《線路保護》實驗指導(dǎo)書for輸電與電力工程管理專業(yè)

線路保護試驗指導(dǎo)書20234月試驗一：繼電器的特性試驗 1\l“_TOC_250003“一．試驗?zāi)康?1二．試驗原理 1\l“_TOC_250002“三、試驗內(nèi)容 3電流繼電器特性試驗 3電壓繼電器特性試驗 5時間繼電器特性測試試驗 6低電壓閉鎖的過電流保護試驗 錯誤！未定義書簽。四、思考題 6試驗二、輸電線路電流電壓常規(guī)保護試驗 7一、試驗?zāi)康?7二、根本原理 7試驗臺一次系統(tǒng)原理圖 7電流電壓保護試驗根本原理 7保護的整定值計算 12常規(guī)電流保護的接線方式 13三、試驗內(nèi)容 14\l“_TOC_250001“正常運行方式試驗〔系統(tǒng)檢測〕 14\l“_TOC_250000“短路故障方式試驗 14三相短路時I段保護動作狀況及靈敏度測試試驗 15留意事項：1、依據(jù)安排時間準(zhǔn)時上課〔9:00~12:014:30~17:36:30開頭0分處理。2、為了人身安全，請勿穿拖鞋,自覺遵守試驗規(guī)章制度。3、試驗報告用統(tǒng)一的試驗紙抄寫，試驗前寫預(yù)習(xí)報告，試驗報告上寫好試驗序號。4、試驗報告提交：試驗報告在下次試驗課上交，最終一次報告在17周前提交。期望按時上交報告，以便登記分數(shù)。17試驗一：繼電器的特性試驗一．試驗?zāi)康牧私饫^電器根本分類方法及其構(gòu)造。生疏電流繼電器的構(gòu)成原理。學(xué)會調(diào)整、測量電磁型繼電器的動作值、返回值和計算返回系數(shù)。測量繼電器的根本特性。學(xué)習(xí)和設(shè)計多種繼電器協(xié)作試驗。二．試驗原理繼電器是電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護的主要元件，它的種類繁多，原理與作用各異。繼電器的分類繼電器、速度繼電器等；反響電量的種類比較多，一般分類如下：按構(gòu)造原理分為：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、微機型等。阻抗繼電器、頻率繼電器等。電器等。磁型繼電器使用量已有削減。電磁型繼電器的構(gòu)成原理理作簡要介紹。也是反響故障電流增大而自動動作的一種電器。2-1為DL系列電流繼電器的構(gòu)造圖，它由固定觸點1、可動觸點2、線圈3、鐵心4、567所組成。IKA

時，鐵心中產(chǎn)生磁通，它通過由鐵心、空氣隙和轉(zhuǎn)動舌片組成Fe

，形成一對力偶。由這對力偶所形成的電磁轉(zhuǎn)矩，將使轉(zhuǎn)動舌片按磁阻減小的方向〔即順時針方向〕轉(zhuǎn)動，從而使繼電器觸Fe

與磁通的平方成正比，即FK2e 1 I N /R其中 KA KAFK

CI

/ 2所以

1 KA KA CKA 式中，N ——繼電器線圈匝數(shù)；R ——磁通KA 分析說明，電磁轉(zhuǎn)矩Me

FeN2

與轉(zhuǎn)動舌片力臂lKA

的乘積，即M Fle eKA

Kl1KA

R2C

I2 KI2KA 2

〔2-1〕N2K2

K2

Kl1KA

KA。R2C從式〔2-1〕可知，作用于轉(zhuǎn)動舌片上的電磁力矩與繼電器線圈中的電流IKA

的平方Me

不隨電流的方向而變化，所以，電磁型構(gòu)造可以制造成溝通或直流繼電器。除電流繼電器之外，應(yīng)用電磁型構(gòu)造的還有電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器。為了使繼電器動作〔銜鐵吸合，觸點閉合，它的平均電磁力矩M e必需大于彈簧及磨擦的抵抗力矩之和〔Ms

M。所以由式〔2-1〕得到繼電磁的動作條件是：M l

N2KK

M M 〔2-2〕e KA 1 R2 KA sC當(dāng)I 到達肯定值后，上式即能成立，繼電器動作。能使繼電器動作的最小電流稱為繼KA電器的動作電流，用I 表示，在式〔2-2〕中用I 代表I 并取等號，移項后得：R M R M MC SN KlKA 1KAI 〔2-3〕op從式〔2-3〕可見，I 可用以下方法來調(diào)整：op轉(zhuǎn)變繼電器線圈的匝數(shù)N ；KAMs；Rc變化的氣隙。當(dāng)I 減小時，已經(jīng)動作的繼電器在彈簧力的作用下會返回到起始位置。為使繼電KAM”s的返回條件是：

