继电保护试验内容

二、常规继电器特性实验

（一）电磁型电压、电流继电器的特性实验

1．实验目的

1）了解继电器基本分类方法及其结构。

2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理。

3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。 4）测量继电器的基本特性。

5）学习和设计多种继电器配合实验。

3．实验内容

1）电流继电器特性实验

电流继电器动作、返回电流值测试实验。 实验电路原理图如图2-2所示：

图2-2 电流继电器动作电流值测试实验原理图

实验步骤如下：

（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1A ，使调压器输出指示为0V ，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。

（2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电源开关和直流电源开关。

（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。

（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。

（5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。

（6）实验完成后，使调压器输出为0V ，断开所有电源开关。

-

（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。

（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。 误差＝［ 动作最小值－整定值 ]／整定值

变差＝［ 动作最大值－动作最小值 ］／动作平均值 100% 返回系数＝返回平均值／动作平均值

表2-1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表

2）电流继电器动作时间测试实验

电流继电器动作时间测试实验原理图如图2-3所示：

图2-3 电流继电器动作时间测试实验电路原理图

实验步骤如下：

（1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的“输出2”和“公共线”，将开关BK 的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共线”，使调压器输出为0V

，将电流继电器动作值整定为1.2A ，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。

（2）检查线路无误后，先合上三相电源开关，再合上单相电源开关。 （3）打开多功能表电源开关，使用其时间测量功能（对应“时间”指示灯亮），工作方式选择开关置“连续”位置，按“清零”按钮使多功能表显示清零。

（4）慢慢调节调压器使其输出电压匀速升高，使加入继电器的电流为1.2A 。 （5）先拉开刀闸（BK ），复位多功能表，使其显示为零，然后再迅速合上BK ，多功能表显示的时间即为动作时间，将时间测量值记录于表2-2中。

（6）重复步骤（5）的过程，测三组数据，计算平均值，结果填入表2-2中。

表2-2 电流继电器动作时间测试实验数据记录表

（7）先重复步骤（4），使加入继电器的电流分别为1.5A 、1.8A 、2.4A ，再重复步骤（5）和（6），测量此种情况下的继电器动作时间，将实验结果记录于表2-2。

（8）实验完成后，使调压器输出电压为0V ，断开所有电源开关。 （9）分析四种电流情况时读数是否相同，为什么？

3）电压继电器特性实验

电压继电器动作、返回电压值测试实验（以低电压继电器为例）。 低电压继电器动作值测试实验电路原理图如下图2-4所示：

图2-4 低电压继电器动作值测试实验电路原理图

实验步骤如下：

（1）按图接线，检查线路无误后，将低电压继电器的动作值整定为60V ，使调压器的输出电压为0V ，合上三相电源开关和单相电源开关及直流电源开关（对应指示灯亮），这时动作信号灯XD1亮。

（2）调节调压器输出，使其电压从0V 慢慢升高，直至低电压继电器常闭触点打开（XD1熄灭）。

（3）调节调压器使其电压缓慢降低，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1刚亮）时的最大电压值，即为动作值，将数据记录于表2-3中。

表2-3 低电压继电器动作值、返回值测试实验数据记录表

（4）继电器动作后，再慢慢调节调压器使其输出电压平滑地升高，记下继电器常闭触点刚打开，XD1刚熄灭时的最小电压值，即为继电器的返回值。

（5）重复步骤（3）和（4），测三组数据。分别计算动作值和返回值的平均值，即为低电压继电器的动作值和返回值。

（6）实验完成后，将调压器输出调为0V，断开所有电源开关。

（7）计算整定值的误差、变差及返回系数。

4）时间继电器特性测试实验

所示：

图2-5 时间继电器动作时间测试实验电路原理图

实验步骤如下：

（1）按图接好线路，将时间继电器的常开触点接在多功能表的“输入2”和“公共线”，将开关BK的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共线”，调整时间整定值，将静触点时间整定指针对准一刻度中心位置，例如可对准2秒位置。

（2）合上三相电源开关，打开多功能表电源开关，使用其时间测量功能（对应“时间”指示灯亮），使多功能表时间测量工作方式选择开关置“连续”位置，按“清零”按钮使多功能表显示清零。

