供配電技術(shù)實驗

1、第一部分 實驗裝置使用說明一、微機線路保護接線圖微機線路保護接線總圖二、微機變壓器保護接線圖微機變壓器保護接線總圖實驗一 模擬電力系統(tǒng)正常、最大、最小運行方式一實驗目的理解電力系統(tǒng)的運行方式及其對繼電保護的影響。二、實驗原理在電力系統(tǒng)分析課程中，已學過電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡的相關(guān)內(nèi)容?？芍旊娋€路長短電壓級數(shù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)等，都會影響網(wǎng)絡等值參數(shù)。在實際中，由于不同時刻投入系統(tǒng)的發(fā)電機變壓器數(shù)有可能發(fā)生改變，高壓線路檢修等情況，網(wǎng)絡參數(shù)也在發(fā)生變化。在繼電保護課程中規(guī)定：通過保護安裝處的短路電流最大時的運行方式稱為系統(tǒng)最大運行方式，此時系統(tǒng)阻抗為最小。反之，當流過保護安裝處的短路電流為最小時的運行方式稱為

2、系統(tǒng)最小運行方式，此時系統(tǒng)阻抗最大。由此可見，可將電力系統(tǒng)等效成一個電壓源，最大最小運行方式是它在兩個極端阻抗參數(shù)下的工況。作為保護裝置，應該保證被保護對象在任何工況下發(fā)生任何情況的故障，保護裝置都能可靠動作。對于線路的電流電壓保護，可以認為保護設計與整定中考慮了兩種極端情況后，其它情況下都能可靠動作。三實驗內(nèi)容及步驟開始實驗前請認真觀察實驗臺布局，正確使用實驗臺。1按“微機變壓器保護接線總圖”和“微機線路保護接線總圖”進行實驗接線。2合上三相和單相空開電源，按下“啟動”按鈕 ，啟動控制屏。調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)壓器，使系統(tǒng)電壓達到105V。3合上斷路器QF1、QF2、QF3，將短路時間設置為40S。將短

3、路電流調(diào)到最小位置，系統(tǒng)運行方式打到“最小”檔。4按下SBa、SBb、SBc，設置系統(tǒng)三相短路，短路點區(qū)域設置為“線路”，按下“投入”按鈕投入短路電流。在微機線路保護裝置的“采樣數(shù)值”菜單下觀察短路電流，記錄下短路電流值（由于三相短路時，電流是平衡的，所以記錄下平均值）。通過B母線電壓表觀察母線殘余電壓，記錄下實驗數(shù)據(jù)填入表1-1。將系統(tǒng)運行方式分別打到“正?！睓n和“最大”檔，記錄下短路電流和殘余電壓。期間如果短路時間繼電器動作，可以復位投入按鈕，從新投入。也可以把短路時間設置長一點。5復位“投入”按鈕，復位“線路”按鈕，復位“SBa、SBb、SBc”退出短路電流。斷開斷路器QF3、QF2、Q

4、F1，將系統(tǒng)調(diào)壓器調(diào)到最小位置。按下“退出”按鈕，關(guān)閉單相和三相空開電源。結(jié)束實驗。四、實驗報告1根據(jù)附錄的計算模型，計算各種運行方式下，三相短路時短路電流的理論值。2將計算數(shù)據(jù)和實驗中的記錄數(shù)據(jù)填如入下表。3分析數(shù)據(jù)，說明運行方式是如何影響殘余電壓和短路電流。4分析運行方式對電流電壓保護的影響。表1-1線路首段【三相短路】項目實 測 值計 算 值最大方式正常方式最小方式最大方式正常方式最小方式殘余電壓短路電流附：計算三相短路時的短路電流和母線殘余電壓。計算公式：實驗二 模擬系統(tǒng)短路一實驗目的1掌握輸電線路相間短路電流和殘余電壓的計算。2了解輸電線路短路的各種形式。3通過比較實驗數(shù)據(jù)對比和了解

