供配电实验报告

1、实验报告实验项目名称：高低压电器认识实验同组人实验时间实验室指导教师一、实验目的熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。三、实验原理(一) 高压熔断器熔断器是常用的一种简单的保护电器。当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体 熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。1. 户内高压熔断器RN1和RN2型高压管式熔断器。 RNI及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管、触 座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。熔斷 扌旨示韶接純1 -7(a)外形图工注焰申指示塔样.熔斷指示龍

2、 熔断后弾出找态)(b)熔管剖面图图1-1 RNI及RN2型熔断器结构图短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。XRNT XRN型高压限流熔断器。XRNT XRNI型高压限流熔断器结构如图1-2所示。(a)外形图(b)剖面图图1-2高压限流熔断器的结构图1-4RW10-10负荷型跌开式熔断器下錯緬喘子撫作环图1-3 RW4-10(G)型跌落式熔断器图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。熔 断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，

3、同时可利用冶金效 应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。熔丝熔断时，撞击器迅速弹出，驱动连锁电器(常用负荷开关)的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。2、户外高压跌开式熔断器如图1-3所示为RW4-10(G)型跌落式熔断器结构。熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流 使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭。如图1-4所示为RW10-10跌开式熔断器。在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单 的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关。上结钱瑞子上静融头上动袖头(二) 高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能

4、主要是隔离高压电源，以保证对其他 电气设备检修工作的安全。图1-5所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。图1-5 GN&10型高压隔离开关外形(三) 高压负荷开关高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。图1-6为FN12-12户内压气式负荷开关结构图。采用压气式灭弧原理， 动触头由导电筒构成,作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄灭。上*嵩婕i卞魚审Z*工.ftlfez 卞 1H图1-6FN12-12户内压气式负荷开关结构(四) 高压断路器高压断路器是具有

5、完善的灭弧装置的高压开关电器。用来通断负荷电流；短路故障时，在保 护装置作用下自动跳闸。按采用的灭弧介质分，有油断路器、SFi断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。1 高压少油断路器1-7所示是SN10-10型高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成。图 高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图。1：播純端中词济就辭恥*卜1眩餉丰芳緒苗T内ftE 耐、弹S5图1-7 SN10-10型少油断路器结构图工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。分 闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升 堵住中心孔，电

6、孤在封闭的空间内燃烧。同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭 弧沟和纵吹油囊，油气混合物强烈地横吹、纵吹电弧。2 .高压真空断路器ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-8所示。上出Sb扁图1-8ZN12-10型真空断路器结构图开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表 面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间 隙又恢复了原有的高真空度。3 .六氟化硫(SF6)断路器图1-9所示为LN2-

7、10型高压SF6断路器的结构图。图1-9LN2-10型高压SRj断路器结构图断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的。当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的SF6气体汽缸由断路器的操动机构通过连杆带动离开静触头，使汽缸和活塞产生相对运动来压缩 并使之通过喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧。（五）高压开关柜高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备。1 固定式高压开关柜固定式高压开关柜的柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上。图1-10为XGN56-12箱型（户内）交流金属封闭型高压开关柜外形图和内部结构图。该型开 关柜柜体骨架由钢板折弯后组装而成，柜内分断路器室、

8、主母线室、电缆室、继电器仪表室等， 各隔室由接地良好的隔板相隔。豆示議机均巔fF孔（a）外形图朕咋程子手柄门祈）机均巔蒂孔朕咋程子丰柄 （:代门即”上五槻”上五槻明蛊互感避才 LZZEll想电器室GhI3D-l2D12Li1*中 k 24；! ! * pH专* 4* d 血 i d b . rl fa. 4 I ! . I . ul I I- hr 电蜒室、（b）内部结构图I和虫畔专艸利相把护艸豐丼比呼艸|艸栏图1-10 XGN56-12箱型开关柜结构图2. 手车式（移开式）高压开关柜将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。当手车上安装的电器设备发生故障或需检 修、更换时，随同手车一起移出

9、柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。如图1-11所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。o号|口 (b)内部剖面图(a)外形图图1-11 KYN28A12型开关柜的外形结构和内部剖面图(六)低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。1、低压熔断器(a)熔体(b)外形图图1-13 RT0低压熔断器结构图感爭*込|加(1)RM10系列熔断器结构如图 1-12所示。当短路电流通过时，熔片窄部先

10、熔断，使熔管 内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。(2)有填料密闭管式熔断器。以RT0型为例，其外形及内部结构如图1-13所示。E E E Q3朋 严严跆 抽(a)外形图(b)熔片图图1-12 RM10系列熔断器结构图RT0熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂。熔体变截面小孔可 使熔体在短路电流通过时熔断，将长弧分割为多段短弧；引燃栅具有等电位作用，使粗弧分细； 电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧。2 低压断路器(1 )图1-14为DZ20系列塑料外壳式低压断路器的结构图。其主要特征是，所有部件都安 装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分

