继电保护实验

实验一：微机型电网电流、电压保护实验实验台工作原理及接线实验台一次接线如图，它是单侧电源供电的输电线路，由系统电源，AB 、BC 线路和负载构成。

系统实验电源由三相调压器TB 调节输出线电压100V 和可调电阻R s 组成；线路AB 和BC 距离长短分别改变可调电阻R AB 、R BC 阻值即可；负载由电阻和灯组成。

Ａ变电站和Ｂ变电站分别安装有S300L 微机型电流电压保护监控装置。

线路AB 、BC 三相分别配置有保护和测量用的电流互感器，变比15/5。

图 电流、电压实验台一次接线线路正常运行时：线电压100V ，2,8,15,28s AB BC f R R R R =Ω=Ω=Ω=Ω 实验台对应设备名称分别是：（1）1KM 、2KM ：分别为A 变电站和B 变电站模拟断路器； （2）R AB 、R BC ：分别是线路AB 和BC 模拟电阻；（3）3KM 、4KM ：分别是线路AB 和BC 短路实验时模拟断路器； （4）3QF 、4QF ：分别是线路AB 和BC 模拟三相、两相短路开关；实验内容：1、正确连接保护装置A 站、B 站的电流保护回路和测量回路，注意电流互感器接线。

2、合上电源开关，调节调压器电压从0V 升到100V ，根据计算得到： A 站=setA II. 7 A ，=setA III. 3 A ，=setA IIII. 2 A ，t =IA 0 s ， t =IIA s ，t=IIIA1 s ；B 站=set B I I . 3 A ，=set B III I . 2 A ，t =IB 0 s ，t =III B s ，将整定值分别在S300L保护监控装置A 站、B 站保护中设定。

注：A 站保护配置电流I 、II 、III 段保护，B 站只配置电流I 、III 段保护。

3、正常运行：调节Ω=Ω=Ω=15,8,2BC AB s R R R ，分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行，此时指针式电流、电压表及S300L 保护监控装置显示正常运行状态的电气量。

表1正常运行A 、B 的电流、电压值4、故障实验：（1）线路BCIII 段动作实验：分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行，合上4KM 模拟线路BC 末端三相短路，观察保护动作情况 B 站过电流三段动作 ，记录=a I 2 A ，=b I 2 A ， =c I 2 A 。

（2）线路BC 远后备实验：在S300L 保护监控装置中，将B 站III 段电流保护退出，分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行。

合上4KM 模拟线模拟线路BC 末端三相短路，观察保护动作情况 A 站过电流三段动作 。

（3）线路BC Ⅰ段动作实验：调节4BC R =Ω，然后分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行。

合上4KM 模拟线路BC 首端三相短路，观察保护动作情况 B 站过电流一段动作 ，记录=a I 3 A ，=b I 3 A ， =c I 3 A 。

（4）线路AB Ⅱ段动作实验：A 站投入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护，然后分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行。

合上3KM 模拟线路AB 末端三相短路，观察保护动作情况 A 站过电流二段动作 。

，记录=a I 7 A ，=b I 7 A ， =c I 0 A 。

（5）线路AB Ⅰ段动作实验：调节4AB R =Ω，然后分别合上1KM 、2KM ，使A 站、B 站投入运行。

合上3KM 模拟线路AB 首端三相短路，观察保护动作情况 A 站过电流一段动作，记录=a I 10 A ，=b I 11 A ， =c I 0 A 。

（6）线路AB Ⅱ段近后备实验：在S300L 保护监控装置中，将A 站Ⅰ段电流保护不投入（整定Ⅰ段大于上题Ⅰ段动作值），然后分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行。

