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实验一报告
实验一变压器差动保护
张汉花5100309389
一.实验目的及要求
•1、掌握变压器差动保护的不平衡电流的原因
•2、了解微机型变压器差动保护的基本动作原理
•3、学会变压器差动保护的电流互感器的接线原则以及接线方法
•4、了解制动特性对差动继电器启动值的影响
•5、了解励磁涌流对变压器差动保护的影响
二.实验接线及原理
变压器差动保护的不平衡电流的原因
1.由变压器励磁涌流ILy产生
•变压器励磁电流IL仅流经变压器的某一侧,因此通过电流互感器,反应到差动回路中不能被平衡。
•防止方法:
Ⅰ采用有速饱和铁心的差动继电器;
•Ⅱ鉴别短路电流和励磁涌流波形差别;
•Ⅲ利用二次谐波制动。
2.由变压器两侧电流相位不同产生
•通常采用Y/⊿-11接线方式,若两侧电流互感器仍采用该接线方式,则两次电流由于相位不同,也会有一个差电流流入继电器。
•防止方法:
将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形,或将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。
3.由计算变比与实际变比不同而产生的
•很难满足变比的要求,将有电流流过差动回路。
•防止方法:
采用有速饱和铁心的差动继电器
实验接线原理图:
变压器原边互感器二次线电流分别超前相电流30°,也即超前一次电流30°。
变压器副边电流互感器二次线圈因接入互感器二次电流与一次电流同相位。
而变压器由于采用Y/⊿-11接法,低压侧电压恰好领先对应侧电压30°故低压侧互感器二次线电流与原边互感器二次线电流同相位。
副边电流互感器与原边电流互感器变比为变压器原副边绕组匝数比的
,当变压器正常运行及区外故障时,流入差动保护差回路中的电流近似为零,差动保护不会动作。
区外故障:
区内故障:
三.实验原理及实验数据记录
1.变压器正常工作:
按下电源开关,QF1、QF2、QF4合闸,缓慢调节电压,至原边100V输出,合上负载开关,完成表(极坐标形式)
高压侧
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
100.7
0.13<0°
0.153<20.3°
0.145<111.3°
低压侧
差动电流
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
Iacd
Ibcd
Iccd
34.4
0.058<-16.3°
0.058<74.48°
0.043<-42°
0.16
0.16
0.16
2.变压器区外故障
按下电源开关,合上QF1,缓慢调节电压,至原边100V输出,合上线路设置A、B
C故障设置按钮,合上QF2开关
高压侧
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
100.7
0.393<-176.1°
0.325<70.57°
0.435<-51.47°
低压侧
差动电流
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
Iacd
Ibcd
Iccd
34.4
0.71<0°
0.699<-111.5°
0.796<120.5°
0.91
1.07
1.017
3.变压器区内故障实验
按下电源开关,缓慢调节电压,至原边100V输出,变压器设置转换开关在中间正常位置,合上A、B、C变压器故障设置按钮,合上QF1开关,将变压器设置转换开关由中间正常位置切换到内部故障位置。
高压侧
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
100.7
0.857
0.747
0.902
低压侧
差动电流
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
Iacd
Ibcd
Iccd
34.4
0.173
0.138
0.217
1.085
1.135
1.256
4.变压器转换性故障(区外转区内)实验(等效双电源)
按下电源开关,将变压器设置转换开关调在中间正常位置,合上QF1、QF2开关,缓慢调节电压,至原边100V输出,合上A、B、C线路故障设置按钮,将故障设置开关转换成A站保护,同时合上A、B、C变压器故障设置按钮,将变压器设置转换开关由中间正常位置切换到内部故障位置。
高压侧
区外故障
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
100.7
0.618<0°
0.626<-118.8°
0.646<120.2°
低压侧
差动电流
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
Iacd
Ibcd
Iccd
34.4
0.658<-117.1°
0.642<63.28°
0.643<-56.44°
0.267
0.26
0.267
区内故障
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
100.7
1.226
1.284
1.411
低压侧
差动电流
UAB/V
Ia/A
Ib/A
Ic/A
Iacd
Ibcd
Iccd
34.4
1.109
0.945
1.283
0.714
1.211
0.885
四.思考题
•1、变压器差动保护中形成不平衡电流的主要因素有哪些?
