08继电保护实验指导书

1、实验 1 电磁型电流继电器和电压继电器特性实验一、实验目的1.了解继电器基本分类、方法及其结构。2. 熟悉常用电流继电器和电压继电器。3.学会调整，测量电磁型继电器的动作值，返回值和返回系数。4.测量电磁型继电器的时间特性。二、继电器的类型与认识继电器是电力系统常规继电保护的主要元件，它的种类繁多，原理与作用各异。1.继电器的分类继电器按所反应的物理量的不同可分为电量和非电量的两种，属于非电量的有瓦斯继电器，速度继电器。反应电量的种类比较多，一般分类如下：a.按动作原理可分为：电磁型，感应型，整流型，晶体管型，微机型等。b.按继电器所反应的电量性质可分为电流继电器、电压继电器、功率继电器，阻抗

2、继电器、频率继电器等；c.按继电器的作用可分为起动动作继电器、中间继电器、时间继电器、信号继电器等。d.近年来电力系统中已大量使用微机保护，整流型和晶体管型继电器以及感应型，电磁型继电器使用量已有减少。2.常用电流继电器的构成原理DL-30系列电磁型电流继电器常用于电机、变压器和输电线路的过负荷和短路保护中，作为起动元件,只有它首先反应出电流的剧增,由它再起动和传递到保护环节、直至触发断路器跳闸，将故障部分从系统中切除。通过实验对电流继电器的特性、接线方式和整定都有明确的认识。DL-30系列电磁型电流继电器的主要产品有DL-31、DL-32、DL-33、DL-34等。本实验所用的电流继电器为D

3、L-31，最大整定电流为6A、整定电流范围为1.56A。该继电器为磁电式，瞬时动作，磁系统有两个线圈，可根据需要串联或并联，故改变接线方式可使继电器整定范围变化一倍。继电器名牌的刻度值及额定值对于电流继电器是线圈串联的值（以安培为单位），拨动刻度的指针，即可改变继电器的动作值。（原理是改变游丝的反作用力矩）。继电器的动作是这样的：当电流值升至整定值或大于整定值时，继电器动作，动合触点闭合，动断触点断开。当电流降低到0.8倍整定值时，继电器就返回，动合触点断开，动断触点闭合。DL-31型电流继电器内部接线如图1-1所示。 图1-1 DL-31型电流继电器接线图DL-31型电流继电器，按整定值的范

4、围的误差有：每一整定值的误差不大于±6%。继电器刻度极限误差不大于6%。动作值的离散度（变差）不大于6%。对于DL-31、DL-32、DL-33、DL-34型电流继电器的返回系数不小于0.8，最大整定电流为200A的电流继电器的返回系数不小于0.7。在1.1倍动作值时，动作时间不大于0.12S；在2倍动作值时，动作时间不大于0.04S。3.常用电压继电器的构成原理常用的电磁式电压继电器的结构和原理，与电磁式电流继电器极为类似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，有过电压继电器和欠电压继电器，多作成低电压(欠电压)继电器。低电压继电器的动作电压Uop，为其线圈上的使继电器动作的最高电压；其

5、返回电压Ure，为其线圈上的使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压。低电压的返回系数KreUreUop1，其值越接近1，说明继电器越灵敏，一般为1.25。过电压的返回系数KreUreUop1，其值越接近1，说明继电器越灵敏。本实验用DY-32型电压继电器(60V)，其内部接线如图1-2所示。图1-2 DY-32型电压继电器接线图三、电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。实验电路原理如图1-3所示。 11 HL1 开关模拟TA 单相调压器A KA220V N图1-3 电流继电器特性实验原理图实验步骤如下：1. 整定继电器动作值，按图1-3接线，调压器输出指示为0V。2. 检查

6、线路正确后，合上电源开关。3. 调节调压器使电流值缓慢升高，记下继电器动作（指示灯HL1亮）时的电流值，即为动作值。4. 继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯HL1灭）最大电流值，即为返回值。5. 测三组数据，分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。6. 计算整定值的误差、变差及返回系数7. 将结果填入表1-1中表1-1 动作值，返回值测试线圈接法动作值返回值线圈串联123平均值误 差整定值 变差返回系数线圈并联123平均值误 差整定值 变差返回系数四、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（以过电压继电器为例）。实验

