继电保护实验指导书(2011年简装)

电力系统继电保护实验指导书电气与电子工程学院微机保护实验室华北电力大学2011年3月１实验注意事项实验是教学的重要环节之一，通过实验可以巩固和丰富已学到的理论知识，发现和探讨实验中出现的新问题；培养实事求是、科学严谨的工作作风；并能进一步培养实验技能，为学生今后走上工作岗位打下良好基础。为保证实验正常顺利进行，保证实验教学质量，实验者应遵循以下规定：1、实验前做好充分预习，明确实验目的、要求、方法、和步骤。2、通电前，必须经老师检查电路接线，确认无误后，方可通电实验。3、爱护计算机及实验设备，未搞清使用方法之前，不准随便使用。4、实验中要随时注意现象的观察，如果发生故障或异常，（保险熔断，表计指示不正常，电路出现冒烟等）必须立即断开电源,并告知老师。5、对违反操作规定以及损坏仪器、设备、工具和元器件者应检查原因，对情节严重者，还要按学校有关规定进行赔偿。6、要始终保持实验室安静和整洁，不得在室内喧哗、打闹、随意走动。7、实验结束，应先断开各仪器电源开关，再断开实验台上电源开关。把所有仪器设备、导线、座位等归位，整理就绪，清扫后经允许才能离开。２目录一、电磁型电流继电器和时间继电器实验3二、单侧电源辐射线路电流保护实验7三、距离保护实验12３实验一电磁型电流继电器和时间继电器实验。1、实验目的：（1）了解电磁型电流继电器和时间继电器的构造、特性，掌握继电器基本参数（电流，时间）的调整方法。（2）了解继电保护测试仪的功能和使用方法。2、电磁型电流继电器的调整实验2．1、原理说明：(1)电流继电器：反应通入电流线圈的电流与其整定值电流大小，动作于接点瞬时闭合。(2)时间继电器：反应工作线圈是否接通额定工作电压（一般是直流电压），动作于接点经整定时间后延时闭合。2．2实验方法与步骤：2.2.1起动电流，返回电流实验。（1）实验接线如图（一）·熟悉继电器额定参数。·按图接线。·请老师检查接线。·按附录I有关章节所述，打开测试仪电源。·在测试仪人-机对话界面设置各量。·测试仪使用方法见附录Ⅰ有关章节（建议用手动试验）图（一）（2）测定DL型继电器的起动电流：使继电器线圈串联，整定把手放在最大位置，输入电流从零开始逐步增加，直到继电器接点闭合。使继电器刚好能动作的最小电流即为动作电流dzI。注意：测试过程中电流步长值要适当（0.01A数量级）。起动电流可用下列方法进行整定i)利用改变继电器的线圈串联或并联，进行整定值范围的选择。当线圈串联时，其动作值的范围即为刻度盘上所示的值。当线圈并联时，其动作值为刻度盘上值的两倍。ii)改变弹簧的拉力可进行起动电流的均匀整定。４iii)要求测出在继电器线圈串联及并联情况下，整定把手放在不同位置时（即刻度最小，刻度中间，刻度最大三个位值）。继电器的动作电流值。（3）测定DL型继电器的返回电流：待继电器动作后，使通入的电流平滑下降直至使继电器接点返回，此时电流即为继电器的返回电流hI。（4）返回系数：将测出的dzI,hI填入表中，计算返回系数。hK=dzhII电流继电器的返回系数hK不应小于0.85。当hK大于0.9时，应注意触点压力不应太小。表一两线圈串联两线圈并联整定把手位置刻度最小刻度中间刻度最大刻度最小刻度中间刻度最大dzI(安)hI(安)hK（5）继电器的调整方法：动作值不符合刻度盘时，可按以下顺序进行调整：i）将继电器的把手放在最大值，当测出的动作电流值小于盘上数值时，应调整左限止杆，可将舌片的起始位置远离电磁铁的磁极；大于盘上数值时，则应调整左限止杆，将其移近磁极。ii）再将把手放在最小值，测动作电流。由于第一步已将最大值调整到与刻度盘相符满足要求。若最小值还不符合要求，则可以用改变弹簧拉力进行调整，顺时针移动弹簧使电流减少，反之增大。刻度盘调整的同时，要检查最大位置的返回系数及最小位置时接点接触的可靠性，满足要求后再检查中间位置的刻度。返回系数不符合规定值时的调整方法：返回系数是继电器的重要指标，对于过电流继电器其返回系统总是小于1，要求在满足可靠性的基础上返回系数大些，这样可使保护装置具有较高的灵敏度。通过调整Z形舌片的右限位杆或左限位杆，使舌片终止位置时的端部与磁极间的间隙愈大，返回系数愈大，反之则愈小。舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，动作值与返回系数的调整是相互关联的，须反复调节方可完成。3、时间继电器的调整实验：3．1实验目的及内容：（1）了解时间继电器的内部结构及动作原理，熟悉时间继电器的型号及主要参数。（2）测量动作电压值与返回电压值。测量动作时间，学会调整这些参数的方法。５3.2实验方法与步骤：（1）实验结线如图（二）所示·熟悉继电器额定参数。·按图接线。·请老师检查接线。·按附录I有关章节所述，打开测试仪电源。·在测试仪人-机对话界面设置各量。·测试仪使用方法见附录Ⅰ有关章节（建议用手动试验）图（二）（2）起动电压及返回电压值检验输入电压从零开始逐步增加，直到继电器接点闭合。直流时间继电器的动作电压不应大于70％的额定电压值(Vdz≤70％Ue),返回电压值hV要求大于5％的额定电压值（hV＞0.05Ue）。若动作电压过高，则应检查返回弹簧弹力是否过强，衔铁在黄铜管内或衔铁弯板在固定坐槽内摩擦是否过大；若返回电压过低，则应检查摩擦是否过大，返回弹簧弹力是否过弱。表二额定电压（V）动作电压（V）返回电压（V）注意：测试过程中电压步长值要适当（1-5V数量级）。（3）检验继电器动作时间。将时间整定在所要求的刻度上，（时间的整定是利用改变延时静接点位置与时间刻度上的时间刻度数对准）。利用测试仪时间测试功能可以同时显示时间继电器的动作时间。实验时分别取两个时间定值21tt，（根据具体继电器确定），把测量时间记在表三中，并分析是否满足要求。要求在时间继电器整定位置，于额定电压下测量动作时间三次，每次测量值与整定值误差按厂家的技术规范规定的范围：·DS—111型±0.15″·DS—112型±0.10″·DS—113型±0.15″表三６t1t2备注一次二次三次一次二次三次整定值误差当测量时间与刻度值不符时，可按下述方进行调整i）当刻度起始位置与定值不符，首先调整刻度盘的位置以满足要求，如动作时间长可将刻度盘往顺时针方向移一角度。ii）在最大刻度处于定值不符则应调整钟表机构。调整钟表机构时，将延时静点及刻度盘取下，将外壳作为延时动作接点，扇形齿终点限止挡对外壳绝缘可作为静接点，接入秒表进行检查。时间调整可用下述几种方法，使其满足钟表机构的时间误差规范。i）调整钟表轴承丝，使钟摆在弹簧的作用下能均匀地摆动。如果测得的时间短，则使钟摆与摆齿轮咬合深些，反之则咬合浅些。调整宜细致，严禁有打滑或卡死现象出现。ii）调整钟摆上的平衡锤，如测得的时间短，应将两个平衡锤距离调远，如时间过长，则应调近些。iii）调整钟表弹簧的支架位置，时间短弹力可调弱些。4、思考题：a)电流继电器的返回系数和,为什么要求在hK0.85~0.9之间，太大或太小有什么问题？b)电流继电器的二组线圈串联改为并联时其整定值有何变化，为什么？c)时间继电器的动作电压为何不应大于70％的额定电压？７实验二、单侧电源辐射线路电流保护实验1、实验目的1、掌握常用电流继电器、时间继电器动作值的整定。2、熟悉单侧电源辐射网线路各阶段式电流保护相互配合工作。2、实验原理由《电力系统分析》课程知识可知，当供电网络中任意一点发生三相短路时，流过短路点与电源间线路中的电流急剧增大（相对负荷电流），短路电流中包含短路工频周期分量、暂态高频分量、和衰减直流分量。KSKZZEKZEI式中E——系统等效电源的相电势；Zk——短路点至保护安装处之间的阻抗；SZ——安装处至系统等效电源之间的阻抗；K——短路类型系数，三相短路取1，两相短路取23。电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反映于电流升高而动作的保护装置，它们之间的区别主要在于按不同的原则来选择启动电流。即速断是按躲过线路末端的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲过最大负荷电流来整定。为了保证保护的选择性，各段保护还需在动作时限上有所配合。图（一）为一35KV单侧电源输电网，线路X-1的继电保护为三段式电流保护。