继电保护实训完整版dox

1、目 录1 引 言21.1继电保护主要任务21.2继电保护的基本要求21.3实训装置及其注意事项22 三段式电流保护42.1基本原理42.1.1试验台一次系统原理图42.1.2电流速断保护动作特性42.2继电器的特性实验42.2.1电流继电器特性实验42.2.2电流继电器动作时间测试实验52.2.3电压继电器特性实验52.2.4时间继电器特性测试实验62.3整定计算62.4实验结果73 距离保护93.1距离保护的基本原理93.2阻抗继电器特性93.3整定计算103.4实训结果124 三相一次重合闸134.1动作原理134.2自动重合闸的作用145 结束语16参考文献171 引 言1.1继电保护主

2、要任务（1）自动、迅速、有选择地切除故障器件，使无故障部分设备恢复正常运行，故障部分设备免遭毁坏。（2）发现电气器件的不正常状态，根据运行维护条件动作于发信号、减负荷或跳闸。1.2继电保护的基本要求 为了使继电保护能有效地履行其任务，在技术上，对于跳闸的继电保护应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。（1）选择性：指电力系统故障时，继电保护装置动作，仅切除故障元件。尽量缩小停电范围，使系统的非故障部分继续运行。（2）速动性：是指继电保护装置动作的时间应尽量短。（3）灵敏性：是指继电保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力。（4）可靠性：是指该继电保护装置规定的保

3、护范围内发生了它应该动作的故障时可靠动作，既不拒动；而在任何其他该保护不应该动作的情况下可靠不动作，即不误动。1.3实训装置及其注意事项DJZ-C型电气控制与继电保护试验台是专为熟悉各种继电器特性实验，变压器常规和微机差动保护实验，模拟线路电流电压常规保护和微机保护实验以及常规距离保护和微机距离保护实验设计的装置，试验台上设有各种常规电磁式继电器和线路模型、变压器和微机型继电保护装置等组成。装置外形图见图1-1。面板布置图见1-2。试验台使用注意事项1DJZ-C型电气控制及继电保护教学试验台的工作电流和工作电压不得超过允许值。实验电流较大时，不得长期工作。2实验前检查所有空开应在断开位置，电源

4、信号灯均熄灭，此时才能接线。3接线过程中密切注视空开位置，以防误操作引起事故。4接线完毕，要由另一人检查线路。5实验中不允许带电改接线路。6实验过程中没有使用的CT，其二次侧应该短接。图1-1 DJZ-C电气控制及继电保护试验台外形图图1-2 DJZ-C型试验台面板布置图2 三段式电流保护2.1基本原理2.1.1试验台一次系统原理图试验台一次系统原理图如图2-1所示。12,4,5W测量孔1KM1CTTM220/127VRS最小最大区内区外PT测量2KM2CTSAV1R12W3KMRd10WR245WDXSAV3移相器图2-1 电流、电压保护实验一次系统图电流、电压保护 I >KA2KA1

5、ABCk1k2 I >I1QF3QFl Ck4Q2QFk2l minIop213lO2.1.2电流速断保护动作特性图2-2电流速断保护动作特性图2.2继电器的特性实验2.2.1电流继电器特性实验A220VKA+220V-220VRTY130W 5A 2A动作信号灯ao虚线框为台体内部接线电流继电器动作、返回电流值测试实验。2-3 电流继电器动作电流值测试实验原理图实验电路原理图如图2-3所示：表2-1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表动作值/A返回值/A12.862.5022.872.4932.842.54平均值2.862.51误差0.88整定值Izd1.5变差1.75%返回系

6、数0.882.2.2电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2-4所示：图2-4电流继电器动作时间测试实验电路原理图表2-2 电流继电器动作时间测试实验数据记录表I1.2A1.4A1.6A123平均123平均123平均T/ms888986871881851871863883843863862.2.3电压继电器特性实验电压继电器动作、返回电压值测试实验（以低电压继电器为例）。低电压继电器动作值测试实验电路原理图如下图2-5所示：图2-5 低电压继电器动作值测试实验电路原理图表2-3 低电压继电器动作值、返回值测试实验数据记录表动作值/V返回值/V138.236.3238.2

7、36.3338.535.6平均值38.336.07误差0.81整定值Uset20变差0.78%返回系数0.942.2.4时间继电器特性测试实验时间继电器特性测试实验电路原理接线图如图2-6所示：图2-6 时间继电器动作时间测试实验电路原理图表2-4 时间继电器动作时间测试整定值123平均误差变差T/ms500048644820482048291712.3整定计算电流保护分无时限电流速断保护（简称段）、带时限速断保护（简称段）和过电流保护（简称III段）。此次实训作段和段整定。电流保护整定值计算： 图2-1中若取电源线电压为70V（实际为变压器副方输出线电压70V），系统阻抗分别为Xs.max=

