供配电实验指导书

1、供配电系统实验指导书 李英姿 龚静 阴振勇 编制 北京建筑工程学院 供电实验室 2009年 8 月 实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验 一. 实验目的 1 熟悉DL型电流继电器和 DY型电压继电器的实际结构，工作原理、基本特性。 2 .掌握动作电流、动作电压参数的整定。 二. 预习与思考 1电流继电器的返回系数为什么恒小于1? 2 动作电流（压），返回电流（压）和返回系数的定义是什么? 3 .实验结果如返回系数不符合要求，你能正确地进行调整吗？ 4 返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途？ 三. 原理说明 DL-20C系列电流继电器和 DY-20C系列电压继电器为电磁式继电器。由电磁系统

2、、整定装置、 接触点系统组成。当线圈导通时，衔铁克服游丝的反作用力矩而动作，使动合触点闭合。转动刻度 盘上的指针，可改变游丝的力矩，从而改变继电器的动作值。改变线圈的串联并联，可获得不同的 额定值。 DL-20C 系列电流继电器铭牌刻度值，为线圈并联时的额定值。继电器用于反映发电机，变压 器及输电线短路和过负荷的继电保护装置中。 DY-20C系列电压继电器铭牌刻度值，为线圈串联时的额定值。继电器用于反映发电机、变压 器及输电线路的电压升高（过压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。 四. 实验设备 序号 设备名称 使用仪器名称 数量 1 控制屏 1 2 EPL-20 变压器及单相可调

3、电源 1 3 EPL-04 继电器（一） 一DL-21C电流继电器 1 4 EPL-05 继电器（二） 一DY-28C电压继电器 1 5 EPL-11 交流电压表 1 6 EPL-12 交流电流表 1 7 EPL-18 直流电源及母线 1 8 EPL-13 光示牌 1 五. 实验内容 1. 整定点的动作值、返回值及返回系数测试 实验接线图1-2、图1-4分别为过流继电器及低压继电器的实验接线。 （a）串联（b）并联 图1-1过流继电器线圈接法 （1）电流继电器的动作电流和返回电流测试： a .选择EPL-04组件的DL-21C过流继电器（额 定电流为6A），确定动作值并进行整定。本实验整 定值

4、为2.7A及5.4A两种工作状态。 注意：本继电器在出厂时已把转动刻度盘上的 指针调整到2.7A，学生也可以拆下玻璃罩子自行调 整电流整定值。 b .根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式； 注意: （1）过流继电器线圈可采用串联或并联接法，如右图所示。其中串联接法电流动作值可由转动 刻度盘上的指针所对应的电流值读出，并联接法电流动作值则为串联接法的2倍。 （2）串并联接线时需注意线圈的极性，应按照要求接线，否则得不到预期的动作电流值。 c .按图1-2接线（采用串联接法），调压器T、变压器T2和电阻R均位于EPL-20，220V直流 电源位于EPL-18，交流电流表位于 EPL-12，量程为

5、10 A。并把调压器旋钮逆时针调到底。 0.5 图1-2过流继电器实验接线图 d .检查无误后，合上主电路电源开关和 220V直流电源船型开关，顺时针调节自耦调压 器，增大输出电流，并同时观察交流电流表的读 数和光示牌的动作情况。注意：当电流表的读数 接近电流整定值时，应缓慢对自耦调压器进行调 节，以免电流变化太快。 当光示牌由灭变亮时， 说明继电器动作，观 察交流电流表并读取电流值。记入表1-2，用起 动电流Idj表示（能使继电器动作的最小电流 值）。 e .继电器动作后，反向缓慢调节调压器降低输出电流， 当光示牌由亮变灭时， 说明继电器返回。 记录此时的电流值称为返回电流 ，用I*表示（能

6、使继电器返回的最大电流值），记入表1-2，并计 算返回系数： 继电器的返回系数是返回与动作电流的比值，用Kf表示。 Kf I dj 过流继电器的返回系数在0.85-0.9之间。当小于0.85或大于0.9时，应进行调整，调整方式见 附。 f.改变继电器线圈接线方式（采用并联接法），重复以上步骤。 32 整定电流1 (安) 2.7A 线圈接线 方式为 5.4A 线圈接线 方式为 测试序号 1 2 3 1 2 3 实测起动电流Idj 实测返回电流Ifj 返回系数Kf 起动电流与整定电流误差 % 表1-2过流继电器实验结果记录表 (2)低压继电器的动作电压和返回电压测试 a .选EPL-05中的DY-