如何克服?
答:
1)变压器励磁电流防止方法:
采用有速饱和铁心的差动继电器;Ⅱ鉴别短路电流和励磁涌流波形差别;Ⅲ利用二次谐波制动。
2)变压器接线方式不同各侧电流相位不同防止方法:
接线补偿,对于Y/△型接线的变压器在Y侧互感器采用△型接法,在变压器△侧互感器采用Y型接法。
3)变压器变比不匹配对于Y/△变压器原副边电流互感器变比为
4)实际变比与理论变比不匹配防止方法:
对于具有速饱和铁芯的差动继电器,可以利用平衡线圈来消除此不平衡电流
5)原副边电流互感器型号不同
6)变压器调整分接头产生不平衡电流
•2、变压器采用Y/Y-12接法,单相电压比为220/127,试问在高压側CT1变比为1/1的情况下,低压側CT2应选择怎样的变比才能使俩者(高、低压CT二次側电流对应的)角度一致,数值一致?
答:
有与高低压侧变压器都采用Y/Y接线因而高低压侧电压没有相位差,不需要相位补偿,高低压侧电流互感器都采用Y型接线方式。
低压侧互感器与高压侧电流互感器变比的比值为220/127,高压侧为1/1,因而低压侧电流互感器变比为,220/127
•3、如上所述:
当变压器采用Y/⊿-11接法,为了修正由此产生的角差,高压側CT1、低压側CT2的二次側分别采用怎样改接,才能使俩者(高、低压CT二次側电流对应的)角度一致,数值一致?
并作相量分析?
答:
CT1采用△型接法,CT2侧采用Y型接法
低压侧电流超前高压侧30°,在高压侧电流互感器采用△型接线补偿30°,可以保证在正常状态下流入差动元件的二次侧电流和为零。
4、变压器差动电流的大小主要取决于哪两个方面?
答:
一次侧电流的大小,一次侧电流越大电流互感器感应的电流越大
高低压侧一次侧电流的相位差,正常状态下高低压侧电流相差180°,差动元件电流为零,当发生区内故障时,高低压测电流同相位,差动元件电流为流入故障点的电流。
5)观察变压器转换性故障(区外转区内)差动电流的变化并解释其现象。
答:
由区外故障转区内故障会使得差动电流增大。
仅仅发生区内故障时,由于负载侧空载,差动电流与电源侧电流互感器电流接近为一较小值,当发生区外故障时变压器负载侧电流增大,当区外故障转区内故障时会在负载侧产生非周期的电流源向故障点提供短路电流(此时负载侧相当于接入一个电源),因而流入差动回路的电流增大。
实验二三段式电流保护及自动重合闸
张汉花5100309389
一、实验目的
1)熟悉微机三段式电流保护的原理和算法,掌握三段式电流保护的整定计算方
法。
2)了解重合闸前加速,后加速的基本原理和方法。
二、实验原理
1)简单线路的三段式电流保护
III段过流保护整定:
动作时间:
△tIII整定1s;
式中:
Kh电流继电器返回系数,一般采用0.85;Kk可靠系数,一般采用1.20;
Kzq自起动系数无电动机时取1有电动机时大于1;Ifmax最大负荷电流。
II段保护整定:
动作时间:
△tII整定为0.5s;
B站
A站Idz=1.05Ik.min
式中:
Idz1下一段线路的I段保护整定值
I段保护整定:
动作时间:
△tII整定为0.1s;
式中:
Ikmax最大运行方式三相短路电流。
2)重合闸前加速,后加速的基本原理
所谓“前加速”是指当多级分段保护线路无论哪一处发生故障,保护装置都迅速动作以防故障扩大,如果是瞬间故障则重合闸投入就成功,恢复正常供电;如果是永久故障则重合闸投入失败,保护装置就按预先整定的设置分段跳闸。
“前加速”的配合方式广泛应用于35kv以下的非重要负荷配电线路上。