11、，提高了使用的安全性。上皆輛菇T下摂吨陌了刖心圭佃古絶;头2 WF诩1-14 DZ20型塑料外壳式低压断路器(2)图1-15是DW15型低压断路器的外形图和内部结构图。由触头系统、操作机构和脱扣 器系统组成。灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。脱扣系统有过 负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。，母PAltuKDI丹土屁5ZI尢电JHmsaHt 饶 星图1-15 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图3 低压开关柜低压开关柜的种类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式。PC柜）外形图1-16和图1-17所示分别为GGD固定式低压开关柜、 G

12、CS抽出式低压开关柜（ 图。图1-16 GGD固定式低压开关柜外形图图1-17 GCS型低压抽出式开关柜外形图四、实验预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤在实验条件具备的情况下，通过拆装、操作，熟悉电器设备结构、原理、工作特性等。在实验条件不具备的情况下，组织参观工厂、发电厂或变电站，对主接线、变压器及各种电 气设备有一个直观的了解。包括：电厂的生产过程、电厂各主要厂房布置情况、机组运行情况、 热力系统类型及构成、升压站主接线、电力设备结构及布置；变电站一次及二次系统；工厂供配 电系统的构成等。六、思考题1、电弧对电气设备的安全运行有哪些影响

13、？开关电器中有哪些常用的灭弧方法 ？其中最常用、最基本的灭弧方法是什么 ？2、比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意 哪些事项？3、比较真空断路器、SF6断路器、少油断路器，各自主要优缺点是什么4、XRNT型高压限流熔断器撞击器的作用?5、高压开关柜在结构设计上要求具有哪“五防”功能?6、低压熔断器按其分断范围和使用类别分有哪些类型，各种类型的含义?七、实验小结指导教师批阅及成绩指导教师签名:实验报告实验项目名称：过电流保护实验同组人实验时间实验室指导教师一. 实验目的1）熟悉电流保护的组成，学习电流保护中电流、时间的整定及调整方法。2 ）掌握电流保护接线

14、方式，并进行实际接线。3）观察短路时保护装置的动作情况。二. 实验主要仪器与设备LHDJZ-川型电气自动化及继电保护综合试验台、TQDBAI继电保护及变电站综合自动化仿真培训系统。三. 实验原理1、常用继电器构成原理参考教材2、带时限过电流保护装置的组成和原理1）保护装置原理电路定时限过电流保护装置的原理电路如图3-1（a）所示。反时限过电流保护装置的原理电路如图3-1（b）所示。2）过电流保护动作电流的整定带时限过电流保护（含定时限和反时限）的动作电流lop,应躲过线路的最大的负荷电流（包 括正常过负荷电流和尖峰电流）lL.max，以免在I L.max通过时保护装置误动作；而且其反回电流Kr

15、elKwIL. maxKreKi1.2,对GL型电流继电器取1.3; Kw为1，对两相一继电器式接线（两也应躲过线路的最大的负荷电流I L.max。|op过电流保护装置动作电流的整定计算公式为式中，Krel为保护装置的可靠系数，对DL型电流继电器取保护装置的接线系数，对两相两继电器式接线（相电流接线）为相电流差接线）为 3 ； IL.max为线路上的最大负荷电流，可取为（1.53） I30 , |30为线路计算电流。（a）（b）图3-1过电流保护装置的原理电路3) 过电流保护动作时限的整定过电流保护的动作时限，应按“阶梯原则”进行整定，即前一级保护的动作时间ti应比后级保护中最长的动作时间 t

16、2大一个时间级差A t，即ti t2+ A t对于定时限过电流保护，可取A t=0.5s;对于反时限过电流保护，可取At=0.7s。3、电流速断保护装置的组成和原理电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。对于采用DL系列电流继电器的速断保护来说，就相当于定时限电流保护中抽去时间继电器。参考图3-1(a)，此处图略。如果采用GL系列电流继电器，则利用该继电器的速断元件来实现电流速断保护。图3-2线路电流速断保护整定说明3-2所动作电流(速断电流)Iqb应躲过它所保护线路的末端的最大短路电流Ik.max，即整定计算公式为IK rel KW |1 qbI k.maxKi式中，Krel为可靠系数，对

17、 DL型继电器，取1.21.3 ;对GL型继电器，取1.41.5。4、电流保护常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形接线和在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线三种，如(a)完全星形两段式接线图| KT |KE KAM(b )不完全星形接线(c)在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线图3-3电流保护常用的几种接线四、预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，掌握实验的原理及方法，了解实验操作及 所用仪器的使用方法，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤1、定时限过电流保护该实验内容为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器组合构成一个 过电流保护。要求当电流继电器