合上3KM模拟线路AB首端三相短路，观察保护动作情况A 站过电流二段动作。

保护在线路正常和故障下的工作情况。

工程上将电流速断，限时电流速断和定（反）时限过电流保护分别称为电流的一段，二段，三段保护。

一般必须装设一段，三段保护。

在速断保护范围内，一段保护为主保护，三段保护为后备保护。

在速断保护死区后，三段保护为主保护。

当一段灵敏系数不满足要求时，加设二段保护。

二段保护可作为一段保护的近后备，三段保护不仅可以作为一段保护的近后备，还可作为下级保护及断路器拒动的远后备。

在电网的末端—用户的电动机或其他受电设备上，一段保护采取瞬时动作的过电流即满足要求。

其动作电流按躲开电流电动机的最大启动电流来整定。

对二段保护来说，应首先考虑采用的过电流保护。

对三段保护来说，其过电流保护由于要和二段保护配合。

因此其动作时限要整定为1~。

越靠近电源端，则过电流保护的动作时限就越长，因此一般都需要装置三段式保护。

当全线路任何地点发生短路时，如果不繁盛保护或断路拒动的情况，则故障都可以在以内的时间予以切除。

实验二：微机变压器差动保护实验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。

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0~30Ω，电流5A ，功率750W ； （4）2R ：低压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~15Ω，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；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。

IdIr1r2rO差动速断电流定值I d = A ；比率差动电流定值I cd0= A制动电流１ I r1= A ，折线斜率１K 1= ；制动电流２ I r2= A ；折线斜率２K 2= ； 中压侧平衡系数K PM=Ihe/Ime== ； 低压侧平衡系数K PL =Ihe/Ile== ； 二次谐波制动比K d2=；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=a I A ，=b I A ， =c I A ；中压侧电流=a I A ，=b I A ， =c I A ；低压侧电流=a I A ，=b I A ， =c I 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。

I A = A ；I B = A ；I C = A 。

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 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 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“外故正常”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=a I A ，=b I A ， =c I A ；两相=a I A ，=b I A ，=c I 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=a I A ，=b I A ， =c I A ；两相=a I A ，=b I A ，=c I A 。

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。

答：动作。

=a I A ； =b I Ａ； =c I A 。

（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。

答：动作。

=a I A ； =b I A ； =c I A 。

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。

答：动作。

=a I A ； =b I A ； =c I A 。

（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。

答：动作。

=a I A ； =b I A ； =c I A 。

实验一：微机型电网电流、电压保护实验计算题目如图所示，系统参数为：min 2s R （最大运行方式），3s gR （正常运行方式），max4s R （最小运行方式），8ABR ，15BC R ，负载28fR ，r 1.2I elK ，r 1.1II el K ，r 1.2III elK ，1.5ss K ，0.9reK 。

A 站保护配置电流I 、II 、III 段保护，B 站配置电流I 、III 段保护，分别计算它们的整定值，确定动作时限，并校验其灵敏度。

计算过程：1、电流速断（I 段）（1）A 变电站整定值：A I K I B K Irel Iset A 93.6)82(31002.1)3(max =+==⋅⋅⋅灵敏度校验： 求max I max6.392l Rmax211.58529.5853 4.25l Kmax max 6.33%100%79.13%8l ABR l R求min I：minmin 50 6.932434l l R Rmin504 3.226.39l Rminmin 3.22%100%100%40.3%15%8l ABR l R ，作动时限：t 0I AS（2）B 变电站整定值：(3).max1.22.7732815II B setrel K C I K I A灵敏度校验：求max l max2.26215l Rmax1010.8432.77l Rmax 10.84%100%72.27%15l ；求min l ：min2.77415l Rmin min50 2.7712l l R R ；min50/2.77126.05l R min 6.05%100%40.3%15%15l ；动作时限：0s Bt Ⅱ2限时电流速断（Ⅱ段）（1）A 变电站 整定值： 1.1 2.77 3.05IIII IA senrel B setI K I A灵敏度校验：(2)min234850/12 1.37 1.33.053.05II K B A senII A setI K I 满足灵敏度要求动作时限：0.5IIII ABt t t S五、过电流保护（Ⅲ段）整定值：55fR ，正常运行时流过线路AB 与BC 的负荷电流相同max1.083281528fI Amax1.2 1.51.082.20.9III III III kel ssA setB setfh reK K III A K灵敏度校验：保护A 近后备：IIIA set I近min50/2.21.89 1.548III K B III AsetI I保护A 远后备：IIIA set I远min.50/2.20.84 1.24815III K C III A setI I 不满足要求保护B 近后备：50/2.20.84 1.34815III setBI 不满足要求采用复合电压启动的过电流保护，这里不作要求。