武汉理工大学电力系统继电保护实验指导书综述.docx

武汉理工大学电力系统继电保护实验指导书综述.docx

《武汉理工大学电力系统继电保护实验指导书综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉理工大学电力系统继电保护实验指导书综述.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

武汉理工大学电力系统继电保护实验指导书综述

实验一电流电压联锁保护原理与实验

一、实验目的

1、通过实验进一步理解电流电压联锁保护的原理、并掌握其整定和计算的方法。

2、掌握电流电压联锁保护适用的条件。

二、实验原理

1、电压速断保护

在电力系统的等值电抗较大或线路较短的情况下，当线路上不同地点发生相间短路时，短路电流变化曲线比较平坦，见图10-1所示的无时限电流速断保护。

电流速断保护的保护范围较小，尤其是在两相短路和最小运行方式时的保护范围更小，甚至没有保护范围。

在这种情况下，可以采用电压速断保护，而不采用电流速断保护。

在线路上不同地点发生相间短路时，母线上故障相之间残余电压Ucy的变化曲线如图10-2所示。

从图中看出，短路点离母线愈远，Ucy愈高。

其中：

①表示最大运行方式下Ucy变化曲线；②表示最小运行方式下的Ucy变化曲线。

电压速断保护是反应母线残余电压Ucy降低的保护。

在保护范围内发生短路时，Ucy较低，保护装置起动；在保护范围以外发生短路时，Ucy较高，保护装置不起动。

如同电流速断保护一样，电压速断保护可以构成无时限的，也可以构成有延时的。

在图10-2所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电压速断保护，它的动作电压Udx应整定为

（10-1）

式中Ucy.min——最小运行方式下在线路末端三相短路时，线路始端母线上的残余电压；

——上述短路时的短路电流；

Xl——线路电抗；

Kk——可靠系数，考虑到电压继电器的误差和计算误差等因素，它一般取1.1～1.2。

从图10-2可见，在最小运行方式下，电压速断保护的保护范围（Ib.min）最大；在最大运行方式下，保护范围（Ib.max）最小。

所以电压速断保护应按最小运行方式来整定动作电压，按最大运行方式来校准保护范围。

在线路上任何一点发生短路时，不论是三相短路还是两相短路，母线上故障相之间的残余电压是相等的。

因此，保护相间短路的电压速断保护应采用三相式接线，电压继电器应接相间电压。

这样，电压速断保护既能保护三相短路也能保护两相短路，而且保护范围与故障种类无关。

如同无时限电流速断保护一样，无时限电压速断保护的保护范围也可以用解析法进行计算.

（10-2）

—

最大运行方式下的系统电抗；

—

最小运行方式下的系统电抗；

—

被保护线路每公里的电抗；

—

被保护线路的全长（km）。

由式（10-2）不难看出，电压速断保护适用于运行方式变化小的场合，如图10-3所示。

2、电流、电压联锁速断保护

为了保证选择性，电流速断保护应按最大运行方式来整定其动作电流，但在最小运行方式下保护范围要缩小；而电压速断保护应按最小运行方式来整定其动作电压，但在最大运行方式下保护范围要缩小。

在有些电网中，由于最大和最小运行方式相差很大，不能采用电流速断保护或电压速断保护。

如果出现这两种运行方式的时间较短，大多数时间是在某一种运行方式（称为主要运行方式）下工作。

对此，可以采用电流、电压联锁速断保护。

电流、电压联锁速断保护的起动元件包括电流起动元件和电压起动元件，它们的触点是相串联的，因此只有在两者都动作的情况下，保护才会起动，它们的整定值互相配合，以保证动作的选择性和协调性。

在图10-4所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电流、电压联锁速断保护。

在主要运行方式下。

要求它的保护范围达到线路全长的80%（考虑到电流、电压继电器误差等因素，不能要求保护线路的全长），也就是要求在主要运行方式下电流起动元件和电压起动元件的保护范围都为线路全长的80%。

