THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置在教學中的應用分析

楊 紅

（重慶水利電力職業(yè)技術學院，重慶 402160）

THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置在教學中的應用分析

楊 紅

（重慶水利電力職業(yè)技術學院，重慶 402160）

介紹THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置的結構組成特點及基本功能，結合實訓教學案例對該裝置在高職繼電保護課程教學中的應用情況進行分析研究，針對應用中的一些問題提出了加強操作規(guī)范及安全意識培養(yǎng)、增加人為設置實訓裝置操作環(huán)節(jié)故障模擬等具體的改進優(yōu)化措施，以期為進一步提高學生的工程實踐應用能力設計開發(fā)出更多更好的實訓項目，整體提升實訓設備的使用效益和人才培養(yǎng)質量．

微機變壓器保護；實訓裝置；實訓項目；改進措施

電力系統繼電保護與自動化專業(yè)是重慶水利電力職業(yè)技術學院在全國水利示范院校建設和市級骨干院校建設任務中的重點建設專業(yè)之一，因此，繼電保護專業(yè)實訓室的建設投資力度較大，先后投資新建了兩個微機保護綜合自動化實訓室．實訓室建設完成以后，如何發(fā)揮新建實訓室在專業(yè)教學中的作用，提高實訓設備的利用率和實訓項目的開出率就成了實訓室后續(xù)（軟件）建設的重點和要點[1,2]．下文結合HPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置在繼電保護專業(yè)課程教學中的應用情況談點體會和想法．

1 THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置的結構組成及功能特點

1.1 結構組成特點

電力系統微機變壓器保護實訓考核裝置由電源控制屏、變壓器、系統一次回路和二次回路、實訓接線、智能設故排故五部分構成．

該實訓考核裝置配置有THL-513型微機變壓器差動保護裝置和THL-516A型后備保護裝置兩個微機保護單元，同時配以控制電源、三繞組變壓器、互感器、故障設置及負載等組件模塊．為便于現場安裝調試及教學方便，裝置采用了可移動式控制屏結構，實訓裝置只需配備三相四線的電源即可投入使用．

該裝置實現的訓練考核操作項目由實驗和實訓兩個獨立系統來分別完成，并在控制屏的右下側通過三根42芯航空電纜及9只航空插座聯接件進行切換選擇．系統的短路阻抗、線路阻抗、負載阻抗均采用功率可調的電阻或電抗．變壓器高、中、低壓三側均裝有電壓表和電流表，可以方便的顯示變壓器三側的三相線電壓（或相電壓）和三相線電流．變壓器高、中、低壓三側斷路器控制回路設計有手動分、合閘控制按鈕，以實現變壓器各側斷路器的分合閘控制操作．控制屏的供電系統設有電壓型漏電保護和電流型漏電保護兩種保護功能，三相電源供電具有熔斷器式過流保護功能，為開放性實訓室創(chuàng)造了安全、便利的條件[3,4]．

1.2 基本功能

THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置主要完成變壓器微機保護裝置的特性測試、定值整定、運行調試、智能設故排故、二次接線等方面的實踐訓練項目．典型的實訓項目有變壓器在各種不同運行情況下微機差動保護的不平衡電流測量、變壓器瓦斯保護功能測試、三繞組變壓器的縱差動保護實訓、雙繞組變壓器差動保護實訓、變壓器二次諧波制動實訓、比率制動特性的研究、雙繞組變壓器的過電流保護實訓、變壓器低電壓閉鎖過電流保護實訓等．

2 典型實訓項目的教學應用情況分析

2.1 電力系統正常運行及不平衡電流的測量實訓

該訓練項目是生產廠家在裝置使用說明書中設計的第一個訓練項目，其目的是通過測量變壓器差動保護裝置在系統處于各種運行狀況下產生的不平衡電流，讓學生進一步理解并掌握變壓器縱聯差動保護中不平衡電流產生的原因及減小或消除其影響的措施；初步掌握微機保護裝置的使用和參數設置方法；為后續(xù)的實訓項目的順利開展奠定基礎．

實施該項目的教學過程中，可以分別設置變壓器中、低壓側過載，中壓側外部AB相間短路，低壓側外部AB相間短路，將變壓器主保護裝置的“保護投退”菜單中的變壓器參數高壓側的星形改為“三角形”等不同的系統運行狀態(tài)，使學生通過觀察對比系統處于不同運行狀態(tài)下在微機差動保護裝置中產生的不平衡電流大小，進而深入理解變壓器縱聯差動保護中不平衡電流產生的各種原因及減小措施，達到理論與實踐相融合、理論為實踐服務的教學改革效果．通過兩屆學生的實踐應用，對該項目的實施筆者有如下五點體會與大家分享：

