)。（6）計(jì)算動(dòng)作時(shí)間誤差。4思考題（1）電磁型電流繼電器在結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)？（2）如何調(diào)整電流繼電器的返回系數(shù)？（3）電流繼電器的動(dòng)作電流與哪些因素有關(guān)？單側(cè)電源輻射型線路三段式電流電壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解電磁式電流、電壓保護(hù)的組成。2學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)電流、電壓保護(hù)中電流、電壓、時(shí)間整定值的調(diào)整方法。3研究電力系

12、統(tǒng)中運(yùn)行方式變化對(duì)保護(hù)靈敏度的影響。4分析三段式電流、電壓保護(hù)動(dòng)作配合的正確性。（二）基本原理1試驗(yàn)臺(tái)一次系統(tǒng)原理圖試驗(yàn)臺(tái)一次系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示。2電流電壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)基本原理1）三段式電流保護(hù)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路時(shí)，電源與故障點(diǎn)之間的電流會(huì)增大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以構(gòu)成電流保護(hù)。電流保護(hù)分無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)I段）、帶時(shí)限速斷保護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)II段）和過(guò)電流保護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)III段）。下面分別討論它們的作用原理和整定計(jì)算方法。（1）無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（I段）單側(cè)電源線路上無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的作用原理可用圖3-2來(lái)說(shuō)明。短路電流的大小和短路點(diǎn)至電源間的總電阻及短路類(lèi)型有關(guān)。三相短路和兩相短路時(shí)，短路電流與的關(guān)

13、系可分別表示如下：式中，電源的等值計(jì)算相電勢(shì)；歸算到保護(hù)安裝處網(wǎng)絡(luò)電壓的系統(tǒng)等值電阻；線路單位長(zhǎng)度的正序電阻；短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離。由上兩式可以看到，短路點(diǎn)距電源愈遠(yuǎn)（愈長(zhǎng)）短路電流愈??；系統(tǒng)運(yùn)行方式?。ㄓ蟮倪\(yùn)行方式）與的關(guān)系曲線如圖3-2曲線1和2所示。曲線1為最大運(yùn)行方式（最小的運(yùn)行方式）下的曲線，曲線2為最小運(yùn)行方式（最小的運(yùn)行方式）下的曲線。線路AB和BC上均裝有僅反應(yīng)電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)，則當(dāng)線路AB上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)KA2能瞬時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)線路BC上故障時(shí)，希望保護(hù)KA1能瞬時(shí)動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本路線全長(zhǎng)的100%。但是這種愿望是否能實(shí)現(xiàn)，需要作具體

14、分析。以保護(hù)KA2為例，當(dāng)本線路末端點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)KA2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC的始端（習(xí)慣上又稱(chēng)為出口處）點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)KA2就不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)KA1動(dòng)作切除。但是實(shí)際上，和點(diǎn)短路時(shí)，從保護(hù)KA2安裝處所流過(guò)短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的，因此，希望點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)KA2能動(dòng)作，而點(diǎn)短點(diǎn)時(shí)又不動(dòng)作的要求就不可能同時(shí)得到滿足。為了獲得選擇性，保護(hù)裝置KA2的動(dòng)作電流必須大于被保護(hù)線路AB外部（點(diǎn)）短路時(shí)的最大短路電流。實(shí)際上點(diǎn)與母線B之間的阻抗非常小，因此，可以認(rèn)為母為B上短路時(shí)的最大短路電流。根據(jù)這個(gè)條件得到：式中，可靠系數(shù)，考慮

15、到整定誤差、短路電流計(jì)算誤差和非周期分量的影響等，可取為1.21.3。由于無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不反應(yīng)不短路，因此，可以構(gòu)成無(wú)時(shí)限的速動(dòng)保護(hù)（沒(méi)有時(shí)間元件，保護(hù)僅以本身固有動(dòng)作時(shí)間動(dòng)作）。它完全依靠提高整定值來(lái)獲得選擇性。由于動(dòng)作電流整定后是不變的，在圖3-2上可用直線3來(lái)表示。直線3與曲線1和2分別有一個(gè)交點(diǎn)。在曲線交點(diǎn)至保護(hù)裝置安裝處的一段線路上短路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。在交點(diǎn)以后的線路上短路時(shí)， 保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。因此，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)的范圍。如圖3-2所示，它的最大保護(hù)范圍是，最小保護(hù)范圍是。保護(hù)范圍也可以用解析法求得。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏度用保護(hù)范圍來(lái)表示，其最小保護(hù)范圍一般不

