电力工程实验指导书

实验2 线路的定时限过电流保护实验一、实验目的1. 掌握定时限过电流保护的整定原则与方法；2. 明确定时限保护装置中信号继电器、中间继电器的应用与作用；3. 理解供配电系统中组成的定时限过电流保护线路及其保护原理；4. 学会自我设计电路原理图，并分析判断运行结果的正确性。

二、定时限过电流保护简要说明电力系统的发电机、变压器和线路等电气元件发生故障时，将产生很大的短路电流，而且，故障点距离电源愈近，短路电流愈大。

所以，继电保护装置根据故障电流大小而动作的电流继电器和其他电器元件构成过电流保护和速断保护。

当故障电流超过它们的整定值时,保护装置就动作，使断路器跳闸，将故障从系统中切除。

其中常用的一种是过电流保护就是定时限过电流保护。

定时限保护是指继电保护的动作时间(时限)固定不变，与故障电流的大小无关。

定时限保护的时限由时间继电器获得的，它的时限根据保护要求来整定。

定时限过电流保护一般采用两段式保护。

通常由电磁型电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器构成。

实际电力运行中的变压器定时限过电流保护与线路定时限过电流保护的原理接线如图1-1所示。

在图1-1中，继电器l、2、3、7构成无时限过电流保护，继电器4、5、6、8构成定时限保护。

电流继电器作为起动元件，首先反映出电流的剧增。

当过载时，LH(TA)二次电流I2大于继电器动作电流时，首先继电器4或5动作，其次6动作，在整定的时限后8动作，发出信号的同时，最后动作于断路器的跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸，切断故障。

当发生短路时，LH(TA)二次电流I2大于继电器动作电流时，继电器1或2动作，接着3 动作；然后7动作发出信号同时动作于断路器跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸、切除故障。

本实验拟定为两级定时限过电流保护，其简化原理示意图(只示意继电器动作顺序)如图1-2所示。

从图1-2可以看出其保护原理和保护组成的环节所用的继电器基本上是相同的。

图1-1 定时限过电流保护原理接线图1、2、4、5为电磁型电流继电器；3为中间继电器;6为时间继电器；7、8为信号继电器；9、10为跳闸连接片；11为电流试验端子图1-2 两级定时限过电流保护简化示意图三、实验内容l.在没有对实验台供电的前提下，按图1-3正确连接实验电路，并反复检查是否接线有误。

2.核查单相调压器置“0”输出位置。

模拟WL1阻抗的RP1调至较小值(逆时针方向调节，但不要调到底，约RP1值的1/3~1/4)，而模拟WL2阻抗的RP2则调至较大值(顺时针方向调节，约RP2值的2/3~3/4)。

3.闭合总电源开关，按起动按钮，对实验装置台供电。

调节单相调压器，使电流表通过的电流为2A，此电流假定为通过电流继电器KA1和KA2的最大负荷电流I‘Lmax，按停止供电按钮断电。

计算最大负荷电流公式为I’Lmax=（K w/K i）I Lmax，其中K w----------为电流继电器KA1和KA2的结线系数。

接线系数有三种情况：①两相两继电器式结线属相电流结线。

在一次电路发生任何相间短路时，K w=l，即保护灵敏度都相同。

②两相一继电器式结线，即两相电流差结线或两相交叉结线，当一次电路发生三相短路时，3K)3(W 。

③当装有电流互感器的A 、C 两相短路时，2K )C A,(W =。

而当A 、B 两相或B 、C 两相短路时，1K K )C B,(W )B A,(W==，这里B 相未装电流互感器。

K i ----------为电流互感器的变流比。

4. 整定计算KA1和KA2的动作电流：不仅动作电流I OP 要躲过I L ‘max ，而且返回电流I re 也要躲过I L ‘max ，因此max Lrerel max L iwrelop I I re I KK KK KK ,,'==式中K rel------可靠系数，取1.2。

（DL 型电流继电器取1.2，GL 型电流继电器取1.3。

）K re------继电器的返回系数，取0.8。

于是，动作电流应为max L op I I ,5.1'=。

根据内容3中的要求，通过的电流为2A ，即A I m a x L2,='，故A I op 3=。

5. 整定KT1和KT2时间继电器的动作时间。

先拟定将KT2整定为0.7S （两级定时限过电流保护，后一级取0.7S ），为了保证前后两KA1、KA2为电流继电器；KT1、KT2为时间继电器；KS1、KS2为信号继电器； KM1、KM2为中间继电器；HL1、HL2为模拟跳闸灯图1-3 两级定时限过电流保护实验电路级保护装置动作的选择性，按“阶梯原则”进行整定，前一级保护动作的时间t1，应比后一级保护中整定的时间t2要大一个时间级差△t。

一般△t取0.5~0.7S)。

故当t2取0.7S，△t取0.6S 时，则KTl整定取t1= t2+△t=0.7+0.6=1.3S。

6. 将RP2逆时针方向调小阻值，以模拟线路WL2首端K处发生三相短路。

7. 合上单相电源开关对实验装置供电后, 按下启动按钮同时观察前后两级保护装置的动作情况及HL1、HL2二指示灯点亮的顺序。

四、注意事项1.认真细致读懂实验电路，特别注意各个继电器的线圈接线端子及其触点的接线端子,千万不要弄错。

2.注意继电器的触点端子是串接在哪一个继电器的动作线圈。

3.接线时要分步完成，并且先接串联、后并联。

五、思考题1.定时限过电流保护动作电流、动作时限的整定原则是什么? 如何计算?如何整定?2.在实际运行线路中，在后一级保护动作使断路器跳闸后，前一级保护动作会不会使其断路器紧接着跳闸? 为什么?3.在什么情况下，后一级保护启动，前一级保护动作也会使其断路器跳闸？实验3单侧电源辐射式线路三段式电流保护综合实验一、实验目的1.了解三段式电流保护的构成，保护装置中各种继电器的功用。