图（一）三段式电流保护计算实例在最大和最小运行方式下，1D、2D、3D点三相短路电流见表（一）８短路点1D2D3D在最大运行方式下，三相短路电流（安）1600720320在最小运行方式下，三相短路电流（安）1420690300已知线路X-1在正常时负荷电流为170安培，电流互感器变比ln800/5，保护采用两相不完全星形接线，线路X-2过流保护的动作时限为2秒。试计算各段保护的动作电流并确定动作时限，如表（二）。保护类型动作电流（安）时限（秒）电流速断（Ⅰ段）ldkdznIkI1jxmax.2.1.k1.t0限时电流速断（Ⅱ段）ldkdznIkI1jxmax.3.k1.kk1.tt1.t=过电流保护（Ⅲ段）ldznI1f..maxhjxk1.Ikkktt..t21=kk——电流速断可靠系数（1.2-1.3），JXK——接线系数（1），ln——电流互感器变比（800/5）。kk——电流速断可靠系数（1.2-1.3），kk——限时电流速断可靠系数（1.1-1.2），JXK——接线系数（1），ln——电流互感器变比（800/5）。kk——限时过电流可靠系数（1.15-1.25），hk——电流继电器返回系数（0.85），JXK——接线系数（1），ln——电流互感器变比（800/5），f.maxI——最大负荷电流。3、实验方法与步骤3．1、保护动作值整定根据计算出来的各段每个继电器的动作值(电流、时间),在继电器上进行整定，然后，根据图（二）进行实验接线。９图（二）三段式电流保护原理图3.2、模拟故障，测试保护动作状态请老师检查接线。按附录I有关章节所述，打开测试仪。选定适当人-机对话界面。测试方法见附录Ⅰ有关章节（建议用手动试验）（1）根据计算结果，在测试仪人-机对话界面上，设定短路类型为三相短路，短路电流大小如表（三）所示，并使测试仪处于测试状态，观察各个继电器的动作情况，将测试结果填入表（三）１０表（三）：故障类型短路电流（安）电流继电器状态(动作)时间继电器状态（启动）信号继电器状态（动作）中间继电器状态（动作）保护类型动作时限（秒）三相短路21LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ三相短路31LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ三相短路41LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ三相短路51LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ三相短路61LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ（2）设定短路类型为两相短路，短路电流大小按表（三）所示各短路电流大小，对应计算出同一故障点两相短路的短路电流大小，完成表（四）。表（四）：故障类型短路电流（安）电流继电器状态(动作)时间继电器状态（启动）信号继电器状态（动作）中间继电器状态（动作）保护类型动作时限（秒）两相短路1LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ两相短路1LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ两相短路1LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ两相短路1LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ两相短路1LJ1XJZJ2LJ2SJ2XJ3LJ3SJ3XJ１１思考题：1、在三段式电流保护中，如果在Ⅰ段保护范围内发生了相间短路：①如果Ⅰ段的启动元件拒动，将如何切出故障？②如果是保护的出口中间继电器拒动，将如何切出故障？2、同一地点发生不同类相的短路故障，三段式电流保护系统动作的类型是否相同？为什么？１２实验三、距离保护实验１、实验目的1）了解微机保护装置在大电流接地系统下的整定计算2）熟悉微机保护装置距离保护测试方法２、实验原理说明2.1距离保护基本原理与构成