16、應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路全長(zhǎng)的15%20%。實(shí)驗(yàn)時(shí)可調(diào)節(jié)滑線電阻，找尋保護(hù)范圍。電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，因而獲得了廣泛應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路AB的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響很大，當(dāng)被保護(hù)線路的長(zhǎng)度較短時(shí)，速斷保護(hù)就可能沒(méi)有保護(hù)范圍，因而不能采用。由于無(wú)時(shí)限電流速斷不能保護(hù)全長(zhǎng)線路，即有相當(dāng)長(zhǎng)的非保護(hù)區(qū)在非保護(hù)區(qū)短路時(shí)，如不采取措施，故障便不能切除，這是不允許的。為此必須加裝帶時(shí)限電流速斷保護(hù)，以便在這種情況下用它切除故障。（2）帶時(shí)限電流速斷保護(hù)（II段）對(duì)這個(gè)新設(shè)保護(hù)的要求，首先應(yīng)在任何故障情況下都能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)范圍，并具有足夠的靈敏性

17、。其次是在滿足上述要求的前提下力求具有最小的動(dòng)作時(shí)限。正是由于它能以較小的時(shí)限切除全線路范圍內(nèi)的故障，因此，稱(chēng)之為帶時(shí)限速斷保護(hù)。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的原理可用圖3-3來(lái)說(shuō)明。由于要求帶時(shí)限電流速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路AB的全長(zhǎng)，因此它的保護(hù)范圍必須伸到下一線路中去。例如，為了使線路AB上的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A獲得選擇性，它必須和下一線路BC上的無(wú)時(shí)限電速斷保護(hù)B配合。為此，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的動(dòng)作電流必須大無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B的動(dòng)作電流。若帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的動(dòng)作電流用表示，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)B的動(dòng)作電流用表示，則 （3-1）式中，可靠系數(shù)，因不需考慮非周期分量的影響，可取1.11.2。保護(hù)

18、的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一條線路的速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段，時(shí)間階段以表示。即保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間 （一般取為0.5s）帶時(shí)限電流速斷保護(hù)A的保護(hù)范圍為（見(jiàn)圖3-3）。它的靈敏按最不利情況（即最小短路電流情況）進(jìn)行檢驗(yàn)。即 （3-2）式中，在最小運(yùn)行方式下，在被保護(hù)線路末端兩相金屬短路的最小短路電流。規(guī)程規(guī)定 應(yīng)不小于1.31.5。必須大于1.3的原因是考慮到短路電流的計(jì)算值可能小于實(shí)際值、電流互感器的誤差等。由此可見(jiàn)，當(dāng)線路上裝設(shè)了電流速斷和限時(shí)電流速保護(hù)以后，它們的聯(lián)系工作就可以保證全線路范圍內(nèi)的故障都能夠大0.5s的時(shí)間內(nèi)予以切除，在一般情況下都能夠滿足速動(dòng)性的要求。具有這種性能的保護(hù)稱(chēng)為該線路的“主

19、保護(hù)”。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)能作為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)近后備），即故障時(shí)，若無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)拒動(dòng)，它可動(dòng)作切除故障。但當(dāng)下一段線路故障而該段線路保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)不一定會(huì)動(dòng)作，故障不一定能消除。所以，它不起遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。為解決遠(yuǎn)后備的問(wèn)題，還必須加裝過(guò)電流保護(hù)。（3）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（III段）過(guò)電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)裝置。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該啟動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，則能反應(yīng)電流的增大而動(dòng)作。在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)范圍，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)范圍，以起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。為保證在正常運(yùn)行情況下