M”e

M”。繼電器MMMKl

2NN

M 〔2-4〕s e 2KAR”2 KAC當(dāng)I 減小到肯定數(shù)值時，上式即能成立，繼電器返回。能使繼電器返回的最大電KA流稱為繼電器的返回電流，并以Ire后得：

表之。在式〔2-4〕中，用Ire

IkA

并取等號且移項R” (M”R” (M”M)C SN K”lKA 2KAreIre

Iop

的比值稱為返回系數(shù)kre

Kre

I /Ire k

。反響電流增大而動作的繼電器I ＞Iop re

kre

1re0.1~0.98這個相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。三、試驗內(nèi)容電流繼電器特性試驗2-2所示：試驗步驟如下：按圖接線，將電流繼電器的動作值整定為 〔直接讀繼電器上的整定值使調(diào)壓器輸出指示為0V，滑線電阻的滑動觸頭放在中間位置。查線路無誤后，先合上三相電源開關(guān)〔對應(yīng)指示燈亮和直流電源開關(guān)?！瞂D1亮〕時的最小電流值，即為動作值?！瞂D1滅〕的最大電流值，即為返回值。重復(fù)步驟〔2〕至〔4，測三組數(shù)據(jù)。試驗完成后，使調(diào)壓器輸出為0V，斷開全部電源開關(guān)。值。誤差=[/整定值變差=[動作最大值—動作最小值]/動作平均值×100%返回系數(shù)=/動作平均值2-1電流繼電器動作值、返回值測試試驗數(shù)據(jù)記錄表動作值動作值/A返回值/A123平均值誤差誤差變差電壓繼電器特性試驗〔以低電壓繼電器為例。2-3+220 220~220V

aTY1Vo

KV 動作信號燈2-3低電壓繼電器動作值測試試驗電路原理圖試驗步驟如下：按圖接線，檢查線路無誤后，將低電壓繼電器的動作值整定為V〔直接讀繼電器上的整定值0，合上三相電源開關(guān)和單相電源開關(guān)及直流電源開關(guān)〔對應(yīng)指示燈亮XD1亮。0V漸漸上升，直至低電壓繼電器常閉觸點翻開〔XD1熄滅。調(diào)整調(diào)壓器使其電壓緩緩降低，登記繼電器剛動作〔XD1剛亮〕2-2中。2-2低電壓繼電器動作值、返回值測試試驗數(shù)據(jù)記錄表動作值/V返回值/V123平均值誤差變差整定值Uset返回系數(shù)常閉觸點剛翻開，XD1剛熄滅時的最小電壓值，即為繼電器的返回值。重復(fù)步驟3〕和4即為低電壓繼電器的動作值和返回值。0V，斷開全部電源開關(guān)。計算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。時間繼電器特性測試試驗時間繼電器特性測試試驗電路原理接線圖如圖2-4所示：KTKT停止+多功能表220V－啟動BK圖2-4時間繼電器特性測試試驗電路原理接線圖試驗步驟如下：按圖接好線路，將時間繼電器的常開接點觸點接在多功能表的“輸入2”BK1”和“公共線時間整定值，將靜觸點時間整定指針對準(zhǔn)一刻度中心位置，例如對準(zhǔn)2秒位置?！驳綄?yīng)“時間”指示燈亮，使多功能表時間測量工作方式選擇開關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。斷開BK開關(guān)，合上直流電源開關(guān)，再快速合上BK，多功能表開頭計時。重復(fù)步驟〔2〕和〔32-3一次動作時間測量不計入測量結(jié)果中。2-3時間繼電器動作時間測試整定值整定值123平均誤差變差T/ms試驗完成后，斷開全部電源開關(guān)。計算動作時間誤差。四、思考題如何調(diào)整電流繼電器、電壓繼電器的返回系數(shù)？電磁型電流繼電器的動作電流與哪些因素有關(guān)？在時間繼電器的測試中為何整定后第一次測量的動作時間不計？試驗二、輸電線路電流電壓常規(guī)保護試驗一、試驗?zāi)康牧私怆姶攀诫娏鳌㈦妷罕Ｗo的組成。學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)電流、電壓保護中電流、電壓、時間整定值的調(diào)整方法。爭論電力系統(tǒng)中運行方式變化對保護靈敏度的影響。分析三段式電流、電壓保護動作協(xié)作的正確性。二、根本原理試驗臺一次系統(tǒng)原理圖3-1所示。電流電壓保護試驗根本原理1〕三段式電流保護保護。電流保護分無時限電流速斷保護〔I段、帶時限速斷保護〔II段〕和過電流保護〔III段。下面分別爭論它們的作用原理和整定計算方法。無時限電流速斷保護〔I段〕3-2來說明。短路電流的大小I 和短路點至電源間的總電阻Rk

