供配电技术实验

1、第一部分 实验装置使用说明一、微机线路保护接线图微机线路保护接线总图二、微机变压器保护接线图微机变压器保护接线总图实验一 模拟电力系统正常、最大、最小运行方式一实验目的理解电力系统的运行方式及其对继电保护的影响。二、实验原理在电力系统分析课程中，已学过电力系统等值网络的相关内容。可知输电线路长短电压级数网络结构等，都会影响网络等值参数。在实际中，由于不同时刻投入系统的发电机变压器数有可能发生改变，高压线路检修等情况，网络参数也在发生变化。在继电保护课程中规定：通过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为系统最大运行方式，此时系统阻抗为最小。反之，当流过保护安装处的短路电流为最小时的运行方式称为

2、系统最小运行方式，此时系统阻抗最大。由此可见，可将电力系统等效成一个电压源，最大最小运行方式是它在两个极端阻抗参数下的工况。作为保护装置，应该保证被保护对象在任何工况下发生任何情况的故障，保护装置都能可靠动作。对于线路的电流电压保护，可以认为保护设计与整定中考虑了两种极端情况后，其它情况下都能可靠动作。三实验内容及步骤开始实验前请认真观察实验台布局，正确使用实验台。1按“微机变压器保护接线总图”和“微机线路保护接线总图”进行实验接线。2合上三相和单相空开电源，按下“启动”按钮 ，启动控制屏。调节系统调压器，使系统电压达到105V。3合上断路器QF1、QF2、QF3，将短路时间设置为40S。将短

3、路电流调到最小位置，系统运行方式打到“最小”档。4按下SBa、SBb、SBc，设置系统三相短路，短路点区域设置为“线路”，按下“投入”按钮投入短路电流。在微机线路保护装置的“采样数值”菜单下观察短路电流，记录下短路电流值（由于三相短路时，电流是平衡的，所以记录下平均值）。通过B母线电压表观察母线残余电压，记录下实验数据填入表1-1。将系统运行方式分别打到“正常”档和“最大”档，记录下短路电流和残余电压。期间如果短路时间继电器动作，可以复位投入按钮，从新投入。也可以把短路时间设置长一点。5复位“投入”按钮，复位“线路”按钮，复位“SBa、SBb、SBc”退出短路电流。断开断路器QF3、QF2、Q

4、F1，将系统调压器调到最小位置。按下“退出”按钮，关闭单相和三相空开电源。结束实验。四、实验报告1根据附录的计算模型，计算各种运行方式下，三相短路时短路电流的理论值。2将计算数据和实验中的记录数据填如入下表。3分析数据，说明运行方式是如何影响残余电压和短路电流。4分析运行方式对电流电压保护的影响。表1-1线路首段【三相短路】项目实 测 值计 算 值最大方式正常方式最小方式最大方式正常方式最小方式残余电压短路电流附：计算三相短路时的短路电流和母线残余电压。计算公式：实验二 模拟系统短路一实验目的1掌握输电线路相间短路电流和残余电压的计算。2了解输电线路短路的各种形式。3通过比较实验数据对比和了解

5、各种形式的短路危害。二实验原理输电线路的短路故障可分为两大类：接地故障和相间故障。在这里只对相间短路的情况进行研究，因为理解了相间故障的保护原理后，再学习接地保护就变得较简单。基于中性点运行方式是一个综合性问题，它与电压等级单相接地电流过电压水平等因素有关，因而它直接影响输电线路的接地保护形式。另外，即使知道接地故障发生在哪一点，也很难精确计算其短路电流；因为这还涉及短路接地处的接地电阻中性点运行方式等问题，所以在后续的接地短路实验中基本上很难进行精确的计算。一般以零序电流零序电压接地阻抗或装设绝缘监察装置等来判断故障。在装置整定方法上与相间短路有相通之处，只是判断故障的依据不同。这一点希望大