20、過(guò)電流保護(hù)不動(dòng)作，它的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，因而確定動(dòng)作電流時(shí)，必須考慮兩種情況：其一，必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置能夠返回。例如在圖3-4所示的接線網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)，短路電流將通過(guò)保護(hù)裝置5、4、3，這些保護(hù)裝置都要啟動(dòng)，但是按照選擇性的要求，保護(hù)裝置3動(dòng)作切除故障后，保護(hù)裝置4和5由于電流已經(jīng)減小應(yīng)立即返回原位。其二，必須考慮當(dāng)外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自啟電流大于它的正常工作電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。例如在圖3-4中，k1點(diǎn)短路時(shí)，變電所B母線電壓降低，其所接負(fù)荷的電機(jī)被制動(dòng)，在故障由3QF保護(hù)切除后，B母線電壓迅速恢復(fù)，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流大

21、于它的正常工作電流，在這種情況下，也不應(yīng)使保護(hù)裝置動(dòng)作?？紤]第二種情況時(shí)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定值應(yīng)滿足：式中，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)，它表示自啟動(dòng)時(shí)的最大負(fù)荷電流與正常運(yùn)行的最大負(fù)荷電流之比。當(dāng)無(wú)電動(dòng)機(jī)時(shí)，有電動(dòng)機(jī)時(shí)?？紤]第一種情況，保護(hù)裝置在最大負(fù)荷時(shí)能返回，則定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的返回值應(yīng)滿足 （3-3）考慮到，將式（3-3）改寫(xiě)為 （3-4）式中，可靠系數(shù)，考慮繼電器整定誤差和負(fù)荷電流計(jì)算不準(zhǔn)確等因素，取為1.11.2?？紤]到，所以 （3-5）為了保護(hù)選擇性，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間必須按階梯原則選擇（如圖3-5）。兩個(gè)相鄰保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相差一個(gè)時(shí)限階段。過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)仍采用式（3-2）

22、進(jìn)行檢驗(yàn)，但應(yīng)采用代入，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)作為本線路的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求；當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理圖與帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的原理圖相同，只是整定的時(shí)間不同而已。3保護(hù)的整定值計(jì)算電流電壓保護(hù)整定值計(jì)算圖3-1中若取電源線電壓為100V（實(shí)際為變壓器副方輸出線電壓為100V），系統(tǒng)阻抗分別為、，線路段的阻抗為。線路中串有一個(gè)的限流電阻，設(shè)線路段最大負(fù)荷電流為1.2A。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)為，過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)，繼電器返回系

23、數(shù)，自啟動(dòng)系數(shù)。根據(jù)上述給定條件：（1）理論計(jì)算線路段電流保護(hù)各段的整定值計(jì)算： （A） （A） （A）4常規(guī)電流保護(hù)的接線方式電流保護(hù)常用的接線方式有完全星形接線、不完全星形接線和在中性線上接入電流繼電器的不完全星形接線三種，如圖3-8所示。電流保護(hù)一般采用三段式結(jié)構(gòu)，即電流速斷（I段），限時(shí)電流速斷（II段），定時(shí)限過(guò)電流（III段）。但有些情況下，也可以只采用兩段式結(jié)構(gòu)，即I段（或II段）做主保護(hù)，III段作后備保護(hù)。下圖示出幾種接線方法，供接線時(shí)參考。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容DJZ-III試驗(yàn)臺(tái)的常規(guī)繼電器都沒(méi)有接入電流互感器和電壓感器，在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)參閱圖3-1的一次系統(tǒng)圖，設(shè)計(jì)好保護(hù)接線圖，并

