工厂供电实验指导书

第二章一次系统实验

一次接线概述：

下图为实验装置的一次接线图，且在以后的保护整定中作为计算模型。

图2

最大运行方式——系统阻抗13Ω；

最小运行方式——系统阻抗19Ω；

正常运行方式——系统阻抗16Ω；

AB站间阻抗20Ω，BC站间阻抗50Ω。

A站采用微机保护装置进行保护（线已接好），B站可选用微机装置或电磁继电器保护。以后将A站微机保护装置称为保护装置A,B站的称为微机保护装置B。可用导线将跳﹑合闸压板接通或断开，控制其跳闸或合闸出口。线路故障类型设置中，黄色带灯自锁按钮发光表示对应触点闭合，任意两个触点闭合可模拟两相短路，三个触点全闭合可模拟三相短路。红色带灯自锁按钮发光表示短路接触器动作。

实验中，由于电源内阻﹑开关接触电阻﹑仪表内阻等，线路短路时的短路电流可能稍低于理论值，但相差不大。如果等效成附加电阻，超过3Ω，应查明原因。对第二回线进行短路实验时，注意电流互感器不能开路，因为此时的一次电流全部成为励磁电流，将使原边等效电抗值增大；导致实际电流值与计算值相差较大。由于一次线路电压取自隔离变压器副边，且线电压不会超过140V，实验装置电流互感器副边开路不会导致过电压。对人身﹑设备基本没有危害。

保护实验中，可将系统电势调至105V（比输电线路额定值高5％），整定时按一次电压100V来计算。

各电压表接于A﹑C相。实验中，注意保持系统电势不变。

实验使用设备

型号：THLWX-1型电力系统微机线路保护实验装置

厂家：天煌教仪

实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验

一、实验目的

1、熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的结构、原理和基本特性；

2、掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。

二、预习与思考

1、电流继电器的返回系数为什么恒小于１？

2、动作电流（压）、返回电流（压）和返回系数的定义是什么？

3、返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途？

三、原理说明

DL—24c系列电流继电器常用于反映发电机、变压器及输电线路的短路和过负荷的继电保护装置中。DY—24c系列电压继电器常用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过电压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。DL—24c、DY—24c系列继电器1－1。

上述继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈相串联，电压继电器两线圈并联时标注的,

2

－1

图1－2电流继电器实验接线图图1－3电压继电器实验接线图2

3

48

7

6

5

DL-21C

DY-21C、26C

1

2

3

48

7

6

5

DL-23C

DY-23C、28C

1

2

3

48

7

6

5

DL-22C

DY-22C

1

2

3

48

7

6

5

DY-24C、29C

1

2

3

48

7

6

5

四、实验内容与步骤

1、整定点的动作值、返回值及返回系数测试

实验接线图1－2、图1－3分别为电流继电器及电压继电器的实验接线，可根据下述要求分别进行实验。

实验的参数电流值（或电压值）可用三相自耦调压器、短路开关等设备进行调节。 （1）电流继电器的动作电流和返回电流测试

a 、选择DL —24C/2型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。本实验整定值为0.8A 及1.6A 的两种工作状态。

b 、根据整定值的要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）。

c 、按图1―2接线，保证自耦调压器输出为零，关断直流电源和微机保护装置。将BC 段短路点调至线路首端，设置成最大运行方式下的三相短路，合上QF1、QF2；检查无误后，调节自耦调压器，增大输出电流，使继电器动作。读取能使继电器动作的最小电流值（继电器常开触点由断开变成闭合的最小电流），并记入表1－1中。动作电流用I dj 表示。继电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器以降低输出电流，使触点开始返回至原来位置时的最大电流称为返回电流，用I fj 表示，读取此值并记入表1—1。据此计算返回系数；继电器的返回系数是返回电流与动作电流的比值，用K f 表示，即：dj

fj f

I I K

过电流继电器的返回系数在0.85～0.9之间。 表1-1电流继电器实验结果记录表

（2）过电压继电器的动作电压和返回电压测试

a 、选择DY —28c/160型过电压继电器（当过电压继电器使用），确定动作值为1.2倍的额定电压，即实验参数取120V 并进行初步整定。

b 、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式。

c 、将自耦调压器逆时针方向方向调到底，保证电压输出为零。按图1--3接线。检查无误后，调节自耦调压器，分别读取能使继电器动作的最小电压U dj 和使继电器返回的最高电压U fj ，记入表1－2并计算返回系数K f 。返回系数的含义与电流继电器的相同。返回系数不应小于0.85，当大于0.9时，也应进行调整。 （3）低电压继电器的动作电压和返回电压测试

a 、选择DY —28c/160型低电压继电器，确定动作值为0.7倍的额定电压，即实验参数取70V 并进行初步整定。

b 、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式。

c 、按图1--3接线，调节自耦调压器，增大输出电压，先对继电器加100伏电压，然后逐步降低电压，至继电器舌片开始跌落时的电压称为动作电压U dj ，再升高电压至舌片开始被吸上时的电压称为返回电压U fj ，将所取得的数值记入表1－3并计算返回系数。返回系数K f 为:dj

fj f

U U K

低电压继电器的返回系数不大于1.2，用于强行励磁时不应大于1.06。 表1－2电压继电器实验结果记录表

以上实验，要求平稳单方向地调节电流或电压的实验参数值，并应注意继电器舌片转动情况。如遇到舌片有中途停顿或其他不正常现象时，应检查轴承有无污垢、触点位置是否正常、舌片与电磁铁有无相碰等现象存在。