5、各種形式的短路危害。二實驗原理輸電線路的短路故障可分為兩大類：接地故障和相間故障。在這里只對相間短路的情況進行研究，因為理解了相間故障的保護原理后，再學習接地保護就變得較簡單?；谥行渣c運行方式是一個綜合性問題，它與電壓等級單相接地電流過電壓水平等因素有關(guān)，因而它直接影響輸電線路的接地保護形式。另外，即使知道接地故障發(fā)生在哪一點，也很難精確計算其短路電流；因為這還涉及短路接地處的接地電阻中性點運行方式等問題，所以在后續(xù)的接地短路實驗中基本上很難進行精確的計算。一般以零序電流零序電壓接地阻抗或裝設絕緣監(jiān)察裝置等來判斷故障。在裝置整定方法上與相間短路有相通之處，只是判斷故障的依據(jù)不同。這一點希望大

6、家能理解到。三實驗內(nèi)容與步驟1按“微機變壓器保護接線總圖”和“微機線路保護接線總圖”進行實驗接線。2按前面實驗所述方法開啟實驗設備，并把兩臺微機保護裝置中的各項保護退出，運行方式設置為最小。短路時間設置為60S，期間如果短路時間繼電器動作，可以復位短路投入按鈕，從新投入即可。3將系統(tǒng)電壓調(diào)到105V，閉合斷路器QF1、QF2、QF3。短路電流調(diào)到最大位置，運行方式打到“最小”。4按下SBa、SBb、SBc，設置系統(tǒng)三相短路，短路點區(qū)域設置為“線路”，按下“投入”按鈕投入短路電流，記錄短路電流。將短路電流調(diào)到最小位置，記錄短路電流大小。5將運行方式打到“正?！睓n，記錄短路電流在最小位置時的電流。

7、將短路電流調(diào)到最大位置，記錄短路電流大小。將運行方式打到“最大”檔，按照上述方法測量在最大，最小位置時的短路電流。6復位“投入”按鈕，復位“SBc”按鈕，按下“投入”按鈕，設置系統(tǒng)兩相短路，按照上述過程記錄“最大”、“最小”、“正?！边\行方式下短路電流的最大最小值。7復位“投入”按鈕，復位“線路”按鈕，復位“SBa、SBb、SBc”退出短路電流。斷開斷路器QF3、QF2、QF1，將系統(tǒng)調(diào)壓器調(diào)到最小位置。按下“退出”按鈕，關(guān)閉單相和三相空開電源，結(jié)束實驗。四實驗報告1計算兩相短路和三相短路時的短路電流和母線殘余電壓。計算公式：三相短路時： 兩相短路時：系統(tǒng)次暫態(tài)相電勢；系統(tǒng)電抗；被保護線路每公

8、里電抗；被保護線路的全長。注：在實驗計算中，直接用模擬線路電抗值代入。2將計算值和實測值填入下表表2-1項目最大運行方式正常運行方式最小運行方式最大值最小值最大值最小值最大值最小值三相短路兩相短路實驗三 系統(tǒng)正常運行及不平衡電流的測量一、實驗目的1掌握縱聯(lián)差動或消除其影響的措施。2掌握微機保護裝置的使用和參數(shù)設置方法。二、實驗原理實現(xiàn)變壓器縱聯(lián)差動保護的主要問題是減小不平衡電流及其對保護的影響。產(chǎn)生不平衡電流原因主要有如下幾種：1電流互感器的計算變比與實際變比不同引起的不平衡電流。2變壓器兩側(cè)電流相位不相同而產(chǎn)生的不平衡電流。3變壓器各側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流。4勵磁涌流引起的不

9、平衡電流。在微機保護中，由于軟件計算的靈活性，允許變壓器各側(cè)CT二次都采用Y型接線。在進行差動計算時由軟件對變壓器Y型側(cè)電流進行相位校準和電流補償。應該注意的是微機型差動保護裝置還要求各側(cè)差動CT均按照同極性接入,即各側(cè)電流均以流入或流出變壓器為正，只有這樣的接線才能保證軟件計算正確。主變壓器的各側(cè)CT二次按Y型接線，由軟件進行相位校準后，由于變壓器各側(cè)額定電流不等及各側(cè)差動CT變比不等，還必須對各側(cè)計算電流值進行平衡調(diào)整，才能消除不平衡電流對變壓器差動保護的影響。三、實驗步驟1按“微機變壓器保護接線總圖”進行實驗接線，將電流互感器TA3,TA4二次端短接。2合上三相和單相空開電源，按下“啟動