所谓后加速就是当第一次故障时,保护有选择性动作,然后,进行重合。
如果重合于永久性故障上,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。
“后加速”的配合方式广泛应用于35kv以上的网络和对重要负荷供电的送电线路上。
三、实验内容
1.B站A站电流保护整定
1)B站III段保护
△tIII整定1s
2)A站I、II段保护整定
△tII整定为0.5s
△tI整定0.1s
3)B站I、II段保护整定
△tII整定为0.5s
△tI整定0.1s
2.B站A站保护装置整定
B站保护将电流I、II、III段保护投入,电流I、II段动作时间分别设定在0秒和0.5秒。
A站保护将差动保护压板设置退出。
将电流I、II段保护投入。
3.B站A站I、II段保护配合实验
短路点全长
B站50%
B站100%
B站100%+A站100%
电流几段
B站I段
B站II段
A站II段
动作时间
17ms
501ms
477ms
短路形式
三相短路接地
三相短路接地
三相短路接地
动作站
B站
B站
A站
动作电流
1.941A
1.507A
0.876A
整定
IIdz。
B=1.9071A
IIIdz。
B=1.2901A
IIdz。
A=1.1219A
IIIIdz。
B=0.734A
IIIdz。
A=0.79A
4.前加速重合闸实验
压板设置(投入)
电流I段
电流II段
电流III段
定值修改
整定值
1.9071A
整定值
1.2901A
整定值
0.734A
动作时间
0s
动作时间
0.5s
动作时间
1s
压板设置(投入)
重合闸
电流加速/电流前加速
定值修改
动作时间
1s
整定值
0.6A
动作时间
0.05s
前加速
短路电流
一次跳闸原因
一次跳闸时间
一次重合闸时间
二次跳闸原因
二次跳闸时间
结论
B站50%
2.02A
线路故障
17ms
1065ms
I段跳闸
1132ms
线路故障迅速跳闸,后I段动作
B站100%
1.518A
线路故障
50ms
1090ms
II段跳闸
1637ms
线路故障迅速跳闸,后II段动作
B站100%+A站100%
0.881A
线路故障
54ms
1101ms
III段跳闸
2141ms
线路故障迅速跳闸,后III段动作
5.后加速重合闸实验
压板设置(投入)
电流I段
电流II段
电流III段
定值修改
整定值
1.9071A
整定值
1.2901A
整定值
0.734A
动作时间
0s
动作时间
0.5s
动作时间
1s
压板设置(投入)
重合闸
电流加速/电流后加速
定值修改
动作时间
1s
整定值
0.7A
动作时间
0.05s
前加速
短路电流
一次跳闸原因
一次跳闸时间
一次重合闸时间
二次跳闸原因
二次跳闸时间
结论
B站50%
1.829A
I段跳闸
16ms
1068ms
线路故障
1126ms
先I段动作后加速保护动作
B站100%
1.515A
II段跳闸
507ms
1557ms
线路故障
1641ms
先II段动作后加速保护动作
B站100%+A站100%
0.879A
III段跳闸
1006ms
2061ms
线路故障
2149ms
先III段动作后加速保护动作
四、思考题
1.本次实验接线顺序为什么B站始终在前A站始终在后,如果顺序颠倒又会产生什么情况?
答:
B站装设有I、II、III段保护,而A站只装设有I、II段保护,如果顺序颠倒,则无法验证线路电流保护的相互配合。
2.前加速和后加速各自的应用场合及特点?