7、28C型低压继电器(额 定电压为30V )，确定动作值并进行初步整定。本实 验整定值为12V及24V两种工作状态。 注意：本继电器在出厂时已把转动刻度盘上的 指针调整到24V,学生也可以拆下玻璃罩子自行调 整电压整定值。 U 7 1 U O 6 8 (a)串联 U 5 7 U附加电阻 甘 断路器辅助触点QF 断路器的合闸线圈 YOU-WC接通，绿灯亮，发平光。绿灯HG发平光，不仅表示断路器处于跳闸位置，而且表明控 制回路的电源和合闸回路处于完好状态。由于绿灯及附加电阻R的分压，合闸线圈上的电压不足以 使断路器的触点闭合。R不仅可以降低信号灯额定电压，还可以避免因信号灯短路而引起断路器误 合。

8、进行合闸操作时，首先，将控制开关SA顺时针旋转90度，置于预备合闸”位置，触点SA9-10 接通，回路由+WFSA 9-10t绿灯HS 附加电阻 R断路器辅助触点QFT 断路器的合闸线圈 YOl-WC接通，将绿灯HG接于闪光母线+WF上，绿灯HG闪光，表明控制开关的位置与断路器 的位置状态不一致，提醒运行人员核对操作对象是否正确。 如检查无误后，再将控制开关SA继续顺时针旋转45度置于合闸”位置。这时，触点 SA5-8接 通，回路由+WT 触点SA5-8t断路器辅助触点 QFT 断路器的合闸线圈 YOl-WC接通，使合闸 线圈YO1接通于+WC和-WC之间，YO1动作，断路器合闸。断路器合闸后

9、，QF1断开使绿灯熄灭 QF2闭合，触点SA13-16接通，绿灯HR发光。 当松开控制开关 SA后，操作手柄自动复归，回到合闸后”位置，而触点SA13-16仍接通，使红 灯一直发出平光。红灯发平光，不仅表明断路器已合闸，而且表明控制回路的电源和跳闸回路处于 完好状态，同时触点 SA9-10接通，为故障跳闸做好使绿灯闪光准备(此时 QF1断开)。 (2) 跳闸过程。设断路器处于合闸状态，其辅助触点QF1、QF2分别处在断开和闭合状态。 SA在 合闸后”位置，红灯发平光。表明断路器处于合闸状态。红灯及附加电阻R的作用与绿灯及其 附加电阻的作用相同。 运行跳闸操作时，首先，将控制开关SA逆时针旋转9

10、0度，置于 预备跳闸”位置，触点SA13-16 断开，而触点SA13-14接通于闪光母线，使红灯 HR发出闪光。红灯闪光的作用与绿灯闪光相同。 将控制开关SA继续旋转45度，置于 跳闸”位置，触点SA6-7接通，将红灯和附加电阻短接， 因而流过跳闸线圈 YR1的电流增大，使操动机构脱扣，断路器分闸。断路器分闸后，一方面其辅助 动合触点QF2断开，使分闸线圈回路断开；另一方面其辅助动断触点QF1闭合，使合闸线圈 YO1 及绿灯回路经触点 SA11-10接通，绿灯发平光。 随后操作人员松开控制开关SA手柄，SA自动复归回到 跳闸后 位置。这时，触点 SA6-7断开， 触点SA10-11仍接通，绿灯

11、一直发平光，表明断路器已经处于跳开状态。 (3) 自动合闸。断路器自动合闸时，由自动装置动作，如自动重合闸装置 ARD动作，触点ARD 闭合，将绿灯和附加电阻短接，使合闸线圈YO1带电，断路器合闸，断路器辅助触点QF1闭合。这 时，控制开关SA仍在 跳闸后”位置，触点SA14-15接通，与闪光电源相连，故自动合闸后，红灯发 闪光。 控制电涼小母线 熔断器 自动合闸 手动合恻 于动跳闸 故瞳跳闻 團4-2具有灯光监视的断踣器控*嗣信号回路 （4）事故分闸。运行中一次电路发生故障时，继电保护动作，出口继电器KM闭合，触点SA6-7 被短接，断路器辅助触点 QF1处于闭合状态，YRi通电，断路器跳闸

