电力系统继电保护原理实验

电力系统继电保护原理实验指导书任丽苗王思华编写自动化学院2008年10月前言继电保护是一门理论和实践并重的学科。

为更好地掌握及了解继电保护的工作原理及动作性能，既需要运用所学的理论知识对系统故障情况和保护动作性能进行分析，还需要对各种继电保护的动作原理及性能进行实验。

本实验指导书在03年编写的《TKDZB-1型电力自动化及继电保护装置实验指导书》基础上，整理了专业教研室的教师们利用TKDZB-1型电力自动化及继电保护实验装置所做的一些实验及相关资料，并总结近几年学生做实验的实际情况，改编而成的。

TKDZB-1型电力自动化及继电保护实验装置是一套能够对继电保护系统中各种继电器和多种保护电路进行试验的装置，利用此装置能够掌握各种常规继电器、特殊继电器以及由它们所组成的各种保护电路、信号回路的结构、工作原理、电气特性、动作过程。

另外，利用TKDZB-1型电力自动化及继电保护实验装置,同学们还可以自行设计模拟一些较复杂的保护线路。

通过利用TKDZB-1型电力自动化及继电保护实验装置对学生进行实验训练，不但可以加深他们对继电保护工作原理的理解，提高同学们的实践能力，同时还为创新能力的培养提供了条件。

第一章实验的基本要求和安全操作规程1-1 实验的基本要求实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。

培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。

在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。

现按实验过程提出下列基本要求。

一、实验前的准备实验前应复习课本有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。

实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。

认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。

二、实验的进行1、建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。

2、选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。

3、按图接线根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。

为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。

4、开启电源，观察电源指示在正式实验开始之前，先熟悉电源仪表指示。

然后按交直流电源操作说明规范启动电源，观察所有仪表是否正常(如3个指示仪表是否一致、是否超满量程等)。

如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。

5、完成实验内容预习时对每次实验的试验方法、步骤及所需测数据的大小作到心中有数。

正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。

6、认真负责，实验有始有终实验完毕，须将数据交指导教师审阅。

经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。

三、实验报告实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。

实验报告包括以下内容：1) 实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期。

2) 列出实验中所用组件的名称及编号。

3) 列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值等。

4) 数据的整理和计算5) 按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。

6) 根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。

实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。

7) 每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。

1-2 TKDZB-1型实验装置电源操作规程为了确保实验时人身安全，TKDZB-1型实验装置全部采用封闭挂件的形式，为了确保实验设备安全，在实验过程中要做到：1)接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行； 2) 学生独立完成接线或改接线路后必须同组同学再认真理一遍接线电路后方可接通电源。

实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

而所有的电源操作必须严格按照下述电源操作规程操作。

说明：实验中开启及关闭交流或直流电源均在控制屏上操作一、开启三相交流电源的步骤为：1）开启电源前，要检查控制屏下面“直流操作电源”的“可调电压输出”开关（右下角）及“固定电压输出”开关（左下角）都须在“关”断的位置。

控制屏左侧面上安装的三相自耦调压器必须调在零位，即必须将调节手柄沿逆时针方向旋转到底。

2）无误后开启“电源总开关”，“停止”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线已接通电源，但还不能输出电压。

此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。

3）按下“启动”按钮，“启动”按钮指示灯亮，只要调节自耦调压器的手柄，在输出口U、V、W处可得到0～450V的线电压输出，并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。

当屏上的“电压指示切换”开关拨向“三相电网输入电压”时，三只电压表指示三相电网进线的线电压值；当“指示切换”开关拨向“三相调压输出电压”时，三表指示三相调压输出之值。

