微机变压器差动保护实验

广西大学电气工程学院

继电保护实验报告

任课老师：廖x 指导老师：贺X

微机变压器差动保护实验

专业班级：X 姓 名：X 学 号：X 小组成员：X

实验时间：2012年12月27日 实验地点：X

一、实验名称

微机变压器差动保护实验 二、实验目的

变压器差动保护是《电力系统继电保护》课程的重点内容之一，通过微机变压器差动保护实验，主要达到以下几方面的目的：

1、加深对变压器差动保护理论知识的理解。

2、使学生了解电力系统继电保护实验室主要设备的基本操作方法。 3、培养学生发现问题、分析能力、解决问题的综合能力。 三、变压器实验台工作原理及接线

变压器差动保护一次接线如图,它是单侧电源供电的三绕组容量为2kVA的变压器，采用Y/Y/—12—11接线，高、中、低侧线电压分别为380V、230V和115，高、中、低侧额定电流分别为3.05A、5A和6.75A，电流互感器变比为15/5，变压器设二次谐波制动比率差动保护。

230V（中压）115V（低压）380V（高压）

差动保护实验台一次接线

实验台对应设备名称分别是： （1）1QF：电源开关；

（2）1KM、2KM、3KM：分别是高、中、低压侧模拟断路器；

（3）1R：中压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~30，电流5A，功率750W； （4）2R：低压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~15，电流7A，功率750W； （5）4KM、5KM：分别是中、低压侧短路实验时模拟断路器； （6）4QF、5QF：分别是中、低压侧模拟三相短路开关；

（7）1SA、2SA：分别是中、低压侧正常运行（外部故障）和内部故障切换开关； 四、实验内容

1、微机差动保护定值设定

采用二次谐波制动以躲过变压器空投时励磁涌流造成保护的误动，装置按三段折线式比率制动特性要求，其动作特性如图。根据给定的有关参数，将计算结果填入TOP9720C1变压器差动微机保护。

IddcIcdoabIr1OIr2Ir

差动速断电流定值Id= 2.02 A；比率差动电流定值Icd0= 0.3 A 制动电流１ Ir1= 0.81 A，折线斜率１ K1= 0.3 ；制动电流２ Ir2= 1.52 A；折线斜率２ K2=0.5；

中压侧平衡系数KPM=Ihe/Ime= 0.6 ； 低压侧平衡系数KPL=Ihe/Ile= 0.45 ； 二次谐波制动比Kd2=0.2；TA断线检测：投入,TA断线闭锁：退出。 2、正常运行方式实验

(1)切换开关1SA、2SA置于“外部正常”位置，将可调电阻1R、2R调到最大，合上实验电流总开关1QF，调节调压器，使电压指示表从0V慢慢上升至380V。

(2)分别合上变压器高、中、低压侧模拟断路器1KM、2KM、3KM，三侧指针式电流、电压表均有指示，此时变压器一次系统处于正常运行状态。记录数据：高压侧电流Ia0.40 A，

Ib 0.41 A， Ic 0.41 A；中压侧电流Ia 0.38 A，Ib 0.38 A， Ic0.38 A；低压侧电流Ia 0.54 A，Ib 0.50 A， Ic 0.54 A。

(3)观察差动电流的大小，并作记录，分析差动电流产生的原因。 IA= 0.06A； IB= 0.05A；IC= 0.06A。 3、模拟变压器中、低压侧外部短路实验

将可调电阻1R、2R调到最大，1SA、2SA置于“外部正常”位置，分别合上1KM、2KM和3KM，使变压器在正常方式下运行。

（１）模拟中压侧外部故障：合上4QF模拟外部三相短路，再通过按钮将4KM模拟断路器合上，造成中压侧外部三相、两相短路，观察差动保护动作情况 差动保护均不动作 。

（２）模拟低压侧外部故障：合上5QF模拟外部三相短路，再通过按钮将5KM模拟断路器合上，造成低压侧外部三相、两相短路，观察差动保护动作情况 差动保护均不动作 。 4、模拟变压器中、低压侧内部故障保护动作实验

（1）中压侧内部故障：分别合上1KM、2KM、3KM使变压器运行，将1SA置于“内故”位置，2SA置于“外部正常”位置，合上4QF模拟内部三相或两相短路，观察差动保护是否动作。记录动作电流：三相Ia 0.75 A，Ib 0.75 A， Ic 0.76 A；两相Ia 0.35 A，Ib 0.36 A，Ic 0.72 A。

（2）低压侧内部故障：合上1KM、2KM、3KM使变压器运行，将1SA置于“外故正常”位置、2SA置于“内故”位置，合上5QF模拟内部三相或两相短路，记录动作电流：三相Ia

0.45A，Ib 0.42 A， Ic 0.41 A；两相Ia 0.39 A，Ib 0.38 A，Ic 0.18A。

5、输入电流换相，观察差动保护动作情况

（1）将中压侧接至保护装置的电流互感器A相和B相互换，1SA、2SA置于“外部正常”位置，分别合上1KM、2KM、3KM，观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。