（1）電流互感器與微機差動保護裝置間的接線

為了保證接線的正確，指導教師首先引導學生認真閱讀消化實訓設備使用說明書中相關章節(jié)內容．由于實訓對象是變壓器的微機差動保護裝置，所以變壓器各側電流互感器二次側均采用星形接線，各側電流互感器的二次電流相位由軟件來校正，提醒學生與傳統型的變壓器差動保護裝置接線進行對比，加深理解．實訓設備廠家使用說明書提供了兩種形式的接線圖[4]：如下圖1、圖2所示．

圖1 電流互感器實訓接線圖（單獨對應連線）

圖2 電流互感器實訓接線圖（總線表示）

顯然，上述兩種接線圖的實際接線操作結果是完全一樣的，關于這點一定要讓學生看明白、理解透徹．第二個關鍵點就是各側電流互感的極性規(guī)定．本實訓裝置規(guī)定，各側電流互感均以指向變壓器為同極性端．同時，由圖2可以看出，各側差動電流信號由電流互感器二次側的極性端流入微機差動保護裝置不帶標記’的接線端子，再從帶標記’的端子流出回到電流互感器二次側的非極性端（也是各側電流互感器二次側星形接線的中性點）．事實上，在學生看懂了接線圖后，首先，將各側的非極性端短接在一起形成星形接線的中性點，同時將微機差動保護裝置對應各側的帶標記’的端子短接在一起也形成星形接線的中性點，接下來就是一對一的接線，簡單明了，從而避免極性出錯的情況發(fā)生．

（2）模擬系統正常運行狀態(tài)

雖然生產廠家提供的實訓指導書對實驗實訓操作步驟和注意事項等描述比較清楚，但是在實訓項目的訓練過程中，多數同學缺乏仔細閱讀指導書的耐性（預習不到位），對實踐操作急不可耐．所以在正式開始某個實訓項目之前，必須按一定規(guī)范正確啟動控制屏，觀察控制屏所有儀表是否正常．特別注意：變壓器的額定電壓和電流均指的是線電壓和線電流，所以在給變壓器高壓側加壓（升壓）前，首先應檢查控制屏上變壓器高壓側（電源側）的電壓選擇開關是否置于線電壓的指示位置（設置有相電壓檔位），以保證變壓器的輸入電壓不超過額定參數380 V．實踐教學發(fā)現，這個步驟很容易被學生們忽視．

訓練過程中，也有同學“感嘆”，這個實訓項目的電路接線簡單．相對傳統型差動保護裝置而言，接線確實簡單．從同學們的這個“感嘆”反映出，只關注了實訓項目的表面，而未深入實訓的內涵和真正目的．所以，在微機保護實訓項目的開展過程中，一定要把實訓的真正目的和意義貫徹到學生的腦海中，也就是說任務布置這一教學環(huán)節(jié)要足夠的充分詳細，突出微機保護裝置與傳統保護裝置在運行調試過程中的不同點和要點．

同時，為了培養(yǎng)學生嚴謹的工作作風和安全操作意識，待每組同學完成好系統正常運行模擬后，會增加一個人為設故環(huán)節(jié)來考核學生．如：實驗與實訓系統切換用的航空插頭故意混淆、控制屏上的負載開關置于過載位置、電壓選擇開關置于相電壓位置等，再安排學生啟動控制屏，從而檢驗學生是否真正領會和掌握了啟動控制屏的正確操作步驟．

（3）微機保護裝置的使用

由于本實訓裝置涉及的保護是微機保護，所以在正式開始實訓項目之前，除了首先熟悉控制屏的正確啟動步驟之外，還必須熟練掌握微機保護裝置的使用方法，如：變壓器參數的設置、保護的投退、保護定值的設定、保護動作事件的查看和數據記錄等等．

根據筆者對該實訓裝置的實踐教學經歷及體會，建議在實施具體實訓項目訓練之前，增加一個訓練任務，即在掌握了實訓考核裝置的正確啟動操作步驟之后，接下來就對實訓裝置所配備的微機差動保護裝置和后備保護裝置的使用進行訓練，對微機保護裝置的參數設置等基本功能熟悉以后再開展具體的實訓項目訓練．