24、接好線后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1正常運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)（1）三相調(diào)壓器輸出為0V。（2）系統(tǒng)運(yùn)行方式置于“正常”位置。（3）按前面介紹的常規(guī)電流保護(hù)接線方式進(jìn)行接線，根據(jù)理論計(jì)算值確定各繼電器的整定值大小。（4）合上三相電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。（5）合上直流電源開(kāi)關(guān)。（6）合上變壓器二側(cè)次的模擬斷路器。此時(shí)，負(fù)荷燈炮亮，模擬系統(tǒng)即處于正常運(yùn)行狀態(tài)。（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使調(diào)壓器輸出回零，最后斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)電源。2短路故障方式實(shí)驗(yàn)（1）三相調(diào)壓器輸出為0V。（2）選擇系統(tǒng)運(yùn)行方式為最小運(yùn)行方式。（3）將模擬線路電阻可移動(dòng)頭放置在中間（50%）位置。（4）按前面介紹的常規(guī)電流

25、保護(hù)接線方式進(jìn)行接線，根據(jù)理論計(jì)算值確定各繼電器的整定大小。（5）退出所有出口連接片。（6）合上三相電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。（7）合上直流電源開(kāi)關(guān)，合上變壓器二次側(cè)的模擬斷路器，此時(shí)負(fù)荷燈泡亮（與正常運(yùn)行方式相同）。（8）合上短路模擬開(kāi)關(guān)（二相或三相均可）。（9）合上故障模擬斷路器，模擬系統(tǒng)發(fā)生短路故障。此時(shí)，根據(jù)短路類(lèi)型，負(fù)荷燈泡全部熄滅或部分熄滅。電流表指示數(shù)值較大。模擬系統(tǒng)即處于短路故障方式。短路故障發(fā)生后，應(yīng)立即斷開(kāi)短路操作開(kāi)關(guān)，以免短路電流過(guò)大燒壞設(shè)備。斷開(kāi)短路操作開(kāi)關(guān)。即可切除短路故障。（10）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將故障模擬斷路器斷開(kāi)，調(diào)壓器

26、輸出調(diào)回零，最后斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)電源。3三相短路時(shí)I段保護(hù)動(dòng)作情況及靈敏度測(cè)試實(shí)驗(yàn)在不同的系統(tǒng)運(yùn)行方式下，做三段式常規(guī)電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)，找出I段電流保護(hù)的最大和最小保護(hù)范圍，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按前述完全星形實(shí)驗(yàn)接線，將變壓器原方CT的二次側(cè)短接，調(diào)I段三個(gè)電流繼電器的整定值為4.8A,段三個(gè)電流繼電器的整定值為1.8A,或者段整定值為1.62A。（2）系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇置于“最大”，將重合閘開(kāi)關(guān)切換至“OFF”位置。（3）把“區(qū)內(nèi)”、“線路”和“區(qū)外”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇在“線路”檔（“區(qū)內(nèi)”、“區(qū)外”是對(duì)變壓器保護(hù)而言的，在線路保護(hù)中不使用）。（4）合三相電源開(kāi)關(guān)，三相電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實(shí)

27、驗(yàn)）。（5）緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使并入線路中的電壓表顯示讀數(shù)從OV上升到100V為止。（6）合上直流電源開(kāi)關(guān)，直流電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實(shí)驗(yàn)）。（7）合上模擬斷路器，負(fù)載燈全亮。（8）將常規(guī)出口連接片LP2投入，微機(jī)出口連片LP1退出。（9）合上短路選擇開(kāi)關(guān)SA、SB、SC。（10）模擬線路段不同處做短路實(shí)驗(yàn)。先將短路點(diǎn)置于100%的位置（順時(shí)針調(diào)節(jié)短路電阻至最大位置），合上故障模擬斷路器，檢查保護(hù)段是否動(dòng)作，如果沒(méi)有動(dòng)作，斷開(kāi)故障模擬斷路器，再將短路電阻調(diào)至90%處，再合上故障模擬斷路器，檢查保護(hù)段是否動(dòng)作，記錄最后能夠使段保護(hù)動(dòng)作的短路電阻值于表3-1中。（11）分別將系統(tǒng)運(yùn)