18、动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电 器发信号和中间继电器动作跳闸(指示灯亮)。一次系统图见图3-4 ;实验电路原理图如图3-1(a)所示；模拟实验电路如图3-4。图3-4 一次系统图实验步骤如下： 图3-5为多个继电器配合的过电流保护实验原理接线图。 按图接线，将滑线变阻器的滑动触头放置在中间位置，实验开始后可以通过改变滑线变阻器的阻值来改变流入继电器电流的大小。将电流继电器动作值整定为2A,时间继电器动作值整定为2.5秒。 经检查无误后，依次合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(各电源对应指示灯均亮。) 调节单相调压器输出电压，逐步增加电流，当电流表电流约为1

19、.8A时，停止调节单相调压器，改为慢慢调节滑线电阻的滑动触头位置，使电流表数值增大直至信号指示灯变亮。仔细观 察各种继电器的动作关系。 调节滑线变压器的滑动触头，逐步减小电流，直至信号指示灯熄灭。仔细观察各种继电 器的返回关系。 实验结束后，将调压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源 开关。2、电流速断保护LHDJZ-川试验台的常规继电器都没有接入电流互感器和电压互感器，在实验之前应参阅图3-4的一次系统图，设计好保护接线图，并接好线后才能进行实验。正常运行方式实验(1) 三相调压器输出为 0V。(2) 系统运行方式置于“正常”位置。(3) 按前面介绍的常规电流保护接线方

20、式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定 值大小。(4) 合上三相电源开关，调节调压器输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。 -14 -(5) 合上直流电源开关。-14 -(6) 合上变压器二侧的模拟断路器。此时，负荷灯泡亮，模拟系统即处于正常运行状态。(7) 实验结束后，使调压器输出回零，最后断开实验电源。短路故障方式实验(1) 三相调压器输出为 0V。(2 )选择系统运行方式为最小运行方式。(3) 将模拟线路电阻可移动头放置在中间(50%位置。(4) 按前面介绍的常规电流保护接线方式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定 值大小。(5) 退出所有出口连接片。(6) 合上

21、三相电源开关，调节调压器的输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。(7) 合上直流电源开关，合上变压器二侧的模拟断路器，此时负荷灯泡亮(与正常运行方式 相同)。(8) 合上短路模拟开关(二相或三相均可) 。(9) 合上故障模拟断路器，模拟系统发生短路故障。此时，根据短路类型，负荷灯泡全部熄灭或部分熄灭。电流表指示数值较大。模拟系统即处 于短路故障方式。短路故障发生后，应立即断开短路操作开关，以免短路电流过大烧坏设备。断 开短路操作开关。即可切除短路故障。(10) 实验结束后，将故障模拟断路器断开，调压器输出调回零，最后断开实验电源。三相短路时I段(速断)保护动作情况及灵敏度测试实验在

22、不同的系统运行方式下，做三段式常规电流保护实验，找出I段电流保护的最大和最小保 护范围，具体实验步骤如下：(1) 按前述完全星形实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接，调I段三个电流继电器的整定值为5.16A，段三个电流继电器的整定值为2.78A，或者III段整定值为1.62A。(2) 系统运行方式选择置于“最大”，将重合闸开关切换至“OFF”位置。(3) 把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档(“区内”、“区外”是对变压器保护而言的，在线路保护中不使用)。(4) 合三相电源开关，三相电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验 )。(5) 缓慢调节调压器输出，使并入线路中的电压表

23、显示读数从0V上升到100V为止。(6) 合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验 )。(7) 合上模拟断路器，负载灯全亮。(8) 将常规出口连接片 LP2投入，微机出口连接片 LP1退出。(9) 合上短路选择开关 SA SB SG(10) 模拟线路段不同处做短路实验。先将短路点置于100%勺位置(顺时针调节短路电阻至 最大位置)，合上故障模拟断路器，检查保护I段是否动作，如果没有动作，断开故障模拟断路器，再将短路电阻调至 90他，再合上故障模拟断路器，检查保护I段是否动作，没有动作再继 续本步骤前述方法改变短路电阻大小的位置，直至保护I段动作，然后再慢慢调大一点短路电阻

24、 值，直至I段不动作，记录最后能够使I段保护动作的短路电阻值于表3-1中。(11 )分别将系统运行方式置于“最小”和“正常”方式，重复步骤(4)至(10)的过程,将I段保护动作时的短路电阻值记录在表3-1中。(12)实验完成后，将调压输出调为0V,断开所有电源开关。表3-1 三相短路实验数据记录表短路电阻/ 运行方式一最大最小正常两相短路时I段保护动作情况及灵敏度测试实验在系统运行方式为最小时， 做三段式常规电流保护实验， 找出I段电流保护的最小保护范围, 具体实验步骤如下：(1) 按前述完全星型实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接。调整I段三个电流继电器的整定值为5.16A，段三个电流继电器的整定值为2.78A或者川段整定值为1.62A。(2) 系统运行方式选择置于“最小”。(3) 把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。(4 )合三相电源开关，三相电源指示灯亮(如果不亮，则停止下