12、，而控制开关在合闸后”位置， 绿灯HG发出闪光。与KM串联的KS为信号继电器电流型线圈，电阻很小。KS通电后将发出信号， 表明断路器因故障跳闸。 可见，断路器的事故信号回路就是利用控制开关的触点与断路器辅助触点构成不对应”关系，当 满足不对应”条件时，就发出事故跳闸信号；而正常跳、合闸操作，则不会误发事故跳闸闪光信号和 音响信号。同理，运行人员得知事故跳闸信号后，可将控制开关（手柄）扳向跳闸后”位置，使两者 位置重新 对应”事故跳闸闪光和音响信号立即解除。 四. 实验设备 序号 设备名称 使用仪器名称 数量 1 控制屏 1 2 EPL-01 A站保护 1 3 EPL-07 继电器（五）-DX-

13、8信号继电器 1 4 EPL-13 光示牌 1 5 EPL-14 按钮及电阻盘 1 6 EPL-18 直流电源及母线 1 7 EPL-25 信号指示 1 8 EPL-30 继电器（十一）-闪光继电器 1 9 EPL-31 万能转换开关 1 五. 实验步骤 1 闪光继电器构成的闪光装置实验 （1） 按图4-1接线：DX-3闪光继电器位于 EPL-30 , SB按钮开关采用 EPL-14的SB3，指示灯 采用EPL-25的黄色指示灯，控制小母线位于EPL-18。 （2） 检查上述接线正确无误后，合上220伏直流电源船型开关，控制小母线得电，黄色指示灯 应亮。 （3）按下试验按钮，闪光继电器开始工作

14、。 （4 ）通过操作与观察，深入理解闪光继电器的工作原理和使用方法。 2断路器控制和信号回路实验 （1） 按图4-2接线：万能转换开关位于EPL-31，并把开关置于 跳闸后”位置，ARD和KMD的 触点分别用EPL-14的按钮开关SB1、SB2代替，红绿指示灯位于 EPL-25。 （2） 检查上述接线正确无误后，合上220伏直流电源船型开关，控制小母线得电。 （3 ）依次转动开关到 预备合闸”、合闸”合闸后”、预备分闸”、分闸”位置，观察红绿指示灯 的工作状况以及断路器的动作。 （4）接通SB1，模拟自动重合闸动作，观察红绿指示灯的工作状况以及断路器的动作，然后断 开 SB1。 （5）接通SB

15、2，模拟中间继电器的跳闸，观察红绿指示灯的工作状况以及断路器的动作，然后 断开SB2。 六. 实验报告 认真分析控制电路的动作过程，结合电路原理，写出实验报告。 序号 名称 跳闸后 预备合 合闸 合闸后 预备分 分闸 SB1 SB2 1 合闸线圈 2 跳闸线圈 3 断路器 4 红色灯 5 绿色灯 实验五过流保护与 三相自动重合闸装置（后加速）综合实验 一.概述 以上实验中，我们学习了各种常规继电器的结构、原理、电气特性，以及由它们所组成的各种 保护电路、监控电路。通过大量实验训练，加深了对原理的理解，提高了动手能力。但是实际中的 电力自动化继电保护及自动装置中并不是由单一的保护电路、监控电路就

16、能够实现所有的功能，而 应根据不同保护对象及其对负荷供电的重要性，综合考虑继电保护动作后，如何与自动重合闸配合, 重合闸采用前加速还是后加速等。因此本实验装置设计考虑了由前面所述实验电路，进行组合构成 综合性实验电路进行提高实验技能训练。 本实验就是过电流保护电路与自动重合闸装置组成的综合实验实例，希望它对学生有所启发， 并让学生认真思考如何将所学的各种继电保护、监控回路、自动重合闸装置等内容进行科学组合， 构成综合使用的保护体系，希望它对进一步提高学生理论结合实际的能力有所帮助。 二. 实验目的 1 熟悉过流保护与三相重合闸后加速的电路原理、实际接线、逻辑功能，掌握其基本特性和实 际整定方法