8、2、Xs.n=4、Xsmin=5，线路段的阻抗为10。线路中串有一个2的限流电阻，设线路段最大负荷电流为1.2A。无时限电流速断保护可靠系数K=1.25，带时限电流速断保护可靠系数为K=1.1，过电流保护可靠系数K=1.15，继电器返回系数Kre=0.85，自启动系数Kzq=1.0。此实训采用完全星形两段式接线图。根据上述给定条件：（1）理论计算线路段电流保护各段的整定值计算：（A）=1.8（A）（A）=1（A）=图2-7电流保护接线2.4实验结果1）三相短路电流段保护动作情况实训数据记录如下表2-5所示。表2-5 三相短路实验数据记录表 短路电阻/W运行方式10987654321最大2.59

9、2.793.013.253.563.924.343.835.496.44最小2.162.302.442.612.753.013.263.503.854.28正常1.832.02.122.232.412.522.783.093.143.642）两相短路电流段保护动作情况实训数据记录如下表2-6所示。表2-6 两相短路实验数据记录表 短路电阻/W运行方式AB相短路BC相短路CA相短路最大989最小777正常6563 距离保护3.1距离保护的基本原理 所谓距离保护，即阻抗保护，就是指反应保护安装处至短路故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定是否动作的一种保护装置，其基本原理图如图3-1所示。KZA

10、BCk1k2Zk1Zk2图3-1 距离保护基本原理说明图 系统正常工作时，保护安装处测量到的电压为Uw，它接近于额定电压。保护安装处测量到的电流为负荷电流IL，则比值Uw/IL=Zm，基本上是负荷阻抗ZL，其值较大，负荷阻抗角jk1较小（一般为3040左右）。当图6-1所示k1点短路时，保护安装处测量到的电压为k1点短路时的残压Uk1=Ik1Zk1，测量到的电流为Ik1，则比值Uk1/Ik1=Zk1。而当k2点短路时，则有 =ZAB+Zk2。后两种状态下的阻抗值均较小，而阻抗角为jk其值较大。显然利用电压和电流的比值，不但能清楚地判断系统的正常工作状态和短路状态，还能反映短路点到保护安装处的电

11、气距离。短路点远，Zk大。由于Zk只与短路点到保护安装处的电气距离有关，因此，用构成的保护，其保护范围基本上不受运行方式变化的影响。这就克服了电流、电压保护的灵敏度受系统运行方式影响的缺点。距离保护与电流保护一样，也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作。这个保护范围通常是用给定阻抗值的大小来实现的。这个给定的阻抗称整定阻抗，用Zset表示。当线路发生短路时，距离保护测量到的阻抗Zm（正常时Zm=ZL，短路时Zm=Zk）小于整定阻抗，即Zm<Zset，则保护动作；若Zm>Zset，保护不动作。因此，距离保护实质上是一种低量动作保护。3.2阻抗继电器特性阻抗继电器

12、是距离保护中不可缺少的元件，它是低动作量的继电器，它有多种特性，LZ-21整流型方向阻抗继电器在电力系统中应用相当广泛。此次实训采用LZ-21方向阻抗继电器。1)LZ-21阻抗继电器的Zpu=f(j)特性根据图3-1接线图完成阻抗继电器实验。图3-2 LZ-21方向阻抗继电器实验原理接线图方向阻抗继电器静态特性Zpu = f（j）测试结果如下表3-1所示。表3-1 方向阻抗继电器静态特性Zpu = f（j）测试（条件为：j内=72°，Im=2A，Zset=5W）Upu/V20161210521.51.0j1=j1，+30。203181169163164212228j1=j1，+30。

13、226247264277301306286Zpu1 6+j106.7+j77.6+j47.1+j36+j0.74-j3.42-j0.1Zpu2-1.5+j11-2.8+j9.6-3.0+j8.5-2.9+j5.2-2.1+j3.4-1.7+j1.12）LZ-21型方向阻抗继电器的Zpu.r=f(Im)特性方向阻抗继电器的Zpu.r=f(Im)特性测试结果如下表3-2所示。表3-2 方向阻抗继电器的静态特性Zpu = f（Im）测试（条件为：j内=72°，Zset=5W）Im/A1.51.00.80.60.40.30.2U/VU ­1.31.11.21.11.11.11.1U