答:
前加速保护主要用于35kV以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上,以便快速切除故障,保证母线电压。
在这些线路上一般只装设简单的电流保护。
后加速的配合方式广泛应用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的输电线路上。
因为在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置,一次第一次有选择性的切除故障的时间均为系统运行所允许,而在重合闸以后加速保护的动作,就可以更快的切除永久性故障。
实验三微机型距离保护实验
张汉花5100309389
一、实验目的和要求
1学会微机型距离保护中阻抗继电器动作特性的测试。
2熟悉微机三段式距离保护的原理和算法
二、实验原理
1.三段式距离保护:
目前广泛应用的距离保护的动作时限具有阶梯形时限特性,这种动作时限特性与三段式电流保护的时限特性相同,一般也称作三阶梯式,即有与三个动作范围相应的三个动作时限:
1t、2t、3t。
下图示出了线路AB距离保护的时限特性
2.方向阻抗继电器动作特性:
它的特性是以整定阻抗为直径而通过坐标原点的一个圆Zzd。
方向阻抗继电器的保护范围跟阻抗继电器的整定阻抗角Φzd很有关系,若Φzd与线路阻抗角Φl相等,则继电器的动作阻抗最大(等于圆的直径)亦即保护范围最长,继电器最灵敏。
此时的整定阻抗角称为阻抗继电器的最大灵敏角,用Φsen表示。
(方向阻抗继电器动作特性)
动作条件:
比相式:
比幅式:
(三段距离保护整定)
3.实验接线原理:
调节移相器的角度可以改变U与I之间的相位角(即阻抗保护所测得的阻抗角)。
移相器的定子绕组为三相对称绕组,它产生三相对称感应电动势,调节定子、转子绕组轴线之间的角度,可以改变移相器输出电压的相位。
距离保护的额定电压是100V,因此移相器的输出电压也应是100V.移相器输出电压的大小可以由移相器前面的三相自耦变压器来调节。
三、实验数据记录及处理
原始数据记录:
I(A)
3.0/2.4/1.8/1.2
3.0/2.4/1.8/1.2
3.0/2.4/1.8/1.2
阻抗整定
65
45
30
U(V)
58.66
58.66
58.66
Zdz.J(Ω)
I=3.0
-15.88+j13.89
21.53+j1.468
-13.45+j16.15
21.19+j3.98
-8.706+j9.07
19.34+j9.912
I=2.4
-16.81+j21.01
26.89+j4.087
-14.43+j22.75
25.73+j8.702
-2.591+j26.69
17.61+j21.29
I=1.8
-18.52+j30.34
34.01+j11.43
-9.234+j34.37
29.55+j20.4
I=1.2
40.46+j38.26
1.630+j56.61
灵敏度ΦLM(deg)
70
70
70
70
70
70
距离几段
三段
二段
一段
极坐标形式为:
I(A)
3.0/2.4/1.8/1.2
3.0/2.4/1.8/1.2
3.0/2.4/1.8/1.2
阻抗整定
65
45
30
U(V)
58.66
58.66
58.66
Zdz.J(Ω)
I=3.0
21.10∠138.82
21.58∠3.90
21.02∠129.79
21.56∠10.64
12.57∠133.83
21.73∠27.14
I=2.4
26.91∠128.66
27.20∠8.64
26.94∠122.39
27.16∠18.69
26.82∠95.54
27.63∠50.40
I=1.8
35.55∠121.40
35.88∠18.58
35.59∠105.04
35.91∠34.62
I=1.2
55.69∠43.40
56.63∠88.45
灵敏度ΦLM(deg)
70
70
70
70
70
70
距离几段
三段
二段
一段
阻抗保护的动作特性图:
四、思考题
1.距离保护主要由哪几个环节构成?
答:
距离保护由启动元件,距离元件(三段式距离保护),时间元件构成。
距离保护组成元件
2.距离保护与过流保护相比有何不同?
具体优点在哪里?
答:
电流保护特点:
简单,经济及工作可靠,保护范围以及灵敏度系数直接收电网接线方式及系统运行方式影响,其选择性,及灵敏性,速动性不能满足35kv以上系统
距离保护:
反应故障点至保护安装处之间的距离,并根据距离的远近而确定动作时限。
优点:
可以在复杂电网中保证动作的选择性,距离一段瞬时动作且保护范围为线路全长80%-85%,受系统运行方式,故障方式影响小,动作灵敏,保护范围稳定。
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