《电力系统继电保护》课程实验指导书.docx
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《电力系统继电保护》课程实验指导书
电力系统继电保护
实验指导书
王荆中编著
2014年4月
第一章学生实验守则（1
第二章电力系统继电保护实验（5
实验一电流、电压继电器实验.............................（5
实验二功率方向继电器特性实验.........................（9
实验三电流速断保护及电压联锁（11
实验四方向性过流保护..............................（15
实验五电流保护综合实验..................................17实验六方向阻抗继电器特性实验.......................（21
实验七负序电压继电器特性测试.................（25
实验八自动重合闸前加速保护实验..............（27
实验九差动继电器特性实验..............（31
实验十变压器保护综合实验....................（33
附TQXDB-IB多功能继电保护实验台说明（37
第一章学生实验守则
实验时应保证人身安全,设备安全,爱护国家财产,培养科学作风。
为此,在本实验室应遵守下列守则:
1、严守纪律,按时开始实验。
2、特性实验信号源24V电源和电压源出口严禁短接。
3、严禁带电拆线、接线。
4、非本次实验用的设备器材,未经教师许可不得动用。
5、实验中如有异常情况要保持镇定,立即停止实验,迅速切断电源,
并向教师报告。
6、若自己增加实验内容,须事先征得教师同意。
7、保持实验室整洁、安静,实验室内不得吸烟、喧哗,乱扔杂物,
实验台上严禁放书包,衣物。
8、实验结束应先拆电源端接线,后拆除负荷端接线。
必须将设备关闭
电源,整理好桌椅后征得指导老师同意再离开教室。
9、实验完成后须按时上交实验报告。
第二章电力系统继电保护实验
实验一:
电流、电压继电器实验
一、实验目的
1、了解常规电流、电压继电器的构造及工作原理,动作定值的方法;
2、测试DL-31型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。
3、测试DY-36型电压继电器的动作值、返回值和返回系数。
二、实验设备及器材
1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统
2、DL-31型电流继电器
3、DY-36型电压继电器
4、导线若干
三、实验原理
1、DL-31型电流继电器用于电机、变压器及输电线的过负荷和短路保护中,作为启动元件。
DL-31型电流继电器是电磁式继电器,当加入继电器的电流升至整定值或大于整定值时,继电器动合触点闭合,动断触点断开;当电流降低到0.8倍整定值左右时,继电器返回,
动合触点断开,动断触点闭合。
继电器有两组电流线圈,可以分别接成并联和串联方式,接成并联时,继电器动作电流可以扩大一倍。
继电器接线端子见图,串联接线方式为:
将④、⑥短接,在②、⑧之间加入电流;并联接线方式为:
将②、④短接,⑥、⑧短接,在②、⑧之间加入电流。
做实验时可任意选择一种接线方式（出厂时电流继电器线圈默认为串联方式。
2、DY-36型电压继电器用于继电保护线路中,作为低电压闭锁的动作元件。
DY-36型电压继电器是电磁式电压继电器,当加入继电器的电压降低到整定电压时,继电器动作,动断触点错误!
未找到引用源。
、错误!
未找到引用源。
端子闭合,动合触点①、③端子断开;当加入继电器的电压超过整定电压时,继电器动合触点闭合,动断触点断开。
继电器有两组电压线圈,可以分别接成并联和串联方式,接成串联时,继电器动作电压可以扩大一倍,并联和串联接法可查看继电器表面接线说明（出厂时电压继电器线圈默认为并联方式。
四、实验内容及步骤
1、常规电流继电器特性实验
（1实验接线。
如图所示,将特性实验信号源的电流输出端与电流继电器的电流输入端子I,nI连接,继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中。
I
In
In
I
A
K24V+
24V-
I1电流输出
红灯
电流继电器
电流继电器特性测试实验接线图
（2整定值设置。
打开电流继电器面板前盖,拨动定值设定指针,可设定电流继电器的整定值,设置电流继电器整定值为3A（或自定。
（3将三相调压器调节到“0”位置,按照图示接线,合上特性实验信号源开关。
（4平稳地调整调压器,增大电流输出,直至电流继电器动作,此时灯亮,读出电流表读数,记录动作电流。
（5平稳地调整调压器,减小电流输出,至继电器返回,信号灯熄灭,记录返回电流。
（6不改变继电器整定值,重复实验,测三组数据,将测试结果填入表1。
2、常规电压继电器特性实验（低电压工作方式下
（1实验接线。
如图所示,将特性实验信号源的电压输出端与电压继电器的电压输入端子U,
n
U连接,继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中（注意应连接继电器的常闭触点。
U
Un
Un
UA
K
24V+
24V-
电压继电器电压输出
指示灯
电压表
特性实验信号源
注意:
作为低电压继电器时连接常闭触点作为过电压继电器时连接常开触点
电压继电器特性实验接线
（2整定值设置。
打开电压继电器面板前盖,拨动定值设定指针,可设定电压继电器整定值,设置电压继电器整定值为60V（或自定。
（3在未调节调压器前,电压继电器输入电压为0,继电器常闭接点合上,指示灯亮。
（4逐渐增加调压器输出电压,使继电器常闭接点打开后（即指示灯灭后,再平稳降低电压至继电器接点闭合,信号灯亮。
记录此时的电压,即继电器的动作电压。
（5平稳地调整调压器,增加继电器电压,至继电器返回,信号灯熄灭,记录此时的电压,即继电器的返回电压。
（6重复上述步骤,测试三组数据,将结果填入表2。
五、实验数据及分析处理
返回系数=返回平均值/动作平均值
表1模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（整定值设为3A
表2模拟式低电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（60V
六、实验注意事项
单次实验测试后应将调压器电压调节至零后再进行下环节测试。
七、思考题
1、什么是继电器的返回系数?