10、”按鈕 ，啟動控制屏。調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)壓器，使系統(tǒng)電壓達到105V，短路電流大小調(diào)到最小位置，系統(tǒng)運行方式打到“正?！睓n。3合上斷路器QF1、QF2、QF3，短路點區(qū)域選擇為“區(qū)外”，設置系統(tǒng)三相短路，記錄高壓側(cè)短路電流IA、IB、IC，低壓側(cè)短路電流Ia、Ib、Ic，差動電流電流DIa、DIb、DIc。復位短路電流，將微機變壓器保護的 側(cè)主變接線設為三角形，側(cè)主變接線設為星形，投入短路電流，記錄高壓側(cè)短路電流IA、IB、IC，低壓側(cè)短路電流Ia、Ib、Ic，差動電流電流DIa、DIb、DIc。4復位短路電流“投入”按鈕，退出微機變壓器保護的側(cè)、側(cè)設置，“ 將短路點區(qū)域選擇為“區(qū)內(nèi)”，重復步驟3.5

11、按正確順序使微機保護裝置和控制屏退出運行，結(jié)束實驗。認真總結(jié)實驗結(jié)果，仔細填寫實驗報告。四、實驗報告1將實驗數(shù)據(jù)填入下表3-1短路類型高壓側(cè)低壓側(cè)差動電流IAIBICIaIbIcDIaDIbDIc區(qū)外不投區(qū)外投區(qū)內(nèi)不投區(qū)內(nèi)投2根據(jù)上述數(shù)據(jù)，說明微機保護裝置在相位和電流補償?shù)墓δ苌?，與傳統(tǒng)差動繼電器相比，有什么優(yōu)點？*綜合設計實驗四 階段式過電流保護一實驗目的1掌握階段式電流保護的原理和整定計算方法。2熟悉階段式電流保護的特點，理解各段保護間的配合關(guān)系。3通過實驗觀察、分析三段式電流保護各段的保護范圍。4理解輸電線路階段式電流保護的原理圖、展開圖。二實驗原理1階段式電流保護的構(gòu)成無時限電流速斷只

12、能保護線路的一部分，帶時限電流速斷只能保護本線路全長，卻不能作為下一線路的后備保護，還必須采用過電流保護作為本線路和下一線路的后備保護。由無時限電流速斷、帶時限電流速斷與定時限過電流保護相配合構(gòu)成的一整套輸電線路的階段式電流保護，叫做三段式電流保護。圖4-1 三段式電流保護各段的保護范圍及時限配合輸電線路并不一定都要裝三段式電流保護，有時只裝其中的兩段就可以了。例如線路變壓器組接線，無時限電流速斷保護按保護全線路考慮后，可不裝設帶時限電流速斷保護，只裝設無時限電流速斷和過電流保護裝置。又如在很短的線路上，裝設無時限電流速斷往往其保護區(qū)很短，甚至沒有保護區(qū)，這時就只需裝設帶時限電流速斷和過電流保

13、護裝置，叫做二段式電流保護。單側(cè)電源供電線路上，三段式電流保護裝置各段的保護范圍和時限特性見圖4-1。（a）原理圖 （b）展開圖圖4-2 三段式電流保護接線圖XL-1線路保護的第段為無時限電流速斷保護，它的保護范圍為線路XL-1的前一部分即線路首端，動作時限為t1I，它由繼電器的固有動作時間決定。第段為帶時限電流速斷保護，它的保護范圍為線路XL-1的全部并延伸至線路XL-2的一部分，其動作時限為t1II = t2I +t。無時限電流速斷和帶時限電流速斷是線路XL-1 的主保護。第段為定時限過電流保護，保護范圍包括XL-1及XL-2全部，其動作時限為t1III，它是按照階梯原則來選擇的，即t1I