电流起动元件的动作电流Idz应整定为

（10-3）

式中

——

系统的次暂态电热（相）；

——

主要运行方式下的系统电抗；

——

线路电抗。

电压起动元件的动作电压UdZ应整定为

式中

——

主要运行方式下保护范围末端的三相短路电流。

——

在主要运行方式下保护范围末端相间短路时，母线上故障相之间的残余电压。

按主要运行方式整定以后，当处在最大运行方式时，电流起动元件的动作范围将伸长，但由于电压起动元件的动作范围将缩小，所以整个保护装置的保护范围是缩小的，不会造成无选择性动作。

当出现最小运行方式时，电压起动元件的动作范围将伸长，但由于电流起动元件的动作范围将缩小，所以也不会造成整个保护装置无选择性动作。

由以上分析可知，在任何运行方式下电流电压联锁速断保护都不能保护线路的全长，所以在实际中可以和定时限过电流保护配合使用。

在后面的电流电压联锁与定时限过电流保护综合实验,就是解决这个问题。

三、实验内容与步骤

1、根据线路模型，按照电流电压连锁保护整定的原则进行计算和整定。

2、保护装置设置时，任选一段电流保护，将低电压闭锁投入，时间定值设置为0，在“过流电压闭锁定值”项中设置电压的整定值。

起动实验控制屏，将计算值存入装置中。

3、运行方式分别设置为最大、正常、最小，在BC段末端进行三相短路，注意保护装置是否动作。

如若不跳闸，将短路点缓慢前移找到最大保护范围。

对实验结果进行记录。

4、在AB段重复步骤3和4。

5、将保护装置A和B按无时限电流速断保护整定，找到三相短路时的保护范围。

6、分别在最大、正常、最小运行方式下,在AB和BC线路上发生两相短路时,保护装置A和B的保护范围。

7、断开保护装置B的跳闸压板，在BC段首端进行三相短路，注意保护装置是A否动作。

四、实验报告

1、写出上面的整定计算过程。

2、电流电压连锁保护一般有哪几种形式？

为什么常将低电压起动的过电流保护（这种保护带有一定时限）用于发电机保护中？

3、电流电压连锁保护中电流元件与电压元件是什么样的逻辑关系？

为什么在电磁继电器实现的电流电压联锁保护中总要装设电压回路断线指示信号？

4、将上面的实验记录填入下表

保护装置

A保护

B保护

无时限电流速断保护

整定电流（A）

最大方式下保护范围

正常方式下保护范围

最小方式下保护电流

电流电压联锁保护

整定电流（A）

整定电压（V）

最大方式下保护范围

正常方式下保护范围

最小方式下保护范围

实验二阶段式过电流与自动重合闸前加速保护

一、实验目的

1、熟悉自动重合闸前加速保护的原理与接线。

2、掌握自动重合闸与继电保护的配合形式。

3、理解继电保护与自动重合闸前加速这种配合形式的使用场合。

二、实验说明

重合闸前加速保护是当线路发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作，使断路器跳闸，尔后再借助于自动重合闸来纠正这种非选择性的动作。

重合闸前加速保护的动作原理可由图12-1说明,线路X-1上装有无选择性的电流速断保护1和过流保护2，线路X-2上装有过流保护4，ZCH仅装在靠近电源的线路X-1上。

无选择性电流速断保护1的动作电流，按线路末端的短路电流来整定，动作不带延时。

过流保护2、4的动作时限按阶梯原则来整定，即t2＞t4。

图12-1自动重合闸前加速保护原理示意图

当任何线路、母线（I除外）或变压器高压侧发生故障时，装在变电所I的无选择性电流速断保护1总是先动作，不带延时地将1QF跳开，尔后ZCH动作再将1QF重合。

若所发生的故障是暂时性的，则重合成功，恢复供电；若故障为永久性的，由于电流速断已由ZCH的动作退出工作，因此，此时通过各电流保护有选择性地切除故障。

图12-2示出了ZCH前加速保护的原理接线图。

其中1LJ是电流速断，2LJ是过流保护。

从该图可以清楚地看出，线路X-1故障时，首先速断保护的1LJ动作，其接点闭合，经JSJ的常闭接点不带时限地动作于断路器，使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸装置，将断路器合上。