6、家能理解到。三实验内容与步骤1按“微机变压器保护接线总图”和“微机线路保护接线总图”进行实验接线。2按前面实验所述方法开启实验设备，并把两台微机保护装置中的各项保护退出，运行方式设置为最小。短路时间设置为60S，期间如果短路时间继电器动作，可以复位短路投入按钮，从新投入即可。3将系统电压调到105V，闭合断路器QF1、QF2、QF3。短路电流调到最大位置，运行方式打到“最小”。4按下SBa、SBb、SBc，设置系统三相短路，短路点区域设置为“线路”，按下“投入”按钮投入短路电流，记录短路电流。将短路电流调到最小位置，记录短路电流大小。5将运行方式打到“正常”档，记录短路电流在最小位置时的电流。

7、将短路电流调到最大位置，记录短路电流大小。将运行方式打到“最大”档，按照上述方法测量在最大，最小位置时的短路电流。6复位“投入”按钮，复位“SBc”按钮，按下“投入”按钮，设置系统两相短路，按照上述过程记录“最大”、“最小”、“正常”运行方式下短路电流的最大最小值。7复位“投入”按钮，复位“线路”按钮，复位“SBa、SBb、SBc”退出短路电流。断开断路器QF3、QF2、QF1，将系统调压器调到最小位置。按下“退出”按钮，关闭单相和三相空开电源，结束实验。四实验报告1计算两相短路和三相短路时的短路电流和母线残余电压。计算公式：三相短路时： 两相短路时：系统次暂态相电势；系统电抗；被保护线路每公

8、里电抗；被保护线路的全长。注：在实验计算中，直接用模拟线路电抗值代入。2将计算值和实测值填入下表表2-1项目最大运行方式正常运行方式最小运行方式最大值最小值最大值最小值最大值最小值三相短路两相短路实验三 系统正常运行及不平衡电流的测量一、实验目的1掌握纵联差动或消除其影响的措施。2掌握微机保护装置的使用和参数设置方法。二、实验原理实现变压器纵联差动保护的主要问题是减小不平衡电流及其对保护的影响。产生不平衡电流原因主要有如下几种：1电流互感器的计算变比与实际变比不同引起的不平衡电流。2变压器两侧电流相位不相同而产生的不平衡电流。3变压器各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流。4励磁涌流引起的不

9、平衡电流。在微机保护中，由于软件计算的灵活性，允许变压器各侧CT二次都采用Y型接线。在进行差动计算时由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准和电流补偿。应该注意的是微机型差动保护装置还要求各侧差动CT均按照同极性接入,即各侧电流均以流入或流出变压器为正，只有这样的接线才能保证软件计算正确。主变压器的各侧CT二次按Y型接线，由软件进行相位校准后，由于变压器各侧额定电流不等及各侧差动CT变比不等，还必须对各侧计算电流值进行平衡调整，才能消除不平衡电流对变压器差动保护的影响。三、实验步骤1按“微机变压器保护接线总图”进行实验接线，将电流互感器TA3,TA4二次端短接。2合上三相和单相空开电源，按下“启动

10、”按钮 ，启动控制屏。调节系统调压器，使系统电压达到105V，短路电流大小调到最小位置，系统运行方式打到“正常”档。3合上断路器QF1、QF2、QF3，短路点区域选择为“区外”，设置系统三相短路，记录高压侧短路电流IA、IB、IC，低压侧短路电流Ia、Ib、Ic，差动电流电流DIa、DIb、DIc。复位短路电流，将微机变压器保护的 侧主变接线设为三角形，侧主变接线设为星形，投入短路电流，记录高压侧短路电流IA、IB、IC，低压侧短路电流Ia、Ib、Ic，差动电流电流DIa、DIb、DIc。4复位短路电流“投入”按钮，退出微机变压器保护的侧、侧设置，“ 将短路点区域选择为“区内”，重复步骤3.5