14、II = t2III+t ，t2III 為線路XL-2的過電流保護的動作時限。當線路XL-2短路而XL-2的保護拒動或斷路器拒動時，線路XL-1的過電流保護可起后備作用使斷路器1跳閘而切除故障，這種后備作用稱遠后備。線路XL-1本身故障，其主保護速斷與帶時限速斷拒動時，XL-1的過電流保護也可起后備作用，這種后備作用稱近后備。2階段式電流保護的電氣接線圖4-2為三段式電流保護接線圖，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ構(gòu)成第段無時限電流速斷保護；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ構(gòu)成第段帶時限電流速斷保護；5LJ、6LJ、7LJ（兩相三繼電器式接線）、2SJ、3XJ、BCJ構(gòu)成第段定時限過電

15、流保護。BCJ為保護出口中間繼電器，任何一段保護動作時，均有相應的信號繼電器動作指示，從指示可知道哪段保護曾動作過，從而可分析故障的大概范圍。各段整定原理和整定值計算，在后面線路模型及整定值計算中已經(jīng)作過深入研究，這里不再贅述。三實驗步驟1按照實驗接線總圖接線，按照實驗一項目中的步驟2的順序啟動控制屏。運行方式設置為“正常”2閉合斷路器QF1、QF2、QF3，使線路帶電，將短路時間調(diào)為20S。微機線路保護裝置的設置如下表6-1、6-2、6-3、6-4。表4-1 保護裝置投退定值整定表（其它項保護功能退出）保護序號定值符號保 護 名 稱整定范圍備注01I1TT電流段保護投入04I4TT電流段保護

16、投入07I7TT電流段保護投入表4-2 保護裝置交流參數(shù)整定表定值序號定值名稱定值符號整定值整定范圍備注1CT變比CT10000000-9999整定值/10002PT變比PT1000000-99993零序CT變比CT010000000-99994零序PT變比PT01000000-99995母線PT接線MPTJX星形星形、三角形6線路PT接線XPTJX星形星形、三角形表4-3 保護裝置數(shù)值定值整定表定值序號定值符號定值名稱整定值整定范圍備注01I1電流段定值0.02-9.50A02I2電流段定值0.02-9.50A03I3電流段定值0.02-9.50A表4-4 保護裝置時間定值整定表定值序號定值

17、符號定值名稱整定值整定范圍備注2 T2電流段時間定值 0.5S 3 T3電流段時間定值 3.0S3短路類型選擇為“線路”，在短路電流最小的情況下設置系統(tǒng)三相短路，注意哪一段動作。復位短路“投入”按鈕，退出電流保護的段，重新在短路電流最小的情況下設置系統(tǒng)三相短路。觀察是哪段保護動作，動作時間與前一種情況對比較。4復位短路“投入”按鈕，重新投入電流保護的段，在短路電流最大的情況下設置系統(tǒng)三相短路，注意保護哪一段動作。會有什么現(xiàn)象。記錄故障電流，光字牌狀態(tài)及微機保護裝置的歷史記錄。5斷開保護裝置的跳閘壓板，重復3、4兩步，注意出現(xiàn)什么情況。記錄故障電流，光字牌狀態(tài)及微機保護裝置的歷史記錄。6退出電流

18、保護I段只投、段，模擬XL1段線路短路電流最大位置時保護I段拒動。注意會出現(xiàn)什么情況。記錄故障電流，光字牌狀態(tài)及微機保護裝置的歷史記錄。7復位“投入”按鈕，復位“線路”按鈕，復位“SBa、SBb、SBc”退出短路電流。斷開斷路器QF3、QF2、QF1，將系統(tǒng)調(diào)壓器調(diào)到最小位置。按下“退出”按鈕，關(guān)閉單相和三相空開電源，結(jié)束實驗。四實驗報告1按照實驗模型，計算各保護各段保護整定值。2將各種故障時的實驗結(jié)果分別填入以下各表4-1：步驟3的實驗現(xiàn)象步驟4的實驗現(xiàn)象步驟5的實驗現(xiàn)象步驟6的實驗現(xiàn)象附錄二保護整定計算系統(tǒng)阻抗為14、18、22分別對應最大、正常、最小運行方式，變壓器后有20的固定線路阻抗，防止在短路電流過大和變壓器二次端短路。短路電阻的大小為40。計算電壓為線電壓100V；線路最大負荷電流是0.25A，可靠系數(shù)KKI =1.2、KKII=1.1、KKIII=1.15；自起動系數(shù)取1.5；