28、行方式置于“最小”和“正常”方式，重復(fù)步驟（4）至（10）的過(guò)程，將段保護(hù)動(dòng)作時(shí)的短路電阻值記錄在表3-1中。（12）實(shí)驗(yàn)完成后，將調(diào)壓器輸出調(diào)為0V，斷開(kāi)所有電源開(kāi)關(guān)。（13）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析出無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)最大保護(hù)范圍。 (14) 合上三相電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使電壓表指示從0V慢慢升到50V為止。重復(fù)（2）至（13）的步驟。表3-1 三相短路數(shù)據(jù)記錄表段= 段= 電壓/ V運(yùn)行方式U=100VU=50V段段段段LRLRLRLR最大*最小*正常*微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉變壓器縱差保護(hù)的組成原理及整定值的調(diào)整方法。2了解Y/接線的變壓器，其電流互感二次接線方式對(duì)減

29、少不平衡電流的影響。3了解差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)特性的特點(diǎn)，觀察差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)特性上A點(diǎn)或B點(diǎn)大小的變化對(duì)保護(hù)靈敏度和保護(hù)避免不平衡電流能力的影響。（二）變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理1變壓器保護(hù)的配置變壓器是十分重要和貴重的電力設(shè)備，電力部門(mén)中使用相當(dāng)普遍。變壓器如發(fā)生故障將給供電的可靠性帶來(lái)嚴(yán)重的后果，因此在變壓器上應(yīng)裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性良好的保護(hù)裝置。變壓器上裝設(shè)的保護(hù)一般有兩類(lèi)：一種為主保護(hù)，如瓦斯保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)；另一種稱(chēng)后備保護(hù)，如過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)等。本試驗(yàn)臺(tái)的主保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)。2變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)基本原理如圖7-1所示為雙繞阻縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相原理說(shuō)明

30、 圖，元件兩側(cè)的電流互感器的接線應(yīng)使在正常和外部故障時(shí)流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近于零，繼電器不動(dòng)作；內(nèi)部故障時(shí)流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。但是，由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，為了保護(hù)正常和外部故障時(shí)，變壓器兩側(cè)的兩個(gè)電流相等，從而使流入繼電器的電流為零。有： （7-1）式（7-1）可改寫(xiě)為：式中：、分別為變壓器Y側(cè)和側(cè)電流互感器變比；變壓器變比。顯然要使正常和外部故障時(shí)流入繼電器的電流為零，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)互感器的變比，使其比值等于變壓器變比。但是，實(shí)際上正常或外部故障時(shí)流入繼電器的電流不 為零，于是有不平衡電流出現(xiàn)。原因是：（1）各側(cè)

31、電流互感器的磁化特性不可能一致。（2）為滿足（7-1）式要求，計(jì)算出的電流互感器的變比，與選用的標(biāo)準(zhǔn)化變比不可能相同；（3）當(dāng)采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器時(shí)，由于運(yùn)行的需要為維持電壓水平，常常變化變比，從而使（7-1）式不能得到滿足。（4）由圖7-1可見(jiàn)，變壓器一側(cè)采用接線，一側(cè)采用Y接線，因而兩側(cè)電流的相位會(huì)出現(xiàn)30的角度差，就會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡電流（見(jiàn)圖7-2）。（5）由于電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流中含有非周期分量，這些分量很難感應(yīng)到二次側(cè)，從而造成兩側(cè)電流的誤差；（6）分析表明，當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)，有可能出現(xiàn)很大的變壓器激勵(lì)電流，通稱(chēng)為激勵(lì)涌流。由于涌流只流過(guò)變壓器

32、的一側(cè)，其值又可達(dá)到額定電流68倍，常導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。為了要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，就要努力使（7-1）式得到 滿足，盡量減少不平衡電流，上述六種因素中有些因素因?yàn)槠鋽?shù)值很小，有些因素因?yàn)槭强陀^存在不能人為改變的，故常常在整定計(jì)算時(shí)將它們考慮在可靠系數(shù)中。本試驗(yàn)臺(tái)上學(xué)生可以自己動(dòng)手接線，將兩側(cè)電流互感器副方的電流接入微機(jī)保護(hù)，若接線正確，則流入微機(jī)保護(hù)的差電流近似為零，否則差電流較大，如圖7-2所示。Y側(cè)與側(cè)的一次電流有30的誤差，因此可以將Y側(cè)電流互感器二次電流接成，側(cè)的二次電流接成Y進(jìn)行校正。變壓器差動(dòng)保護(hù)中，雖然采用了種種辦法來(lái)減少不平衡電流的影響，但是不平衡電流仍然比較大，而且其