11、按正确顺序使微机保护装置和控制屏退出运行，结束实验。认真总结实验结果，仔细填写实验报告。四、实验报告1将实验数据填入下表3-1短路类型高压侧低压侧差动电流IAIBICIaIbIcDIaDIbDIc区外不投区外投区内不投区内投2根据上述数据，说明微机保护装置在相位和电流补偿的功能上，与传统差动继电器相比，有什么优点？*综合设计实验四 阶段式过电流保护一实验目的1掌握阶段式电流保护的原理和整定计算方法。2熟悉阶段式电流保护的特点，理解各段保护间的配合关系。3通过实验观察、分析三段式电流保护各段的保护范围。4理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图。二实验原理1阶段式电流保护的构成无时限电流速断只

12、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，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构成的一整套输电线路的阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。图4-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合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。例如线路变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保

13、护装置，叫做二段式电流保护。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4-1。（a）原理图 （b）展开图图4-2 三段式电流保护接线图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t1I

14、II = 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。2阶段式电流保护的电气接线图4-2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

15、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。各段整定原理和整定值计算，在后面线路模型及整定值计算中已经作过深入研究，这里不再赘述。三实验步骤1按照实验接线总图接线，按照实验一项目中的步骤2的顺序启动控制屏。运行方式设置为“正常”2闭合断路器QF1、QF2、QF3，使线路带电，将短路时间调为20S。微机线路保护装置的设置如下表6-1、6-2、6-3、6-4。表4-1 保护装置投退定值整定表（其它项保护功能退出）保护序号定值符号保 护 名 称整定范围备注01I1TT电流段保护投入04I4TT电流段保护

16、投入07I7TT电流段保护投入表4-2 保护装置交流参数整定表定值序号定值名称定值符号整定值整定范围备注1CT变比CT10000000-9999整定值/10002PT变比PT1000000-99993零序CT变比CT010000000-99994零序PT变比PT01000000-99995母线PT接线MPTJX星形星形、三角形6线路PT接线XPTJX星形星形、三角形表4-3 保护装置数值定值整定表定值序号定值符号定值名称整定值整定范围备注01I1电流段定值0.02-9.50A02I2电流段定值0.02-9.50A03I3电流段定值0.02-9.50A表4-4 保护装置时间定值整定表定值序号定值

17、符号定值名称整定值整定范围备注2 T2电流段时间定值 0.5S 3 T3电流段时间定值 3.0S3短路类型选择为“线路”，在短路电流最小的情况下设置系统三相短路，注意哪一段动作。复位短路“投入”按钮，退出电流保护的段，重新在短路电流最小的情况下设置系统三相短路。观察是哪段保护动作，动作时间与前一种情况对比较。4复位短路“投入”按钮，重新投入电流保护的段，在短路电流最大的情况下设置系统三相短路，注意保护哪一段动作。会有什么现象。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。5断开保护装置的跳闸压板，重复3、4两步，注意出现什么情况。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。6退出电流

18、保护I段只投、段，模拟XL1段线路短路电流最大位置时保护I段拒动。注意会出现什么情况。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。7复位“投入”按钮，复位“线路”按钮，复位“SBa、SBb、SBc”退出短路电流。断开断路器QF3、QF2、QF1，将系统调压器调到最小位置。按下“退出”按钮，关闭单相和三相空开电源，结束实验。四实验报告1按照实验模型，计算各保护各段保护整定值。2将各种故障时的实验结果分别填入以下各表4-1：步骤3的实验现象步骤4的实验现象步骤5的实验现象步骤6的实验现象附录二保护整定计算系统阻抗为14、18、22分别对应最大、正常、最小运行方式，变压器后有20的固定线路阻抗，防止在短路电流过大和变压器二次端短路。短路电阻的大小为40。计算电压为线电压100V；线路最大负荷电流是0.25A，可靠系数KKI =1.2、KKII=1.1、KKIII=1.15；自起动系数取1.5；