现象描述：差动保护动作 Ia0.4A Ib0.22A Ic0.17A

（2）将低压侧接至保护装置的电流互感器A相和B相互换，1SA、2SA置于“外部正常”位置，分别合上1KM、2KM、3KM，观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。

现象描述：差动保护动作 Ia0.3A Ib0.36A Ic0.07A 6、改变互感器极性，观察差动保护动作情况

（1）将中压侧的电流互感器的A相极性反接，1SA、2SA置于“外部正常”位置，分别合上1KM、2KM、3KM，合上4QF模拟内部三相短路观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。

现象描述：差动保护动作 Ia0.31A Ib0.06A Ic0.30A

（2）将低压侧的电流互感器的A相极性反接，1SA、2SA置于“外部正常”位置，分别合上1KM、2KM、3KM，合上5QF模拟内部三相短路观察差动保护是否动作，完成后将线正确接回。

现象描述：差动保护动作 Ia0.35A Ib0.15A Ic0.13A 五、计算过程

已知变压器参数如下：

2000VA，380/230/115V，YO/Y/Δ-12-11，Uk=11.02%，电流互感器变比为15/5，计算该变压器的差动速断保护、三段折线的比率制动差动保护的整定值，及平衡系数。

11

解：由题目有

 计算各侧一、二次额定电流，选择CT变比

IN1=

2000SN==3.04A 33803UN2000SN==5.02A 32303UN2000SN==10.04A 31153UNIN2=

IN3=

又低压侧为三角形接

IN3=

名称 额定电压(V) 额定电流(A) CT接线方式 使用CT变比 各侧额定(A)（二次侧）  差动速断保护

380V 3.04 Y 15/5=3 3.04/3=1.01 10.042

=5.797A 3各 侧 数 值 230V 5.02 Y 15/5=3 5.02/3=1.67 115V 6.752 Y 15/5=3 6.75/3=2.25 ISD为差动速断电流定值，应按躲过主变空载投入时可能出现的最大励磁涌流整定，一般为2~3Ie(Ie为变压器高压侧的二次额定电流)。

ISD=2.02A

 比率差动保护

按三段折线实现比率制动差动保护。

Icd为差动电流，一般选取0.2~0.3Ie，并应实测最大负载时差动回路中的不平衡电流。可通过装置菜单查看三相差电流，Icd应大于此电流。

Icd=0.3A

Ir1、Ir2为两拐点对应的制动电流。对于Ir1一般选取等于Ie，或实际整定范围取0.8~1.2Ie；对于Ir2应大于Ir1，实际整定范围取1.2Ie以上。

Ir1=0.81A Ir2=1.52A

K1、K2对应折线斜率1和折线斜率2。K1一般取0.3~0.7,但应满足K1≤Icd/Ir1；K2一般大于K1，实际取0.5以上。

K1=0.3； K2=0.5

Kd2为涌流时二次谐波制动比，一般实际整定为0.15~0.2。

Kd2=0.2

综上所述，保护动作方程为：

Id>0.3A，Ir0.81A

Id>0.3(Ir－0.81) + 0.3A，0.810.5(Ir－1.52) + 0.513A，Ir>1.52A

 平衡系数计算

各侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成,中、低压侧平衡补偿均以高压侧二次电流不变为基准，平衡系数计算公式如下：

KPM=Ihe/Ime KPL=Ihe/Ile

式中：KPM——中压侧平衡系数；

KPL——低压侧平衡系数；

Ihe、Ime、Ile——分别为变压器高、中、低压侧二次额定电流。

中压侧=0.6 低压侧=0.45

 差流越限（不作要求）

Icl为差流越限电流定值，一般取0.2~0.5Icd，延时应大于1S以上。 六、实验心得体会

通过本次实验，我对差动保护的构成、特点、原理和保护范围以及电流互感器相别、极性接错对保护的影响有更深的了解。

差动保护一般由电流互感器、差动继电器、CT断线闭锁等部分构成。它不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其它元件的保护配合 ，可以无延时地切除区内各种故障。差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的。当变压器正常工作或区外故障时，根据课本6.5公式，差动电流为零，保护不会动作；变压器内部任何一点故障时，相当于变压器内部多了一个故障支路，流入差动继电器的差动电流等于故障点电流，只要故障电流大于差动继电器的动作电流，差动保护就能迅速动作。

通过换相、改变极性实验，我们知道电流互感器接线对差动电流保护有重要的影响。当电流互感器相别接反，由于任两相电流在对称的情况下相位相差60°，就有可能在正常运行或外部故障时造成流入差动继电器的电流大于整定值，引起保护误动。当电流互感器极性接反时，在内部故障时I1、I2方向相反即Id=|I1+I2|=0，保护不动作；在正常运行或外部故障时I1、I2方向相同即Id=|I1+I2|>Iset，保护误动作。

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