（4）短路故障的模擬

為了檢驗微機變壓器保護裝置的動作可靠性，本實訓考核系統配套設計有故障模擬模塊，該模塊可以分別模擬變壓器中、低壓則區(qū)內及區(qū)外發(fā)生的相間短路、接地短路等故障，操作簡單方便．但是，在實踐教學中發(fā)現，學生們很容易忽略掉一個操作注意事項，即故障加載時間不能超過30秒（這是為了保障一次設備的使用壽命而設計要求的）．曾經發(fā)現，上一個班的同學實訓結束以后，下一班的同學再來實訓時，個別實訓考核裝置面板上的故障模擬按鈕還沒有恢復到原始的斷開狀態(tài)！這足以說明學生們對故障模擬可能帶來的危害完全沒有意識．所以，在實施具體的實訓項目過程中，指導教師一定要反復強調故障加載時間的控制問題，不管保護裝置是否動作切除故障，都讓學生養(yǎng)成及時手動解除故障模擬狀態(tài)的良好操作習慣．

（5）數據記錄

實踐教學過程發(fā)現，數據記錄中普遍存在兩個方面的問題：一是讀取數據的時間太長，二是不清楚需要的數據在哪里．時間長的問題主要發(fā)生在指針式儀表的讀取上，原因是對分辨率沒有提前進行核算，臨時進行換算當然花費時間；第二個問題的原因是對微機保護裝置的功能使用不熟悉或者對實訓目標不清楚，所以指導教師在實訓任務布置的時候一定要清楚詳細，便于學生提前預習并做好一些基礎準備后(相當于完成真實工作環(huán)境中的操作票填寫)，再進行相應的實訓項目訓練．

2.2 變壓器瓦斯保護實訓

在微機保護裝置的調試檢驗過程中，只需把瓦斯繼電器的觸點相對應的接入微機保護的信號輸入回路即可，該項功能檢查的實施非常簡單．本實訓考核裝置在面板上采用了兩個自鎖按鈕來模擬瓦斯繼電器的常開觸點，一個模擬本體輕瓦斯的動作觸點，另一個模擬本體重瓦斯的動作觸點．按下對應的按鈕，即可模擬瓦斯繼電器動作后的觸點狀態(tài)，從而達到檢驗微機變壓器保護裝置是否具有瓦斯保護的功能，操作簡單方便．

該實訓項目需要注意的是實訓任務完成后，必須提醒學生們及時地將自鎖按鈕復位到正常狀態(tài)，很多時候學生因將注意力集中到了實訓的現象和結果中而忘記了這個重要的操作步驟，進而影響到下一個新的實訓項目的正常運行．

3 結束語

綜上所述，利用THPWJB-1型微機變壓器保護實訓考核裝置開展實踐教學的過程中，通過加強安全工作意識教育、嚴格操作規(guī)范流程、做好任務引導和問題模擬、人為設置故障等措施，使實訓項目的內容更貼合工程實際和生產一線，學生的安全生產意識、工程規(guī)范意識和分析解決問題的能力得到了充分的鍛煉和提升，達到了實訓設備的使用效益和人才培養(yǎng)質量同步提升的建設效果。

[1]唐捷，趙士濱，張進，等.提高實訓中心教學資源使用效益的對策[J].中國現代教育裝備，2012（1）：27-29.

[2]楊紅，李波.高職院校實踐教學的問題及對策分析[J].重慶高教研究，2013（4）：38-41.

[3]浙江天煌科技實業(yè)有限公司.THPWJB-1型電力系統微機變壓器保護實訓考核裝置的[EB/0L].http://www.tianhuang.cn/products/prodPre Info.aspx?p_id=439.html，2013-10-20/2015-02-10.

[4]浙江天煌科技實業(yè)有限公司.THPWJB-1型電力系統微機變壓器保護實訓裝置實驗指導書[Z].浙江天煌科技實業(yè)有限公司，2013.

（責任編輯：鄭宗榮）

An Application Analysis of THPWJB-1 Type Microcomputer Transformer Protection Examination Unit in Teaching

YANG Hong
(Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Chongqing, 402160)

This paper presents a brief introduction of the structural properties and basic functions of training of the THPWJB-1 type transformer microcomputer protection examination device and gives an application analysis in actual teaching process. Measures as strengthening practice training and safety awareness training, designing device operation link fault simulation, optimization measures for the improvement of specific training items are proposed so as to overall promote the use of training equipment efficiency and quality of personnel training.

microcomputer transformer protection; training devices; training items; improvement measures

TM774

A

1009-8135（2015）03-0141-03

2015-02-26

楊 紅（1969-），女，重慶巴南人，重慶水利電力職業(yè)技術學院教授，高級工程師，主要研究電力系統保護與控制．

重慶水利電力職業(yè)技校學院市級骨干院校建設子項目“電力系統繼電保護與自動化專業(yè)及專業(yè)群建設”（渝教高〔2013〕47號）階段性成果