动作值与返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值的误差不应大于±3%。否则应检查轴承和轴尖。

在实验中，除了测试整定点的技术参数外，还应进行刻度检验。

用整定电流的1.2倍或额定电压1.1倍进行冲击试验后，复试定值，与整定值的误差不应超过±3%。否则应检查可动部分的支架与调整机构是否有问题，或线圈内部是否层间短路等。

五、实验报告

实验结束后，针对过电流、过电压、低电压继电器实验的要求及相应动作值、返回值、返回系数的具体整定方法，按实验报告编写的格式和要求及时写出电流继电器、电压继电器的实验报告。对本实验有何体会，并解答本实验相关的思考题。

实验二模拟系统正常﹑最大﹑最小运行方式实验

一﹑实验目的

理解电力系统的运行方式以及它对继电保护的影响。

二﹑实验说明

在电力系统分析课程中，已学过电力系统等值网络的相关内容。可知输电线路长短﹑电压级数﹑网络结构等，都会影响网络等值参数。在实际中，由于不同时刻投入系统的发电机变压器数有可能发生改变，高压线路检修等情况，网络参数也在发生变化。在继电保护课程中规定：通过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为系统最大运行方式，此时系统阻抗为最小。反之，当流过保护安装处的短路电流为最小时的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗最大。由此可见，可将电力系统等效成一个电压源，最大最小运行方式是它在两个极端阻抗参数下的工况。

作为保护装置，应该保证被保护对象在任何工况下发生任何情况的故障，保护装置都能可靠动作。对于线路的电流电压保护，可以认为保护设计与整定中考虑了两种极端情况后，其它情况下都能可靠动作。

三﹑实验内容与步骤

1﹑断开微机保护装置跳闸压板，按前述开机过程开启实验设备。

2﹑运行方式设置为最大，AB段短路点位置调至末端。

3﹑调节自耦调压器，将系统电势升至100V。

4﹑合上QF1，在AB段进行三相短路。记录此时的短路电流和A母线残余电压。

5﹑解除短路故障，将运行方式切换至正常。合上QF1，在AB段末端进行第二次短路，记录短路电流和A母线残余电压。

6﹑解除短路故障，将运行方式切换至最小，重复步骤5，记录短路电流和A母线残余电压。

7、同上测量BC段末端的短路电流。

8﹑将实验数据填入表1-1。

四﹑实验报告

1﹑根据前面的计算模型，计算各种运行方式下，三相短路时母线残压和短路电流的理论值。2﹑将计算数据和实验中的记录数据填如入下表。

表1-1 AB BC段线路末端三相短路电流电压值

3﹑分析数据，说明运行方式是如何影响残余电压和短路电流。

4﹑分析运行方式对电流电压保护的影响。

实验三阶段式电流保护

一﹑实验目的

1﹑掌握阶段式电流保护的原理和整定计算方法。

2﹑熟悉阶段式电流保护的特点。

3﹑理解各段保护间的配合关系。

二﹑基本原理

1、阶段式电流保护的构成

无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，不能作为下一线路的后备保护，为此必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

图3-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合

输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如线路－变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，若装设无时限电流速断保护，往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设无时限电流速断和过电流保护装置，这种保护叫做二段式电流保护。

单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图3-1。XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为：t1II = t2I+△t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III= t2III+△t ，t2III为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称为远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1

的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。

综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点而构成的。

无时限电流速断保护是以躲过被保护线路外部最大短路电流为整定原则的，即靠动作电流的整定值获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护是以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。即依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。

三﹑实验内容与步骤

1﹑对实验模型进行保护设计,AB段设三段式保护,BC段只设无时限电流速断和过电流保护。整定值需要自己计算。在实验装置起动后把它们分别存入A﹑B站的微机保护装置中。

2﹑运行方式设为最大，将系统电势升至105V，合上A站和B站断路器。

3﹑先令BC段末端进行三相短路，注意保护的哪一段动作。

4﹑在BC段首端进行三相短路，注意是哪一段动作，是否发生越级跳闸。

5﹑断开保护装置B的跳闸压板，重复3﹑4两步，注意出现什么情况。

6﹑在AB段末端和首端进行三相短路，注意哪一段保护动作。

7﹑闭锁A站带时限电流速断保护，重复动作6。注意会出现什么情况。

四﹑实验报告

1﹑按照实验模型，计算各段保护的整定值。要求阐明整定的依据和方法。

2﹑将实验结果填入下表：

3﹑在BC段首端和末端发生三相短路时，如果微机保护装置B失灵或断路器QF2拒动，A站保护装置能进行后备保护吗？如果能，应是保护装置A的哪一段动作？估算一下从发生故障到断路器跳闸至少需多少时间？