（3）断开BK开关，合上直流电源开关，再迅速合上BK，采用迅速加压的方法测量动作时间。

（4）重复步骤（2）和（3），测量三次，将测量时间值记录于表2-4中，且第一次动作时间测量不计入测量结果中。

表2-4 时间继电器动作时间测试

（5）实验完成后，断开所有电源开关。

（6）计算动作时间误差。

5）多种继电器配合实验

（1）过电流保护实验

该实验内容为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器、滑线变阻器等组合构成一个过电流保护。要求当电流继电器动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸（指示灯亮）。

图2-6 过电流保护实验原理接线图

实验步骤如下：

①图2-6为多个继电器配合的过电流保护实验原理接线图。

②按图接线，将滑线变阻器的滑动触头放置在中间位置，实验开始后可以通过改变滑线变阻器的阻值来改变流入继电器电流的大小。将电流继电器动作值整定为2A，时间继电器动作值整定为2.5秒。

③经检查无误后，依次合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。（各电源对应指示灯均亮。）

④调节单相调压器输出电压，逐步增加电流，当电流表电流约为1.8A时，停止调节单相调压器，改为慢慢调节滑线电阻的滑动触头位置，使电流表数值增大直至信号指示灯变亮。仔细观察各种继电器的动作关系。

⑤调节滑线变压器的滑动触头，逐步减小电流，直至信号指示灯熄灭。仔细观察各种继电器的返回关系。

⑥实验结束后，将调压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源开关。

三、输电线路电流电压常规保护实验

（一）实验目的

1．了解电磁式电流、电压保护的组成。

2．学习电力系统电流、电压保护中电流、电压、时间整定值的调整方法。

3．研究电力系统中运行方式变化对保护灵敏度的影响。

4．分析三段式电流、电压保护动作配合的正确性。

（二）基本原理

1．试验台一次系统原理图

试验台一次系统原理图如图3-1所示。

图3-1 电流、电压保护实验一次系统图

4．常规电流保护的接线方式

电流保护常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形接线和在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线三种，如图3-8所示。

电流保护一般采用三段式结构，即电流速断（Ⅰ段），限时电流速断（Ⅱ段），定时限过电流（Ⅲ段）。但有些情况下，也可以只采用两段式结构，即Ⅰ段（或Ⅱ段）做主保护，Ⅲ段作后备保护。下图示出几种接线方法，供接线时参考。

（a）完全星形两段式接线图

（b）不完全星形接线

（c）在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线

图3-8 电流保护常用的几种接线

（三）实验内容

DJZ-Ⅲ试验台的常规继电器都没有接入电流互感器和电压互感器，在实验之前应参阅图3-1的一次系统图，设计好保护接线图，并接好线后才能进行实验。

1．正常运行方式实验

（1）三相调压器输出为0V。

（2）系统运行方式置于“正常”位置。

（3）按前面介绍的常规电流保护接线方式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定值大小。

（4）合上三相电源开关，调节调压器输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。

（5）合上直流电源开关。

（6）合上变压器二侧的模拟断路器。

此时，负荷灯泡亮，模拟系统即处于正常运行状态。

（7）实验结束后，使调压器输出回零，最后断开实验电源。

2．短路故障方式实验

（1）三相调压器输出为0V。

（2）选择系统运行方式为最小运行方式。

（3）将模拟线路电阻可移动头放置在中间（50%）位置。

（4）按前面介绍的常规电流保护接线方式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定值大小。

（5）退出所有出口连接片。

（6）合上三相电源开关，调节调压器的输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。

（7）合上直流电源开关，合上变压器二侧的模拟断路器，此时负荷灯泡亮(与正常运行方式相同)。

（8）合上短路模拟开关（二相或三相均可）。

（9）合上故障模拟断路器，模拟系统发生短路故障。

此时，根据短路类型，负荷灯泡全部熄灭或部分熄灭。电流表指示数值较大。模拟系统即处于短路故障方式。短路故障发生后，应立即断开短路操作开关，以免短路电流过大烧坏设备。断开短路操作开关。即可切除短路故障。