及短路類型有關(guān)。三相短路和兩相短路時，短路電流I 與Rk

的關(guān)系可分別表示如下：EI(3) k R

E sRR ls 0I(2)k

* E3s2 RR l3ss 0Es

Rs

——歸算到保護安裝處網(wǎng)絡(luò)電壓的系統(tǒng)R0

l——短路點至保護安裝處的距離。由上兩式可以看到，短路點距電源愈遠〔l愈長〕Lk

愈小；系統(tǒng)運行方式小〔Rs

愈大的運行方式〕Ik

與l3-2121為最大運行方式〔Rs

最小的運行方式〕Ik

f(l曲線，曲線2為最小運行方式〔Rs最小的運行方式〕Ik

f(l曲線。線路AB和BCABBCKA1能瞬100%。但是這種愿望是否能實現(xiàn)，需要作具體分析。2以保護KA為例，當(dāng)本線路末端k21

點短路時，期望速斷保護KA2能夠瞬時動作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC的始端〔習(xí)慣上又稱為出口處〕k點短路時，依據(jù)選擇性的2KA2KA1動作切除。但k和k1 2

KA2安裝處所流過短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的，因此，期望k1

點短路時速斷保護KA2能動作，而k2

點短點時又不動作的要求就不行能同時得到滿足。KA2Iop2必需大于被保護線路AB〔k2點〕Ikmax。實際上k2點與母線B之間的阻抗格外小，因此，可以認為母為BI

I

op2

K1rel

IkBmaxK1rel

——牢靠系數(shù)，考慮到整定誤差、短路電流計算誤差和非周期重量的影1.2~1.3。〔沒有時間元件，保護僅以本身固有動作時間動作。它完全依靠提高整定值來獲得選擇性。3-23312分Ik

I 保護動作。op2在交點以后的線路上短路時，Ik

I 保護不會動作。因此，無時限電流速斷保護不能op2保護線路全長的范圍。如圖3-2所示，它的最大保護范圍是l ，最小保護范圍是l 。max min保護范圍也可以用解析法求得。的缺點是不行能保護線路全長的15%~20%。試驗時可調(diào)整滑線電阻，找尋保護范圍。AB的全長，并且保護范圍直承受系統(tǒng)運行方式變化影響很大，當(dāng)被保護線路的長度較短時，速斷保護就可能沒有保護范圍，因而不能承受。由于無時限電流速斷不能保護全長線路，即有相當(dāng)長的非保護區(qū)在非保護區(qū)短路，以便在這種狀況下用它切除故障。帶時限電流速斷保護〔II段〕3-3來說明。AB的全長，因此它的保護范圍必需伸到下一線路中去。例如，為了使線路ABA獲得選擇性，它BCBA的動BA的動作電IIIopA

BIIopB

表示，則III

KIIII

〔3-1〕opA

relopBIIIrel

——牢靠系數(shù)，因不需考慮非周期重量的影響，可取1.1~1.2。保護的動作時限應(yīng)比下一條線路的速斷保護高出一個時間階段，時間階段以t表示。即保護的動作時間tIIA

t 〔t0.5s〕A的保護范圍為lIIA

〔3-。它的靈敏按最不利狀況〔即最小短路電流狀況〕進展檢驗。即KIIsen

I

/III 〔3-2〕opA式中，I

——在最小運行方式下，在被保護線路末端兩相金屬短路的最小短路電KIIsen

1.3~1.5。KIIsen

必需大于1.3的緣由是考慮到短路電流的計算值可能小于實際值、電流互感器的誤差等。以保證全線路范圍內(nèi)的故障都能夠大0.5s帶時限電流速斷保護能作為無時限電流速斷保護的后備保護〔簡稱近后備〕，即故障時，假設(shè)無時限電流速斷保護拒動，它可動作切除故障。但當(dāng)下一段線路故障而該段線它不起遠后備保護的作用。為解決遠后備的問題，還必需加裝過電流保護。定時限過電流保護〔III段〕到遠后備保護的作用。的最大負荷電流I ，因而確定動作電流時，必需考慮兩種狀況：Lmax3-4所示的接線5、4、3，這些保護裝置都要啟動，但是依據(jù)選擇性的要求，保護裝置3動作切除故障后，保護裝置45由于電流已經(jīng)減小應(yīng)馬上返回原位。裝置不應(yīng)動作。例如在圖3-4中，k1點短路時，變電所B母線電壓降低，其所接負荷的電機被制動，在故障由3QF保護切除后，B母線電壓快速恢復(fù)，電動機自啟動，這時電動機自啟動電流大于它的正常工作電流，在這種狀況下，也不應(yīng)使保護裝置動作?？紤]其次種狀況時，定時限過電流保護的整定值應(yīng)滿足：op