7、原理图如下图1-4所示。(模拟PT)单相调压器11AVA HL1 开关A KV220V N图1-4 电压继电器特性实验原理图实验步骤如下：1. 整定继电器动作值，按图1-4接线，调压器输出指示为0V。2. 检查线路正确后，合上电源开关；3. 调整调压器使电压缓慢升高，记下继电器动作（指示灯HL1亮）时的电压值，即为动作值；4. 继电器动作后，再调节调压器使电压缓慢下降，记下继电器返回（指示灯HL1灭）时的电压值，即为继电器的返回值；5. 测三组数据，分别计算动作值和返回值的平均值，即为过电压继电器的动作值和返回值；6. 计算整定值的误差、变差及返回系数；7. 结果填入表1-2中 表1-2 动作

8、值，返回值测试 动作值 返回值 1 2 3 平均值 误差整定值 变差返回系数五、电压继电器动作时间测试实验实验原理如图1-5所示。停止11 开关电秒表(模拟PT)单相调压器A KVAVA 启动220V N QS2 图1-5 电压继电器动作时间测试实验原理图实验步骤如下：1. 按图1-5接线，调压器输出指示为0V，整定继电器动作值。2. 检查线路正确后，合上电源开关。3. 打开电秒表电源开关，工作选择开关置“连续”。4. 调整调压器使电压匀速升高，约超过继电器动作值1.21.5倍。5. 合上备用刀闸（QS2），电秒表显示的时间即为动作时间。记下该值，然后复位。6. 测3组数据，计算平均值即为电压

9、继电器动作时间值，结果填入表1.3中。表1.3 电压继电器动作时间测试时间123平均值T六、注意事项1.正确联接电流继电器电流线圈、电压继电器电压线圈的两种联接方式，并明确不同联接时的整定范围。2.电流继电器的电流线圈只允许短时间通入大电流。七、思考题1.电磁型电流继电器和电压继电器在结构上有什么异同点？2.如何调整电流继电器、电压继电器的返回系数？3.DL型电流继电器的动作电流的调整方法有哪几种？4.过电压继电器和欠电压继电器有何区别？5.如果要测试电流继电器动作时间测试实验应如何做?画出实出原理图并进行测试.实验2 线路的定时限过电流保护实验一、实验目的1. 掌握定时限过电流保护的整定原则

10、与方法；2. 明确定时限保护装置中信号继电器、中间继电器的应用与作用；3. 理解供配电系统中组成的定时限过电流保护线路及其保护原理；4. 学会自我设计电路原理图，并分析判断运行结果的正确性。二、定时限过电流保护简要说明电力系统的发电机、变压器和线路等电气元件发生故障时，将产生很大的短路电流，而且，故障点距离电源愈近，短路电流愈大。所以，继电保护装置根据故障电流大小而动作的电流继电器和其他电器元件构成过电流保护和速断保护。当故障电流超过它们的整定值时,保护装置就动作，使断路器跳闸，将故障从系统中切除。其中常用的一种是过电流保护就是定时限过电流保护。定时限保护是指继电保护的动作时间(时限)固定不变

11、，与故障电流的大小无关。定时限保护的时限由时间继电器获得的，它的时限根据保护要求来整定。定时限过电流保护一般采用两段式保护。通常由电磁型电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器构成。实际电力运行中的变压器定时限过电流保护与线路定时限过电流保护的原理接线如图3-1所示。在图3-1中，继电器l、2、3、7构成无时限过电流保护，继电器4、5、6、8构成定时限保护。电流继电器作为起动元件，首先反映出电流的剧增。当过载时，LH(TA)二次电流I2大于继电器动作电流时，首先继电器4或5动作，其次6动作，在整定的时限后8动作，发出信号的同时，最后动作于断路器的跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸，切断故障。当

12、发生短路时，LH(TA)二次电流I2大于继电器动作电流时，继电器1或2动作，接着3 动作；然后7动作发出信号同时动作于断路器跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸、切除故障。本实验拟定为两级定时限过电流保护，其简化原理示意图(只示意继电器动作顺序)如图3-2所示。从图3-2可以看出其保护原理和保护组成的环节所用的继电器基本上是相同的。QFYR图3-1 定时限过电流保护原理接线图 1、2、4、5为电磁型电流继电器；3为中间继电器;6为时间继电器；7、8为信号继电器；9、10为跳闸连接片；11为电流试验端子YR2YR1I.>I KA1 KT1 KS1 KM1 KA2 KT2 KS2 KM2 QF1 W

13、L1 QF2 d WL2 图3-2 两级定时限过电流保护简化示意图三、实验内容l. 在没有对实验台供电的前提下，按图3-3正确连接实验电路，并反复检查是否接线有误。2. 核查单相调压器置“0”输出位置。模拟WL1阻抗的RP1调至较小值(逆时针方向调节，但不要调到底，约RP1值的1/31/4)，而模拟WL2阻抗的RP2则调至较大值(顺时针方向调节，约RP2值的2/33/4)。3. 闭合总电源开关，按起动按钮，对实验装置台供电。调节单相调压器，使电流表通过的电流为2A，此电流假定为通过电流继电器KA1和KA2的最大负荷电流 ILmax，按停止供电按钮断电。计算最大负荷电流公式为 ILmax=（Kw