14、¯17.212.19.36.63.92.81.7Zpu =Zpu­0.4330.550.750.9171.3751.8332.75Zpu¯5.7336.055.8135.554.8754.6674.253.3整定计算LZ-21型阻抗继电器整定面板说明图如3-5所示。08060402005101500.50432108060402005101500.504321(a) YB整定板示意图 (b) YB副方线圈内部接线图3-3 LZ-21型阻抗继电器整定面板说明图整定值整定步骤如下：（1）要求阻抗继电器阻抗整定值为Zset=5W，实验时设nPT=1，nCT=1，检查电抗

15、变压器DKB原方匝数应为16匝。（ZI=1.6W）（2）计算电压变换器YB的变比，YB副方线圈对应的匝数为原方匝数的32%。（3）在参考图3-3阻抗继电器面板上选择20匝、10匝，2匝插孔插入螺钉。（4）改变DKB原方匝数为20匝（ZI=2W）重复步骤（1）、（2），在阻抗继电器面板上选择40匝、0匝，0匝插孔插入螺钉。表3-3 DKB最小整定阻抗范围与原方线圈对应接线最小整定阻抗范围（欧相）DKB原方绕组匝数DKB原方绕组接线示意图（一个绕组）0.2224140.4424140.6624140.88241411024141.21224141.41424141.61624141.8182220

16、2414图3-4 LZ-21型阻抗继电器实验原理接线图3.4实训结果实训结果如下表3-4所示（段，正常运行方式，AB两相短路，“1”表示动作，“0”表示不动作）。表3-4 LZ-21型阻抗继电器特性测试表短路电阻移相器角度10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%000000000001500000000003011111000004511111111106011111110007511111100009011100000004 三相一次重合闸4.1动作原理现以图4-1为例说明重合闸的工作过程及原理，图中触点的位置相当于输电线路正常工作情况，断路器在合闸位置，辅助触点QF1

17、断开，QF2闭合。DCH-1中的电容C经按钮触点SB1（EF）和电阻4R已充电，整个装置准备动作，装置动作原理分几个方面加以说明。图4-1 单端供电的一次重合闸原理接线图+-1KAMCSBAC11KAMIKT(R)QF29KAM10RR11KAM3接信号SBAB11KAM2KC(L)QF111KAMV11KAM1XB接信号KS1KAMIKAM3KAM12KAM44保护加速17RHLKAM21210119KT1KAMV53R66R34R8KTKT25R79KAMAABC+EFEFSBSBDCH-1(1)断路器由保护动作或其他原因（触点1KAM闭合）而跳闸 此时断路器辅助触点QF1返回，中间继电器

18、9KAM起动（利用10R限制电流，以防止断路器合闸线圈KC(L)同时起动）其触点闭合后，起动重合闸装置的时间元件KT经过延时后触点KT1闭合，电容器C通过KT1对KAM（V）放电。KAM起动后接通了断路器合闸回路（由SB(EF)KAM1KAM(I)KSXB11KAM2KC(L)QF1）KC(L)通电后，实现一次重合闸，与此同时，信号继电器KS发出信号，由于KAM(I)的作用，使触点KAM1、KAM2能自保持到断路器完成合闸，其触点QF1断开为止。如果线路上发生的是暂时性故障，则合闸成功后，电容器自动充电，装置重新处于准备动作的状态。（2）如果线路上存在有永久性故障 此时重合闸不成功，断路器第二

19、次跳闸，9KAM与KT仍同前而起动，但是由于这一段时间是远远小于电容器充电到使KAM（V）起动所必需的时间（1525s）因而保证了装置只动作一次。（3）重合闸装置中间元件的触点KAM1发生卡住或者熔接，为了防止在这种情况下断路器多次合闸到永久性故障的线路上去，用中间继电器11KAM，因为断路器合闸于永久性故障时，触点1KAM再次闭合跳闸回路（由1KAM11KAM(I)QF2KT(R)）11KAM(I)起动，如果KAM1已熔接或卡住，则中间继电器通过11KAM（V）自保持，并通过11KAM3发出信号，其动断触点11KAM2断开了合闸线圈回路，从而防止了断路器多次合闸。（4）手动跳闸 当按下SB(AC)，断路器跳闸。由于SB(EF)已断开，切断了装置的起动回路，避免了断路器发生合闸。（5）手动合闸 （在投入前应先将装置中电容器C放电完毕）当按下SB，接通电容器C的充电回路（由SB(EF)4R）此时如果在输电线路上存在有永久性故障，则断路器很快又被切除，因为电容器来不及充电到使KAM（V）起动所必需的电压，从而避免了断路器发生合闸。当用于双端供电的一次重合闸装置时，应该在回路中串入检查同期及检查无压的接点。