重合闸动作的同时，起动加速继电器JSJ，其常闭接点打开，若此时线路故障还存在，但因JSJ的常闭接点已打开，只能由过流保护继电器2LJ及SJ带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除故障。

自动重合闸前加速保护有利于迅速消除故障，从而提高了重合闸的成功率，另外还具有只需装一套ZCH的优点。

其缺点是增加了1QF的动作次数，一旦1QF或ZCH拒绝动作将会扩大停电范围。

因此，前加速方式只用于35KV以下的网络。

三、实验内容与步骤

1、拟订AB段采用两段式保护（即无时限电流速断和定时限过电流保护）和加速保

图12-2自动重合闸前加速保护原理接线图

护；BC段只采用定时限过电流。

保护A与自动重合闸的配合方式采用前加速方式，保护B不必设置自动重合闸。

保护电流整定值可根据线路模型计算，也可采用实验八中的整定值。

重合闸时间设为1.5S（方便跳闸后清楚短路故障），BC段保护时限设为1S。

电流加速保护电流定值与BC段定时限过电流保护定值相同，时限为0。

2、起动实验控制屏，将以上数据存入保护装置。

3、将系统电压升至105V，合上断路器QF1、QF2，待保护装置液晶屏内重合闸充电指示满，方可开始实验。

4、任意运行方式下，在BC段末端进行两相短路，不加任何干预，记录各断路器动作顺序。

在QF1跳闸后立即解除短路故障，即模拟故障消除；注意会发生什么情况。

5、分别在断开保护装置A的跳闸压板和合闸压板、保护装置B的跳闸压板的情况下，重复步骤4，记录断路器动作的先后顺序。

6、分别在AB段末端和首端进行三相短路，记录各断路器动作的顺序；在QF1跳闸后立即解除短路故障，注意会发生什么情况。

四、实验报告

1、将保护装置A和B整定设置项填入下表

一段电流定值

三段电流定值

三段时间定值

前加速电流定值

前加速时间定值

重合闸时间定值

2、填充

2.1、在BC段发生永久性故障

由于BC段故障，保护装置（A或B）的保护经秒首先作用于断路器（QF1或QF2）跳闸，经秒，保护装置发出重合闸指令，断路器合闸，由于BC段线路故障一直存在，保护装置，经——发出跳闸指令，断路器跳闸，切除故障。

2.2、AB断末端发生瞬时性故障

由于AB段末端故障，保护装置（A或B）的保护经秒首先作用于断路器（QF1或QF2）跳闸，经秒，保护装置发出重合闸指令，断路器合闸，由于线路故障消失，断路器合闸成功。

实验三阶段式过电流与自动重合闸后加速保护

一、实验目的

1、熟悉自动重合闸后加速保护的原理和接线。

2、掌握继电保护与自动重合闸后加速的配合技术。

3、理解继电保护与自动重合闸后加速的这种配合形式的使用场合。

二、实验说明

重合闸后加速保护是当线路上发生故障时，首先按正常的继电保护动作，有选择性地动作于断路器使其跳闸，然后ZCH动作将断路器重合，同时ZCH的动作将过流保护的时限解除。

这样,当断路器重合于永久性故障线路时，电流保护将无时限地作用于断路器跳闸。

实现后加速的方法是在被保护各段线路上都装设有选择性的保护和自动重合闸装置，见图13-1。

ZCH后加速保护的原理接线见图13-2。

图13－1自动重合闸后加速保护原理说明图

当线路故障时，由于延时返回继电器JSJ尚未动作，其常开触点未闭合，电流继电器LJ动作后，起动时间继电器SJ，并经一定延时后，其常开触点闭合，起动出口中间继电

图13－2自动重合闸后加速保护原理接线图

器BCJ，使QF跳闸。

QF跳闸后，ZCH发出合闸脉冲。

在发出合闸脉冲的同时，重合闸出口元件ZJ3的常开触点闭合。

起动继电器