14、/Ki）ILmax，其中Kw-为电流继电器KA1和KA2的结线系数。接线系数有三种情况：两相两继电器式结线属相电流结线。在一次电路发生任何相间短路时，Kw =l，即保护灵敏度都相同。两相一继电器式结线，即两相电流差结线或两相交叉结线，当一次电路发生三相短路时，。KA1、KA2为电流继电器；KT1、KT2为时间继电器；KS1、KS2为信号继电器；KM1、KM2为中间继电器；HL1、HL2为模拟跳闸灯图3-3 两级定时限过电流保护实验电路当装有电流互感器的A、C两相短路时，。而当A、B两相或B、C两相短路时，这里B相未装电流互感器。Ki-为电流互感器的变流比。4. 整定计算KA1和KA2的动作电流

15、：不仅动作电流IOP要躲过ILmax ，而且返回电流Ire也要躲过ILmax，因此式中Krel-可靠系数，取1.2。（DL型电流继电器取1.2，GL型电流继电器取1.3。）Kre-继电器的返回系数，取0.8。于是，动作电流应为。根据内容3中的要求，通过的电流为2A，即，故。5. 整定KT1和KT2时间继电器的动作时间。先拟定将KT2整定为0.7S（两级定时限过电流保护，后一级取0.7S），为了保证前后两级保护装置动作的选择性，按“阶梯原则”进行整定，前一级保护动作的时间t1，应比后一级保护中整定的时间t2 要大一个时间级差t。一般t取0.50.7S)。故当t1取0.7S，t取0.6S时，则KT

16、l整定取t1= t2+t=0.7+0.6=1.3S。6. 将RP2逆时针方向调小阻值，以模拟线路WL2首端K处发生三相短路。7. 合上单相电源开关对实验装置供电后, 按下启动按钮同时观察前后两级保护装置的动作情况及HL1、HL2二指示灯点亮的顺序。四、注意事项 1.认真细致读懂实验电路，特别注意各个继电器的线圈接线端子及其触点的接线端子,千万不要弄错。 2.注意继电器的触点端子是串接在哪一个继电器的动作线圈。 3.接线时要分步完成，并且先接串联、后并联。五、思考题1.定时限过电流保护动作电流、动作时限的整定原则是什么? 如何计算?如何整定?2.在实际运行线路中，在后一级保护动作使断路器跳闸后，

17、前一级保护动作会不会使其断路器紧接着跳闸? 为什么?3.在什么情况下，后一级保护启动，前一级保护动作也会使其断路器跳闸？实验3 三相一次重合闸装置1实验目的1）熟悉JCH-4A三相一次重合闸装置的工作原理及构造。2）了解JCH-4A三相一次重合闸装置的用途及使用意义。3）掌握JCH-4A三相一次重合闸装置单侧电源系统与双侧电源系统中的两种接线方法。4）了解JCH-4A三相一次重合闸装置的主要技术参数。5）学会正确使用三相一次重合闸装置的方法。2实验器材1）JCH-4A三相一次重合闸装置部件 1台2）指示灯部件 1台3）瓷盘变阻器 2台4）220VDC直流电源（实验台上配备）5）220VAC交流

18、电源（实验台上配备，可以通过实验台右下角单相220VAC电源“启动”按钮，停止按钮控制）6）交流电压表 1只7）实验导线若干3实验内容1）JCH-4A型三相一次重合闸装置的工作原理及构造。 JCH-4A型三相一次重合闸装置采用A11，JK-1两种壳体，前盖材料为透明的有机玻璃，可清楚地观察到产品的动作准备情况（发光管指示）以及整定值，卸下前盖，可方便地进行整定，拔出机芯，可方便地进行了维护。 工作原理如图1，装置由充放电回路，准备指示回路，启动回路（时间回路），控制电路及动作保持回路构成。稳压管V1对控制回路的电源稳压。充电回路由阻容RC构成，当充电15-25S后，准备指示回路动作，发光管LE

