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继电保护实验2实验2 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验一、 实验目的1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。二、原理说明：1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。图-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图-1。XL-1线路保护的第段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。第段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。a. 无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。b. 带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。c. 过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则，依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。图2 三段式电流保护接线图（a）原理图 （b）展开图2、阶段式电流保护的电气接线图-2为三段式电流保护接线图，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ构成第段无时限电流速断保护；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ构成第段带时限电流速断保护；5LJ、6LJ、7LJ（两相三继电器式接线）、2SJ、3XJ、BCJ构成第段定时限过电流保护。BCJ为保护出口中间继电器，任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器动作指示，从指示可知道哪段保护曾动作过，从而可分析故障的大概范围。3、一次网络模拟接线单侧电源辐射网络见图3-1，在母线A和母线B上都装有三段式电流保护。由于正常时，系统三相是对称的，所以在实验室中可采用单相一次网络模拟接线图，如图3-3所示。4、绘制三段式电流保护单相式接线图本实验安装调试内容为线路XL-1上的三段式电流保护装置，但要考虑与线路XL-2上的三段式电流保护配合，可参考图3-1。实验中采用DL-20C系列电流继电器，组合型DXM-2A信号继电器，DS-20时间继电器和DZB-10B中间继电器，为了简化实验接线，每一段保护中电流继电器只装一个。要求每一位学生在实验前参照图3-2绘制一张完整的三段式电流保护单相式展开图。三、三段式电流保护实验参数整定计算如图3-4所示35千伏单侧电源辐射式线路, XL-1的继电保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线。选定线路XL-1的正常最大工作电流为0.25安，（设计模拟一次电流等于二次电流，因此电流互感器采用一比一，也可将电流继电器线圈直接串入）在最大运行方式下及最小运行方式下D1、D2及D3点三相短路电流值见表3-1。图3-4 三段电流保护计算网络图（一）、一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流(表3-1)短 路 点D1D2D3XL-1的正常最大工作电流并Rf后的负荷电流最大运行方式下三相短路电流（安）4.51.750.6950.250.5最小运行方式下三相短路电流(安)31.4650.645/（二）、三段保护动作值的整定计算（三）、三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表(表3 2)编号用 途型号规格整定范围实 验整定值线圈接法1LJ无时限电流速断DL24C/61.56安2.28安串联1XJ电流速断信号DXM2A0.015安220伏3LJ带时限电流速断DL24C/20.52安0.994安串联1SJ限时速断时间DS221.25秒3秒2XJ限时速断信号DXM2A0.015安 220伏5LJ定时限过电流DL24C/20.150.6安0.459安并联2SJ过电流时间DS232.510秒7秒3XJ过电流信号DXM2A0.015安 220伏BCJ出口中间DZB12B220伏0.5安图3 3 (a) 三段式电流保护交流电流部分（一次网络模拟接线）实验接线图图3-3（b） 三段式电流保护直流部分实验接线图四、实验设备：序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB01断路器触点及控制回路模拟箱1只2ZB03数字式电秒表及开关组件1只3ZB04空气开关组件1只4ZB06光字牌1个5ZB11DL24C/6电流继电器1只DZB12出口中间继电器1只DXM2A信号继电器1只6ZB12DL- 24C/2电流继电器1只DS22时间继电器1只DXM2A信号继电器1只7ZB06DL24C/0.6电流继电器1只DS23时间继电器1只DXM2A信号继电器1只8ZB44可调电阻器162个可调电阻器31.21个9ZB35存储式智能真有效值交流电流表1只10DZB01-1变流器1只复归按钮1只交流电源1路单相自耦调压器1只可调电阻R12.61只11DZB012可调电阻Rf2204个12DZB01直流操作电源1路五、实验步骤与操作方法：1、三段式电流保护实验接线和单电源辐射网络故障模拟接线的实验总图见图33（a）和图33（b），按图接线完毕后首先进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源待试验。2、根据（表3-2）三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表提供的技术参数, 对各段保护的每个继电器进行整定，使各个继电器的动作值符合表3-2。3、根据（表3-1）一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流总表提供最大运行方式下的技术参数，对单电源辐射网络故障模拟接线中的限流电阻R，模拟线路故障电阻R1 、R2 ，负荷电阻Rf 、附加负荷电阻Rf进行调试整定，使各点参数符合表23-1。然后断开所有短路点及附加负荷电阻。4、合上电源开并K，再按合闸按钮，使QF合闸，检查负荷电流应符合要求（不符合应进行调整），然后合上继电保护直流操作电源闸刀，使保护投入工作。5、模拟过负荷起动过电流保护：接上附加负荷电阻Rf，此时线路XL-1和线路XL-2的过电流保护均起动。但应由2号过电流保护装置动作使其断路器QF2跳闸，断开线路XL-2。6、拆除附加负荷电阻，合上QF，将S2开关所接滑线电阻R2滑动触头向C端，模拟BC线路末端短路，使保护起动，作好动作记录。(线路XL-1上的过流继电器启动)7、将S2开关所接滑线电阻R2的滑动触点滑向电阻中间及B端，分别模拟BC线路中间及始端短路，使保护起动，并作好动作情况记录。（电阻中间点，只有过流继电器启动；B端，带时限、定时限电流继电器均启动）8、将S1开关所接滑线电阻的滑动触点分别滑向B及电阻中间，模拟AB线路末端及中间短路，作好保护动作情况记录。(三段式电流继电器均动作，而由I段电流继电器将线路XL-1断开)9、根据三段式电流保护参数整定计算，调整限流电阻R，分别模拟最大运行方式下的三相短路和最小运行方式下的两相短路进行试验操作，分析研究各段保护的技术特性。六、预习与思考1、三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行计算与整定吗？3、为什么在实验中，采用单相接线三段式保护能满足教学要求？你能将图3-2正确改绘成单相式接线