2.分析线路故障时，三段式电流保护动作配合情况。

二、实验原理图3-1无时限电流速断，有限时电流速断与定时限过电流保护相配合构成了三段式电流保护，以线路XL —1的整定为例。

第I 段：无时限电流速断，保护范围为XL-1段的一部分，根据流过B 点的最大短路电流来整定。

整定电流： )3(max..//1.B d K dz IK I=，ldz jxJdz n I KI/1./.1.⋅=式中：jx K ---接线系数；l n ---电流互感器变化；/K K ---I 段的可靠系数，取值1.3；max ..B d I ---B 点的最大短路电流。

动作时限为/1t ，它由继电器的固有动作时间决定，S t 0/1≈。

第Ⅱ段：有限时电流速断保护，保护范围为线路XL-1段，并延伸到线路XL-2段的一部分，根据流过C 点的三相短路时的最大短路电流来整定。

整定电流： )3(max ..////2.////1.c d K K dz K dz I K K I K I ⋅⋅=⋅= 式中：//K K ---第Ⅱ段的可靠系数，取1.1//=KK ； )3(max ..c d I ---C 点三相短路的最大短路电流。

动作时限：t t t ∆+=/2//1，S t 5=∆。

第Ⅲ段：定时限过电流保护，保护范围是线路XL-1及XL-2全部，根据线路的最大负荷电流来整定。

整定电流： max.1.fh hzqK dz IK K K I ⋅⋅=式中：K K ---可靠系数,取15.1=K K ；zq K ---自启动系数，取1=zq K ；h K ---返回系数，取88.0=h K ；max .fh I ：最大负荷电流。

动作时限t t t ∆+''='''21（S t 22=''，S t 5=∆，则S t 71='''），2t ''为线路XL-2的过电流保护的动作时限，即按阶梯原则来选择的。

当线路XL-2短路，而其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，当线路XL-1本身故障其他保护拒动时，XL-1线路的过电流保护也可起后备作用。

三段式过电流保护主要用于相间短路和三相短路保护，因此，在6～35KV 的小接地电流系统中，三段式过电流保护有着广泛的应用。

以上三段式电流保护的原理可知三段式电流保护能可靠地保护一条线路。

本实验中为使现象明显，级差取的比实际工程值大些，务必注意这一点。

三、实验仪器和设备JBZ-II 型继电保护实验装置 1台电流继电器 2只 过流继电器 1只 时间继电器 1只 中间继电器 2只四、预习要求1. 预习三段式电流保护原理。

2. 根据实验接线图，电流互感器的变化范围，选择合理的电流互感器的变化，计算各继电器的整定值，并从理论上分析各种短路故障时继电器的动作情况。

五、实验内容及步骤实验接线如图3-2所示，图中用电阻模拟线路，用接触器代替断路器。

图3-2 三段式电流保护实验原理图图3-2中所用元件：RP1调整为20.5Ω表示系统电抗X SRP 2用来模拟线路WL 1 WL 2电抗XL 1 XL 2及正常最大负荷电阻80Ω AT ：单相调压器（0～250V ，2KVA ） C ：接触器V ：交直流电压表（0～125V ～250V ～500V ） A ：交流电流表（0～5A ～10A ） 2LJ ，3LJ ：电流继电器（DL —32/6A ） 1LJ ：电流继电器（GL —21/5A ）2SJ ：时间继电器（DS —32C/XA11K 0—5S ） 3SJ ：时间继电器（DS —33C/XA11K 0—10S ） 1XJ 、2XJ 、3XJ ：信号继电器（DX —4/4.6—10） BCJ ：中间继电器（DZY —204） TA 、QA ：按钮设WL 1即A,B 线路XL 1=6.5Ω n 1=1 WL 2即B,C 线路XL 2=8.5Ω根据以上设定及电保护整定原则可以计算出: I dz.1=3.70A I dz.2=3.09A I fhmax =1.00AI ’dz.1.j =k jx=4A; k jx 取1 K ’=1.1 I ”dz.1.j =k ”K Idz.2 =3.40A; k ”K 取1.1 I ”dz.1=K n 取0.88当线路电阻小于46.2Ω时为过负荷Ⅰ段保护范围约等于70%,线路电阻小于4.5Ω Ⅱ段保护范围约等于137%,线路电阻小于8.9Ω t ′=0St ”=t ’+Δt=5S; Δt 取5S t’”=t ”+Δt=7S; Δt 取2SK ’I ’dz. 1n 1 K K .K ZP K nI fh max =1.5A; K K 取1.15 K ZP 取1.15用RP2调整模拟不同线路短路故障点填入下表是打“√”否打“Ⅹ”1. 按图3-2所示接线图接线，调单相调压器AT，使电压表示数为100V（即系统电压为100V）根据计算所得的电流保护整定值，电流继电器整定范围，选择好电流互感器的合理变化，使保护装置的动作相配合，并记录下变比与整定值。