17、。 2 分析本实验与前面所做实验的不同之处 3.学生做完综合性实验后，要达到使用相应模块和自动重合闸搭建综合实验项目 三. 原理说明及展开图 DH-3型重合闸继电器为一只组合式继电器，内包括一只时间中DS，一只中间元件 DZ, 只 电容C , 一只信号灯XD ,充电电阻4R ,放电电阻6R ,时间元件附加电阻 5R ,指示灯附加电阻17R 等，见图5-1虚线框内所示。 实验原理 1 三相自动重合闸采用不对位启动方式 利用控制开关触点 SA2 21-23与断路器触点 QF1-2不对位”判别正常跳闸或事故跳闸。 正常跳闸时：控制开关处于跳闸后”位置，SA2 21-23触点断开，虽然 QF1-2在断

18、路器跳闸后 闭合，ARD也不起动。 事故跳闸时：控制开关处于合闸后”位置，SA2 21-23闭合，故在断路器跳闸后QF1-2触点接 通而使ARD起动。 2 .利用电容C充电时间较长实现 ARD只动作一次。 适当选择电容 C和充电电阻4R的参数，使充电至 ZJ电压线圈动作，约需 15-25S，当重合不 成功或在手动合闸到故障线路时，因电容 C充电时间不够，故 ARD不会第二次合闸。 图5-1过流保护与三相重合闸后加速综合实验接线图 3 .手动跳闸时闭锁 ARD 利用SA2 2-4在 跳闸后”位置时闭合，构成电容经 C经6R和SA2 2-4放电回路， 实现手动跳闸时闭锁 ARD。 4 . ARD动

19、作时间的整定 可根据计算确定的重合闸时间，利用时间元件DS来整定ARD动作时间常数。 5. 自动复归 利用断路器辅助触点 QF3-4在动作后自动切断 DZ自保持电流线圈，使 ARD复归； QF1-2触点使DS复归；电容 C重新充电，经15-25S , ARD又处于准备状态。 6 .与继电保护的配合 在ARD发出重合闸脉冲的同时，重合闸触点DZ使延时追回继电器 KM2得电，由KM2触点实 现后加速保护。（根据需要也可实现前加速） 7 . ARD的试验及动作信号 利用切换片XB可将出口切至试验信号灯 BD，进行ARD完好性试验。 8 .电路能灵活地投切 ARD 利用ARD开关可方便的投入使用 AR

20、D或撤出ARD。 9 . ARD动作时由信号继电器 KS发出信号。 动作过程 1 .准备状态 在断路器投入之前，控制开关 SA2 2-4处于 跳后”接通位置，这时加于电容 C上的电压近似于 电阻4R、6R串联电路在6R上的分压值，即 R6R UcUz R6R R4R 式中，Uz 直流操作电源电压（本实验为220V ） 因R6R WR4R （ R4R约为几兆欧，而 R6R只有几百欧），故Uc0 在断路器合闸后，控制开关接点SA2 2-4处于合后”断开位置，电容C即开始充电，经1525s 充足电，ARD处于准备状态，信号灯 XD亮。 2 . ARD动作过程 断路器因线路事故跳闸，其辅助触点 QF5

21、-6闭合。因控制开关 合后”位置，SA2 21-23接通。 符合 不对位原则”故ARD起动。首先时间继电器 DS励磁，DS瞬时断开触点用于自动接入电阻 5R ,降低DS线圈电流，保证DS线圈的热稳定；DS延时闭合触点用于接通电容C对ZJ电压线圈 的放电回路，故 DZ动作，发出重合闸脉冲。重合成功之后，由断路器辅助触点QF1-2和QF3-4分 别使ZJ、SJ复归；电容C重新充电，再次处于准备状态，完成一个重合闸循环。 DZ采用带有电流自保持的中间继电器，是因为电容C放电过程很快，一般小于 0.01秒，如无 自保持回路，则可能在电容电压衰减后撤消重合闸命令，重合过程半途而废，有了电流自保持回路，