2、欠量继电器与过量继电器返回系数有什么差别?
实验二:
功率方向继电器特性实验
一、实验目的
1、掌握常规功率方向继电器的工作原理及动作特性试验方法。
2、测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角、动作范围和角度特性。
二、实验设备及器材
1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统
2、LG-11型功率方向继电器三、实验原理
LG-11型功率方向继电器是一种反映所接入的电流和电压之间的相位关系的继电器。
当电流和电压之间的相位差为锐角时,继电器的动作转矩为正,使继电器动作,控制接点闭合,继电器跳闸;当电流和电压之间的相位差为钝角时,继电器的动作转矩为负,继电器不动作,从而达到判别相位的要求。
∙
A
I
lm
功率方向继电器动作范围示意图
LG-11型功率方向继电器是根据绝对值比较原理构成的,由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成.动作条件是工作电压大于制动电压,其动作方程为:
∙
∙
∙
∙
∙
∙
∙
∙
-≥+riruriruIKUKIKUK
功率方向继电器灵敏角的调整可通过更换面板上连接片的位置来实现。
四、实验内容及步骤
1、实验接线。
如图所示,,将特性实验信号源的电压输出分别与功率方向继电器的U,nU端子连接,特性实验信号源的I1电流输出与功率方向继电器I,nI端子连接。
继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中。
功率方向继电器
I
In
A
K
U
Un
24V+
24V-
电压输出电压表I1电流输出
电流表
特性实验信号源
相角表
I2
I2n
U1
U1n
功率方向继电器特性测试接线图
2、测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角
（1整定值设置。
打开功率方向继电器面板前盖,改变灵敏角连接片,可设定功率方向继电器的整定值,首先设置灵敏角为-30°。
（2保持电流为5A（或合适值,电压为57V（或合适值,摇动移相器,测出使继电器动作的两个临界角度1Jϕ和2Jϕ,纪录于表1。
（3计算最大灵敏角mϕ。
（4改变功率方向继电器的灵敏角为-45°,重复实验,并将测量和计算结果填入表1。
3、测LG-11功率方向继电器的伏安特性（.JJdzIfU=（1整定功率方向继电器的灵敏角为-45°。
固定加入到继电器中的电压和电流的相角,使Jϕ=mϕ（该最大灵敏角为上述实验实测值,而非整定值。
（2从5A开始依次减小电流JI,测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压JdzU.。
将数据填入表2。
（3根据测得的数据绘制功率方向继电器的伏安特性曲线（.JJdzIfU=。
五、实验数据及分析处理
功率方向继电器的最大灵敏角mϕ为:
2
2
1JJm
ϕϕϕ+=
表1最大灵敏角测试实验数据（保持电流为5A
六、实验注意事项
1、数字相位表的电压电流输入不应接与相同线圈;
2、继电器的伏安特性测试时应保证继电器电压电流相位保持为实测最灵敏角。
3、最小起动电压可用万用表测得。
七、思考题
LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度?
为什么?
实验三:
电流速断保护及电压联锁
一、实验目的
1、掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的构成和基本原理。
2、掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的整定方法。
二、实验设备及器材
1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统
2、DL-31型电流继电器
3、DY-36型电压继电器
4、导线若干三、实验原理
（1电流速断保护
仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护,称为电流速断保护。
为保证选择性,必须保证下一出口处短路时保护不起动,因此电流速断保护的动作电流必须大于最大运行方式下下一线路出口处发生短路的短路电流。
即电流速断保护的整定值为:
L
XXEKISIrel
pu0'+=
φ。
式中:
'φE为系统的等效相电势;SX为最大运行方式下,系统的等值电抗;0X为线路单
位长度电抗;L为线路全长;I
relK为可靠系数,考虑到整定误差、短路电流计算误差和非周
期分量的影响等,可取1.2~1.3。
电流速断保护的主要优点是简单可靠,动作迅速,其缺点是不能保护线路全长,而且保护范围受系统运行方式变化影响很大,当被保护线路的长度较短时,速断保护可能没有保护范围,因此不能采用。
（2电流电压联锁速断保护
当系统运行方式变化很大时,电流速断保护的保护区可能很小,不能满足灵敏度要求,为了提高灵敏度可以采用电流电压联锁速断保护。
电流电压联锁速断保护是由过电流元件和低电压元件共同组成的保护,只有当电流、电压元件同时动作时保护才能动作跳闸。
由于电流电压联锁速断保护采用了电流和电压的测量元件,因此,在外部短路时,只要一个测量元件不动作,保护就能保证选择性。
保护整定主要考虑保证在正常运行方式下有较大的保护范围。
为保证选择性,在正常运
行方式时的保护区为:
LKL
Lrel
75.01≈=
其中,relK为可靠系数,一般取1.3~1.4。
则电流继电器的动作电流为:
1
0'
LXXEISpu+=
φ
式中:
'φE为系统的等效相电势;SX为正常运行方式下,系统的等值电抗;0X为线路单位长度电抗;1L=0.75L。
puI就是在正常运行情况下,保护范围末端发生三相短路时的短路电流。
由于在该点发生
短路时,低电压继电器也应该动作,因此电压继电器的动作电压应设
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