19、D发光，装置处于准备状态。中间继电器由+220V电源和限流电阻组成的驱动回路驱动，用控制回路控制其动作与否，时间回路由振荡器，分频计数器及三位拔盘等构成。当重合闸启动时，接通时间回路的电源，经延时（三位拔盘整定）后，接通中间继电器的控制回路，使中间继电器动作，并通过一付触点与电流线圈构成自保持回路，此保持状态直到保持回路断开。保持电路恢复时间17-22SSJSJZJL+L-ZJ1ZJ2接合闸线圈接后加速继电器 图1产品原理图片 装置的基本功能实现及工作过程如图2。 a）手动合闸：在投入前应将装置放电（端子3、6短接一次）完毕。当手动合闸时KK1接通对充电回路的电容器充电，此时如果输电线路存在故

20、障，则断路器很快又被切除。由于电容器充电时间短没有达到门坎电压，中间继电器控制回路不能接通，避免了断路器发生重合闸。若线路正常，则经15-25S后电容器充满电，装置准备动作。b）断路器由保护动作或其它原而跳闸：此时断路器的辅助触点DL1返回接通，启动SJ，经延时后，接通中间继电器控制电路；ZJ（V）动作后，接通断路器合闸电路系统（L+ KK1 端子 ZJ1 ZJ （I） XJ QP TBJ2 DL2 HC L-）HC通电后，实现一次重合闸，与此同时XJ发出信号。由于ZJ（I）的作用，ZJ1能保持直到断路器完成合闸，其辅触点DL2断开为止，如果线路上是瞬间故障，则重合闸成功后，电容器自行充电，经

21、15-25S后，装置重新处于准备动作状态。c）手动跳闸：手动跳闸时，KK1断开，切断了产品的启动回路，从而避免了断路器的重合闸。d）线路上存在永久性故障，此时经一次重合闸后，断路器第二次跳闸（重合闸不成功），SJ仍启动，但这段时间小于恢复时间（15-25S）不能接通控制电路使ZJ（V）动作，因而保证装置动作一次。 (2)JCH-4A三相一次重合闸装置的主要技术参数。a） 额定电压直流220Vb） 合闸保持直流0.25Ac） 一次重合闸的恢复时间在额定电压下15-25Sd）3)JCH-4A三相一次重合闸装置实验接线如图3接线前将单相220VAC电源开关QS2关上.4、实验步骤1） 首先将三相一次

22、重合闸装置的透明罩拿下，整定重合闸装置的重合启动时间。整定的方法：延时计算公式：t=10×m+20,式中t-延时时间（ms）,m-拔盘数值。由于上式可得m=t/10-2，如果整定为t=0.5S，则m=48，将拔盘数字拔到48，再将打开的透明罩盖上复原。2） 由于ZJ（I）触头的保持电流为0.25A，直流电源的电压为220V，所以将边上的4个2K电阻并起来成500欧再串一个100欧电阻就可以电流为0.4A左右(或将1只中间继电器KA1，串联起来，因为中间继电线包电阻是1K)。3） 按下实验台右下角单相220VAC交流电源开关QS合上，交流电压表V有220VAC交流电压，即表明三相一次重

23、合闸装置已加上220VDC直流工作电源。4） KK5按下将装置中的电容器的电放掉，DL钮子开关放在分闸状态，然后将KK1钮子开关搬到合闸位置，按下按钮KK3，指示灯DHC点亮，手动合闸信号送出实现手动合闸，然后将DL钮子开关放到合闸状态，如果线路中存在永久性故障，合闸后又很快分闸，再将DL钮子开关搬到分闸状态，完成上述操作不要超过10S钟，此时准备就绪指示灯LED未亮，经过整定时间t=0.5后，指示灯DHC仍未点亮，接着搬下KK1使它在跳闸位置，此段时间内准备就绪指示灯LED都未亮，整个操作过程时间必须小于15S，说明手动合闸后由于线路中有故障，三相一次重合装置不会重合。5） 手动合闸后如果线

24、路正常，经过15-25S准备重启动指示灯LED点亮，这时如果线路出现故障，保护动作、断路器跳闸：将DL钮子开关搬到分闸状态位置，经整定时间t=0.5S后，指示灯DHC、DJSJ同时点亮，此时准备再启动重合指示灯灭，说明重合装置送出合闸信号，实现重合闸。如果不是线路，不是瞬间故障而是永久性故障，则重合后又迅速跳闸，再将DL钮子开关搬到分闸状态，完成上述操作时间应小于10S，经过整定启动时间t=0.5S后，指示灯DHC、DJSJ不在点亮，接着搬下钮子开关KK1，完成此上所有操作不要超过15S钟，实现重合闸装置只合闸一次。6） 手动跳闸将DL钮子开关搬到合闸位置状态,按下手动跳闸按钮KK4、DL3指