33、值隨著一次穿越變壓器的短路電流的增大而增大，這種關(guān)系可近似用圖73的直線1來(lái)描述。若變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流按躲開(kāi)外部故障的最大短路電流來(lái)整定，如圖73的直線2，可見(jiàn)保護(hù)的動(dòng)作電流較大，這時(shí)對(duì)于短路電流較小的內(nèi)部故障，靈敏度往往不能滿足要求。如果能利用變壓器的穿越電流來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)作用，使穿越電流大時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)作用大，穿越電流小時(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)作用小，并且使保護(hù)的動(dòng)作電流也隨制動(dòng)作用的大小而改變，即制動(dòng)作用大時(shí)，動(dòng)作電流大些，制動(dòng)作用小時(shí)，動(dòng)作電流也小，那么在任何外部短路電流的情況下，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流都能大于相應(yīng)的不平衡電流，從而既提高靈敏度，又不致誤動(dòng)作，差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性曲線如圖7-3的曲線

34、3所示，曲線3上方陰影部分的區(qū)域?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)。曲線3中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)為差動(dòng)保護(hù)的最小動(dòng)作電流，一般?。?.250.5）。小時(shí)保護(hù)較靈敏。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流，一般?。?3）。當(dāng)B點(diǎn)取值小時(shí)，保護(hù)不易動(dòng)作。曲線3的斜率tg視不平衡電流的大小程度確定，一般取之間。當(dāng)斜率小時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作較靈敏。本試驗(yàn)臺(tái)微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)特性的A、B點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)整定進(jìn)行改變，調(diào)節(jié)A點(diǎn)或B可檢查制動(dòng)特性曲線對(duì)保護(hù)的影響。在空載變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電的情況下，可能出現(xiàn)的激磁涌流，因?yàn)樗涣鬟^(guò)變壓器的一側(cè)，常常導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，給差動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)困難。分析表明，在電源電壓U=0時(shí)，投入空載變壓器，就

35、有可能出現(xiàn)最大激磁涌流，在電源電壓時(shí)投入空載變壓器，則激磁涌流可能很小。本試驗(yàn)臺(tái)上學(xué)生可以通過(guò)合閘空載變壓器觀察激磁涌流的情況。分析表明，空載投入變壓器時(shí)，出現(xiàn)的激磁涌流具有三大特點(diǎn)：（1）涌流中有很大的非周期分量；（2）涌流波形經(jīng)削去負(fù)波之后出現(xiàn)間斷；（3）涌流中具有大量的高次諧波分量，其中以二次諧波為主。所以變壓器差動(dòng)保護(hù)中，常常利用二次諧波作為制動(dòng)量以躲開(kāi)激磁涌流的影響（實(shí)用上也可以用其他方法，例如利用判別間斷角原理等）。本試驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)為躲開(kāi)激磁涌流的影響，是利用二次諧波作為制動(dòng)量。（I1-6I2）0判為內(nèi)部故障；（I1-6I2）0判為激磁涌流，式中：I1為激磁涌流的基波分量；I2為激磁涌流的二次諧波分量。微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)的典型硬件結(jié)構(gòu)圖與圖5-1一樣。微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)采用圖7-3所示的制動(dòng)特性，這部分的軟件基本框圖如圖7-4所示。，（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容控制臺(tái)密碼為：111變壓器差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)的一次系統(tǒng)圖如圖7-5所示。實(shí)驗(yàn)變壓器高壓側(cè)為Y形接法，線電壓為220V，低壓側(cè)為形接法，線電壓為127V。高、低壓側(cè)變比為；線路正常運(yùn)行方式下低壓側(cè)每相負(fù)荷電阻為61。1微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)1）模擬變壓器正常運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)（1）根據(jù)圖7-6完成實(shí)驗(yàn)接線，為了