471工厂供配电实验实训装置实验指导书(5)

本实验三相一次重合闸动作逻辑框图如图3-8(a)，tZCH表示重合闸时间定值。在重合闸投入情况下，当保护动作跳开断路器后，重合闸充满电且满足检同期或检无压条件时，可进行合闸。

(1) 重合闸检定方式

重合闸有三种检定方式：非检同期非检无压方式、检同期方式和检无压方式。

a. 非检同期非检无压方式：无论线路侧和母线侧电压如何，都重合。

b. 检无压方式：母线侧电压和线路侧电压均有压，且满足同期条件时，才重合。即：

A?UL??U (3-5)

其中UA为母线A相电压，UL为线路抽取A相电压，?U为检同期电压定值。

c. 检无压方式：线路侧无电压时，重合；若两侧都有电压，自动转为检同期重合，必须满足同期条件才重合。

(2) 重合闸充放电条件

在软件中专门设置一个计数器，模拟重合闸的充放电功能，充电满的时间为15S。

重合闸充电条件如图3-8(b)。当断路器在合位且无闭锁重合闸条件时，进行充电，充电时间为15s，充满电后装置面板上的“充电”指示灯亮。

重合闸放电条件如图3-8(c)，重合闸放电后，“充电”指示灯灭。

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(a) 重合闸动作逻辑图

(b) 重合闸充电逻辑图

(c) 重合闸放电逻辑图

图3-8 三相一次重合闸逻辑图

3.2.2.2 前加速保护基本原理

重合闸前加速保护一般又简称为“前加速”。 35

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如图3-9所示的网络接线中，假定每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则进行配合。因而在靠近电源端保护5处的时限就很长。为了加速故障的切除，可在保护5上安装重合闸前加速保护（ARD），当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护5瞬时无选择性动作予以切除，重合闸以后保护第二次动作切除故障是有选择性的。

自动重合闸前加速保护有利于迅速消除故障，从而提高了重合闸的成功率，另外还具有只需装一套重合闸的优点。

图3-9 前加速保护网络接线图及时间配合关系

3.2.2.3 后加速基本原理

重合闸后加速保护一般又简称“后加速”，所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择的动作，然后进行重合，如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次是否带时限无关。

3.2.3 实验说明

本实验中，将多功能微机保护实验装置配置成的10kV线路保护安装于10kV母线连接的出线L上，保护线路L，从TA4获取电流信号，从TV3获取电压信号，控制QF4跳闸及重合。

3.2.4 实验内容及步骤

3.2.4.1 实验接线

与“10kV线路保护过电流保护”实验接线完全相同。

3.2.4.2 定值整定

仅投入过电流保护的电流3段，并进行整定。

投入三相一次重合闸，由于实验模型为单端电源供电线路，因此重合闸检定方式选择“非同期”。重合闸时间定值可设置为0.4s。

3.2.4.3 瞬时性短路故障实验

1) 重合闸前加速

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投入“重合闸前加速”控制字。

按下出线L上的末端相间短路故障按钮，待保护跳闸后释放故障按钮，观测保护及重合闸动作情况，并从保护动作报告和SOE记录中读取动作时间，记入表3-5。

表3-5 重合闸及前加速、后加速动作记录表

2) 重合闸后加速

投入“重合闸后加速”控制字。

按下出线L上的末端相间短路故障按钮，待保护跳闸后释放故障按钮，观测保护及重合闸动作情况，并从保护动作报告和SOE记录中读取动作时间，记入表3-25。

3.2.4.4 永久性短路故障实验

1) 重合闸前加速

投入“重合闸前加速”控制字。

按下出线L上的末端相间短路故障按钮，观测保护及重合闸动作情况，动作完毕后再释放故障按钮。将保护和重合闸动作情况记入表3-25。

2) 重合闸后加速

投入“重合闸后加速”控制字。

按下出线L上的末端相间短路故障按钮，观测保护及重合闸动作情况，动作完毕后再释放故障按钮。将保护和重合闸动作情况记入表3-25。

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3.5 变压器微机保护实验

3.3.1 实验目的

1) 掌握变压器差动速断保护和比率制动差动保护基本原理。

2) 掌握变压器过电流保护基本原理。

3) 掌握变压器过负荷保护基本原理。

4) 熟悉保护的接线方式。

5) 掌握保护的整定方法。

3.3.2 实验原理及实验说明

3.3.2.1 保护基本原理

(1) 差动电流及制动电流构成：

首先说明两个假设条件：

i, 假定以流向变压器的方向为正方向；

ii, 假定变压器高压侧和低压侧电流互感器均接成星形（即：互感器一次侧和二次侧相位完全相同）。

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为保证差动保护的正确工作，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流大小相等，方向相反。

微机差动保护一般以高压侧二次电流为参考向量，低压侧电流乘上一个电流平衡变化系数Kph。

?|I?I|差动电流Id表示为：Id?|Ih?Il|，制动电流表示为：Ir?hl。其中Ih表示高压侧的电流向量，2????