K IssLmaxKss

——電動機的自啟動系數(shù)，它表示自啟動時的最大負荷電流與正常運行Kss

1Kss

1。滿足Ire KssILmax 〔3-3〕Ire

，將式〔3-3〕改寫為opI KIIIKre rel

ILmax

〔3-4〕KIIIrel1.1~1.2。

——牢靠系數(shù)，考慮繼電器整定誤差和負荷電流計算不準(zhǔn)確等因素，取為Kre1

I /Ire

，所以op

(KIIIKK rel re

I

) 〔3-5〕為了保護選擇性，過電流保護的動作時間必需按階梯原則選擇〔如圖3-。兩個相鄰保護裝置的動作時間應(yīng)相差一個時限階段t。過電流保護靈敏系數(shù)仍承受式〔3-2〕進展檢驗，但應(yīng)承受IIII代入，當(dāng)過電流保護op

sen

K

sen

1.2與帶時限電流速斷保護的原理圖一樣，只是整定的時間不同而已。保護的整定值計算電流電壓保護整定值計算3-1100〔100VX

s.min

2X

4X

smax

5，線路段的阻抗為10。線路中串有一個21.2A。無時限電流速斷保護牢靠系數(shù)KI1.25，KII1.1KIII1.15K系數(shù) re

0.85

Kzq

1.0。依據(jù)上述給定條件：〔1〕理論計算線路段電流保護各段的整定值計算：100 1II K1I(3)

1.25 5.16 〔A〕3pu 末max 2210331 1 100 13III

I(3)

2.78 〔A〕pu KII

末minK

1.2

2510pu

(KIII zq)IK/re/

(1.151.0

0.85)1.21.62 〔A〕tIIpupu

常規(guī)電流保護的接線方式3-8所示。電流保護一般承受三段式構(gòu)造，即電流速斷〔I段，限時電流速斷〔II段，定時限過電流〔III段。但有些狀況下，也可以只承受兩段式構(gòu)造，即I段〔或II段〕做主保護，III段作后備保護。以下圖示出幾種接線方法，供接線時參考。KS+220KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KT KS KM-220 -220Aa b c 1A 1B 1C 2A 2B 2C微機PT輸入 微機CT1合閘電流測量A相 1A

微機CT2

合閘 PT測量2A

A相負載電流測量B相 1B

B相負載分閘 電流測量C相 1C 分閘

C相負載〔a〕完全星形兩段式接線圖KA1KA2KA1KA2KTKSKM-220-220Aa b c 1A1B1C2A2B2C微機PT輸入微機CT1微機CT2合閘PT測量合閘電流測量A相1A2A電流測量B相1B2BA相負載B相負載分閘 電流測量C相 1C 分閘

C相負載〔b〕不完全星形接線KA1KA2KA1KA2KA3KTKSKM-220-220Aa b c 1A1B1C2A2B2C微機PT輸入微機CT1微機CT2合閘PT測量合閘電流測量A相1A2A電流測量B相1B2BA相負載B相負載分閘 電流測量C相 1C 分閘

C相負載〔c〕在中性線上接入電流繼電器的不完全星形接線3-8電流保護常用的幾種接線三、試驗內(nèi)容DJZ-III試驗臺的常規(guī)繼電器都沒有接入電流互感器和電壓感器，在試驗之前應(yīng)參3-1的一次系統(tǒng)圖，設(shè)計好保護接線圖，并接好線后才能進展試驗。正常運行方式試驗〔系統(tǒng)檢測〕0V。系統(tǒng)運行方式置于“正?！蔽恢谩Ｆ鞯恼ㄖ荡笮?。0V漸漸升到100V為止。合上直流電源開關(guān)。合上變壓器二側(cè)次的模擬斷路器。此時，負荷燈炮亮，模擬系統(tǒng)即處于正常運行狀態(tài)。試驗完畢后，使調(diào)壓器輸出回零，最終斷開試驗電源。短路故障方式試驗0V。選擇系統(tǒng)運行方式為最小運行方式。將模擬線路電阻可移動頭放置在中間〔50%b 〕位置。器的整定大小。退出全部出口連接片。合上三相電源開關(guān)，調(diào)整調(diào)壓器的輸出，使屏上電壓表指示從0V漸漸升到100V為止?！才c正常運行方式一樣。合上短路模擬開關(guān)〔二相或三相均可。合上故障模擬斷路器，模擬系