（10）实验结束后，将故障模拟断路器断开，调压器输出调回零，最后断开实验电源。

3．三相短路时Ⅰ段保护动作情况及灵敏度测试实验

在不同的系统运行方式下，做三段式常规电流保护实验，找出Ⅰ段电流保护的最大和最小保护范围，具体实验步骤如下：

（1）按前述完全星形实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接，调Ⅰ段三个电流继电器的整定值为5.16A，Ⅱ段三个电流继电器的整定值为2.78A，或者III段整定值为1.62A。

（2）系统运行方式选择置于“最大”，将重合闸开关切换至“OFF”位置。

（3）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档(“区内”、“区外”是对变压器保护而言的，在线路保护中不使用)。

（4）合三相电源开关，三相电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。

（5）缓慢调节调压器输出，使并入线路中的电压表显示读数从0V上升到100V为止。

（6）合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。

（7）合上模拟断路器，负载灯全亮。

（8）将常规出口连接片LP2投入，微机出口连接片LP1退出。

（9）合上短路选择开关SA、SB、SC。

（10）模拟线路段不同处做短路实验。先将短路点置于100%的位置（顺时针调节短路电阻至最大位置），合上故障模拟断路器，检查保护Ⅰ段是否动作，如果没有动作，断开故障模拟断路器，再将短路电阻调至90%处，再合上故障模拟断路器，检查保护Ⅰ段是否动作，没有动作再继续本步骤前述方法改变短路电阻大小的位置，直至保护Ⅰ段动作，然后再慢慢调大一点短路电阻值，直至Ⅰ段不动作，记录最后能够使Ⅰ段保护动作的短路电阻值于表3-1中。

（11）分别将系统运行方式置于“最小”和“正常”方式，重复步骤（4）

至（10）的过程，将Ⅰ段保护动作时的短路电阻值记录在表3-1中。

（12）实验完成后，将调压输出调为0V，断开所有电源开关。

（13）根据实验数据分析出无时限电流速断保护最大保护范围。

表3-1 三相短路实验数据记录表

4．两相短路时Ⅰ段保护动作情况及灵敏度测试实验

在系统运行方式为最小时，做三段式常规电流保护实验，找出Ⅰ段电流保护的最小保护范围，具体实验步骤如下：

（1）按前述完全星型实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接。调整I段三个电流继电器的整定值为5.16A，Ⅱ段三个电流继电器的整定值为2.78A或者Ⅲ段整定值为1.62A。

（2）系统运行方式选择置于“最小”。

（3）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。

（4）合三相电源开关，三相电源指示灯亮（如果不亮，则停止下面的实验）。

（5）缓慢调节调压器输出，使并入的线路中的电压数显示值从0V上升到100V为止。

（6）合上直流电源开关，直流电源指示灯亮（如果不亮，则停止下面的实验）。

（7）合上模拟断路器，负载灯全亮。

（8）将常规出口连接片LP2投入，微机出口连接片退出（断开LP1）。

（9）合上短路选择开关SA、SB、SC按钮中任意二相，如AB相。

（10）模拟线路段不同处做短路实验，先将短路电阻置于100%的位置,合上故障模拟断路器，检查Ⅰ段保护是否动作，如果没有动作，则断开故障模拟断路器，再将短路点调至90%处，合上故障模拟断路器，检查Ⅰ段是否动作，没有动作再继续本步骤前述方法改变短路电阻大小的位置直至Ⅰ段保护动作，再慢慢调大一点短路电阻值，直至Ⅰ段保护不动作，记录能使保护Ⅰ段动作的最大短路电阻值于表3-2中。

表3-2 两相短路实验数据记录表

（11）分别将系统运行方式置于“最大”和“正常”方式，重复步骤（4）至（10）的过程，将能够使Ⅰ段保护动作的最大短路电阻值记录在表3-2中。

（12）实验完成以后，将调压器输出调为0V，断开所有电源。

（13）分别将短路选择开关设为AC或BC相，重复步骤（2）至（12），将实验数据记录于表3-2中。

（14）根据实验数据，分析出无时限电流速断保护最小保护范围。