Il表示经电流平衡变化系数调整后的低压侧的电流向量。 ?

变压器正常运行时，应有Ih=－Il。由于变压器采用不同的接线方式时，高低压侧电流相位关系不同，因此差动电流构成式中的Ih和Il应根据变压器的接线方式正确选择。

假定变压器高压侧A、B、C三相电流分别为：IAH、IBH和ICH，低压侧A、B、C三相电流分别为：IAL、IBL和ICL，所有电流均为电流互感器二次侧电流。

A. 变压器采用Y/Y0接线方式

Ih=IAH，正常运行时高压侧A相电流IAH与低压侧A相电流IAL同相位，如图3-10(a)，因此取：??????????????

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?

Il=Kph?IAL。

?

注意：图中的电流相位关系既表示电流互感器一次侧相位关系，也表示二次侧相位关系。

IAH?

?

?

ICH?

?

IICH

?

?

BL

I

CL

IAH

(a) Y/Y0接线

I?

BH

I?

IBL

?

(b) Y/△-11接线

图3-10 变压器高低压侧电流相位关系

B. 变压器采用Y/△-11接线方式

正常运行时高压侧AB相间电流(IAH-IBH)与低压侧A相电流IAL同相位，如图3-10(b)，因此取：Ih= (IAH?IBH)/，Il=Kph?IAL。

(2) 差动速断保护

差动速断保护动作逻辑框图如图3-11。其中，Id表示计算所得的差动电流，Id.zd表示差动继电器的差动速断保护整定值。

?

?

?

?

????

图3-11 差动速断保护动作逻辑图

(3) 比率制动差动保护逻辑

比率制动差动保护制动特性曲线如图3-12，其中，Id.min表示差动继电器的起动差流整定值即门槛电流，Ir表示计算所得的制动电流，K表示比率制动系数整定值。比率制动差动保护动作逻辑如图3-13，比率制动差动保护带有二次谐波制动功能，可通过控制字选择，逻辑图中Id2为差动电流中的二次谐波成分，K2表示二次谐波制动系数。

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图3-12 比率制动差动保护制动特性曲线图

图3-13 比率制动差动保护动作逻辑图

(4) 过电流保护

过电流保护可选择不带起动元件、低电压起动和复合电压起动三种方式，动作逻辑如图3-14。其中，I?.max表示A、B、C三相电流的最大值，Izd表示过电流定值，U???表示相间电压，Uzd表示低电压定值，U2表示负序电压，U2zd表示负序电压定值，tzd表示过电流保护时间定值。

图3-14 过电流保护动作逻辑图

(4) 过负荷保护

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过负荷保护可选择动作于信号或动作于出口，动作逻辑如图3-15。其中，I?.max表示A、B、C三相电流的最大值，If.zd表示过负荷定值，tf.zd表示过负荷保护时间定值。

过负荷保护出口告警

图3-15 过负荷保护动作逻辑图

3.3.2.2 保护整定

(1) 电流平衡变换系数计算

电流平衡变换系数Kph的计算方法如下：

Kph?nCT2/(nB.nCT1) (3-6)

nCT1和nCT2分别为高压侧和低压侧电流互感器的变比，nB为变压器的变比。

(2) 差动速断保护整定

差动速断的整定值按躲开最大励磁涌流来整定，Izd?(3.5~4.5)IN.T，其中，IN.T为变压器的额定电流。

(3) 比率制动差动保护整定

比率制动式差动继电器的动作电流随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。

比率制动差动保护的动作电流按下面两个条件进行计算，选较大者为基本动作电流Ipu。 a. 躲开变压器的励磁涌流：

Ipu?KrelIN.T (3-7)

式中，Krel为可靠系数，可取1.5，IN.T为变压器参考侧的额定电流。

b. 躲开变压器外部短路时的最大不平衡电流：

Ipu?KrelIunb.max?1.3(Iunb.?u?Iunb.CT)?1.3（?u??f）Ik.max (3-8)

式中，Ik.max为外部短路时，流过变压器参考侧的最大短路电流，?f为CT的10%误差，?u为变压器分接头位置的改变范围，最大为±15%。

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比率制动系数K可取0.4~0.6，二次谐波制动系数K2通常为0.15~0.2。

(4) 不带起动元件的过电流保护整定

动作电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定。

Ipu?KrelIT.max/Kre (3-9)

式中，Krel为可靠系数，取1.2～1.3；Kre为返回系数，取0.85；IT.max为变压器可能出现的最大负荷电流。

IT.max的确定应考虑电动机自起动的最大电流：

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