22、则DZ 一旦动作，就能保证命令执行。 3 . ARD重合不成功过程 当重合到持续性故障线路时， 继电保护再次动作使断路器跳闸， 如果ARD与保护配合采用 ARD 后加速保护，则第二次跳闸是瞬时的。断路器再次跳闸后，ARD启动回路再次接通，DS又再次启 动，其延时闭合触点又接通 C对电压线圈DZ放电回路，但这是 C充电不足，故 DZ不会动作。 要指出的是：虽然 DS闭合时，直流操作电源电压会经过 4R、SJ2、DZ电压线圈形成通路， 但由于4R阻值很大（约几兆欧），而DZ电压线圈电阻只有几千欧， DZ电压线圈承受分压值很小， 故DZ不会动作。 四. 实验设备 序号 实验设备 所用仪器 数量 1

23、EPL-17 三相交流电源 1 2 EPL-01 A站保护 1 3 EPL-02 B站保护 1 4 EPL-04 电流继电器 1 5 EPL-05 中间、时间继电器 1 6 EPL-06 电压继电器 1 7 EPL-07 信号继电器 1 9 EPL-08 自动重合闸 1 10 EPL-13 光示牌 1 11 EPL-11 交流电压表 1 12 EPL-12 交流电流表 1 13 EPL-31 万能转换开关 1 五. 实验内容 1 根据参数整定原则确定过流保护与重合闸继电器的动作值，并进行整定。 2 .按图5-1实验接线图安装接线。 3 .检查无误后，连接相应的直流操作电源。 4 模拟输电线路发

24、生暂时性故障启动重合闸。 5.模拟输电线路发生永久性故障的动作过程。 六. 实验报告 1 .分析上列实验的动作行为。 2 .本重合闸装置采用什么起动方式？它有哪些起动元件? 3 .根据图5-1的实验展开图画出原理图。 附： 自动重合闸后加速保护头验 一. 实验目的 1 熟悉自动重合闸后加速保护的接线原理。 2 理解自动重合闸后加速的组成形式，技术特性，掌握其实验操作方法。 二. 预习与思考 1附图1-2中各个继电器的功用是什么？ 2 当线路发生故障时，由哪几个继电器及其触点，首先按正常的继电保护动作时限有 选择性地作用于继电器跳闸？ 3 .重合于持续故障时，保护再次起动，此时由哪几个继电器及其

25、触点共同作用，实现 后加速？ 4 在输电线路重合闸电路中，采用后加速时，加速回路中接入了KM2的什么触点? 为什么？ 5 请分析自动重合闸后加速保护的优缺点？ 6 .分析自动重合闸后加速保护实验的原理和整个动作过程，完成预习报告。 三. 实验原理 重合闸后加速保护一般又简称为后加速”所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护 有选择性动作，然后，进行重合。如果重合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保 护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。 附图1-1重合闸后加速保护的网络接线图 后加速”的配合方式广泛应用于35kV以上的网络及对重要负荷供电的送电线路上。因 为，在这些线路上一

26、般都装有性能比较完善的保护装置，例如，三段式电流保护、 距离保护 等，因此，第一次有选择性地切除故障的时间（瞬时动作或具有0.5s的延时）均为系统运 行所允许，而在重合闸以后加速保护的动作（一般是加速第II段的动作，有时也可以加速 第III段的动作），就可以更快地切除永久性故障。 附图1-2示出了自动重合闸后加速保护原理接线图。线路故障时，由于延时返回继电器 KM2尚未动作，其常开触点仍断开，电流继电器KA动作后，起动时间继电器 KT,经一定 延时后，其接点闭合，起动出口中间继电器KM1，使QF跳闸。QF跳闸后，ARD动作发 出合闸脉冲。在发生合闸脉冲的同时，ARD起动继电器KM2，使其触点闭合。若故障为持 续性故障，则保护第二次动作，经KM2的触点直接起动 KM1而使断路器QF瞬时跳闸。 四. 实验设备 序号 设备名称 使用仪器