4）实验中如果需要改接线路，必须按下“停止”按钮以切断交流电源，保证实验操作的安全。

实验完毕，须将自耦调压器回到零位，将“直流操作电源”的两个电源开关置于“关”断位置，最后关断“电源总开关”。

二、开启单相交流电源的步骤为：1）开启电源前，检查控制屏下面“单相自耦调压器”电源开关须在“关”位置，调压器必须调至零位。

2）打开“电源总开关”，按下“启动”按钮，并将“单相自耦调压器”开关拨到“开”位置，通过手动调节，在输出口a、x两端，可获得所需的单相交流电压。

3）实验中如果需要改接线路，必须将开关拨到“关”位置，保证操作安全。

实验完毕，将调压器旋钮调回到零位，并把“直流操作电源”的开关拨回“关”位置，最后，还需关断“电源总开关”。

三、开启直流操作电源的步骤为：1）在交流电源启动后，接通“固定直流电压输出”开关，可获得220V、1.5A不可调的直流电压输出。

接通“可调直流电压输出”开关，可获得40～220V、3A可调节的直流电压输出。

固定电压及可调电压值可由可控制屏下方中间的直流电压表指示。

当将该表下方的“电压指示切换”开关拨向“可调电压”时，指示可调电源电压的输出值；当将它拨向“固定电压”时，指示固定电源电压的输出值。

2）“可调直流电源”是采用脉宽调制型开关稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时保护电路。

所以本电源在开机时，约需有3～4秒钟的延时后，方进入正常的输出。

3）可调直流稳压输出设有过压和过流保护告警指示电路。

当输出电压调得过高时（超过240V），会自动切断电路，使输出为零，并告警指示。

只有将电压调低（约240V以下），并按“过压复位”按钮后，方能自动恢复正常输出。

当负载电流过大（即负载电阻过小），超过3A时，也会自动切断电路，并告警指示，此时若要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。

有时候在开机时出现过流告警，这说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流。

若在空载下开机，发生过流告警，这是由于气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点改变所致，一般经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“可调直流电源”开关）预热几十分钟，即可停止告警，恢复正常。

第二章基础实验实验一继电器特性实验一、实验目的1、熟悉DL型电流继电器和DS-20型时间继电器的实际结构、工作原理、基本特性。

2、掌握动作电流值、时限整定和试验调整方法。

二、原理说明1、电流继电器DL-20C系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。

过电流继电器：当电流升高至整定值时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，电压继电器两线圈并联时标注的指示值等于整定值；若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。

2、时间继电器DS系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件按时限控制原则进行动作。

DS-20系列时间继电器是带有延时机构的吸入式电磁继电器，其中DS-21～DS-24是内附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于短时工作），DS-21/C～DS-24/C是外附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于长时工作）。

DS-25～28是交流时间继电器。

该继电器具有一付瞬时转换触点，一付滑动主触点和一付终止主触点。

当加电压于线圈两端时，衔铁克服塔形弹簧的反作用力被吸入，瞬时常开触点闭合，常闭触点断开，同时延时机构开始启动，先闭合滑动常开主触点，再延时后闭合终止常开主触点，从而得到所需延时，当线圈断电时，在塔形弹簧作用下，使衔铁和延时机构立刻返回原位。

从电压加于线圈的瞬间起到延时闭合常开主触点上，这段时间就是继电器的延时时间，可通过整定螺钉来移动静接点位置进行调整，并由螺钉下的指针在刻度盘上指示要设定的时限。

三、实验设备四、实验内容及步骤1、电流继电器整定点的动作值、返回值及返回系数测试电流继电器特性测试实验接线图注2如图1-1所示。

（1）电流继电器的动作电流和返回电流测试a、选择ZB11继电器组件中的DL-24C/6型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。

选2.4A和4.8A为实验整定值。

b、根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）本实验整定值2.4A采用是串联的接线方式，4.8A采用并联的接线方式。

c、按图1-1接线，检查无误后，调节自耦调压器及变阻器，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，即使常开触点由断开变成闭表示。

合的最小电流，记入表1-1；动作电流用Idj继电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器降低输出电流，使触点开始返注1：只要将数字电秒表的Ⅰ、Ⅲ端连接到一起，数字电秒表即开始计时；一旦将Ⅱ端与Ⅰ、Ⅲ端连到一起即停止计时。

注2：接线时，分支点可通过将连接线的端子进行重叠来得到。

回至原来位置时的最大电流称为返回电流，用I fj 表示，记录下来并计算返回系数；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。

K f =djfj I I 过电流继电器的返回系数在0.85-0.9之间。