25、示灯点亮，发出跳闸信号，搬下钮子开关KK1、DL钮子开关搬到跳闸位置，经过整定重合时间t=0.5S后，指示灯DHC、DJSJ不在点亮，说明重合闸装置手动跳闸后不再启动重合闸。5、注意事项1） 实验前必须确认实验台上的各种电源控制及输出正常。2） 严禁带电插拔实验导线。3） 本实验必须要正确的操作实验中的按钮开关及接线。6、问题与思考JCH-4A型三相一次重合闸装置主要用于电力系统二次回路中，作为实现三相一次重合闸的主要元件，本实验中给出了单侧辐射式电源系统的外部接线图，你能画出双侧供电源系统的外部接线图吗？在二次保护线路中，如果装置中中间元件触点ZJI卡住或熔接用什么方法防止断路器多次重合闸呢

26、？实验4 微机过电流保护一、实验目的1 掌握过电流保护的原理和整定计算方法。2 熟悉过电流保护的特点。3 了解微机线路保护的工作原理及使用方法。二、基本原理在图16-1所示的单侧电源辐射形电网中，线路L1、L2、L3正常运行时都通过负荷电流。当d3处发生短路时，电源送出短路电流至d3处。保护装置1、2、3中通过的电流都超过正常值，但是根据电网运行的要求，只希望装置3动作，使断路器3QF跳闸，切除故障线路L3，而不希望保护装置1和2动作使断路器1QF和2QF跳闸，这样可以使线路L1和L2继续送电至变电所B和C。为了达到这一要求，应该使保护装置1、2、3的动作时限t1、t2、t3需要满足以下条件，

27、即t1>t2>t3三、整定计算动作电流 在图16-1所示的电网中，对线路L2来讲，正常运行时，L2可能通过的最大电流称为最大负荷电流Ifh·max，这时过电流保护装置2的起动元件不应该起动，即动作电流Idz>Ifh·max L3上发生短路时，L2通过短路电流Id，过电流保护装置2的起动元件虽然会起动，但是由于它的动作时限大于保护保护装置3的动作时限，保护装置3首先动作于3QF跳闸，切除短路故障。 故障线路L3被切除后，保护装置2的起动元件和时限元件应立即返回，否则保护装置2会使2QF跳闸，造成无选择性动作。故障线路L3被切除后再投入运行时，线路L2继续向变

28、电所C供电，由于变电所才C的负荷中电机自起动的原因，L2中通过的电流为KzqIfh· max ( Kzq为自起动系数，它大于1，其数值根据变电所供电负荷的具体情况而定），因而起动元件的返回电流If应大于这一电流，即If>KzqIfh·max (16-1)由于电流继电器（即过流保护装置的起动元件）的返回电流小于起动电流，所以只要If>KzqIfhmax的条件能得到满足，Idz>Ifh·max的条件也必然得到满足。不等式（16-1）可以改写成为以下等式If = KkKzqIfh·max (16-2)在式（16-2）中，Kk为可靠系数，考虑到

29、电流继电器误差和计算误差等因素，它的数值取1.151.25。因为返回电流与动作电流的比值称为返回系数，即 或 将式（5-2）代入上式，就得到过电流保护动作电流的公式 (16-3)根据上式求得一次侧的动作电流。如果需要计算电流继电器的动作电流Ijdz，那么还需计及电流互感器的变比nLH和接线系数Kjx。电流继电器动作的计算公式为 (16-4)2灵敏度过电流保护装置的灵敏度用起动元件（即电流继电器）的灵敏系数K1m的数值大小来衡量。它是指在被保护范围末端短路时，通过电流继电器的电流Ij·d与动作电流Ijdz的比值，即 (16-5)计算时需要考虑以下几点：（1）在计算过电流保护的K1m时，

30、应选用最小运行方式。（2）对保护电网相间短路的过电流保护来说，应计算两相短路时的K1m。（3）接线方式对K1m也有影响。（4）要求在被保护线路末端短路时K1m1.5。3动作时限为了保证保护的选择性，电网中各个定时限过电流保护装置必须具有适当的动作时限。离电源最远的元件的保护动作时限最小，以后的各个元件的保护动作时限逐级递增，相邻两个元件的保护动作时限相差一个时间阶段t。这样选择动作时限的原则称为阶梯原则。t的大小决定于断路器和保护装置的性能，一般t取0.5S。四、实验内容与步骤按图接好线1开通电源，参照说明书设定保护电流，段位5A时限为0秒，段保护电流为1.5A。时限也为0秒，其它都闭锁。（设

31、定数值仅供参考）2调节任一相对应变阻器使电流大于设定电流，跳闸灯亮，装置后面端子n35与n36 常开通。根据情况并可做一相实验和二相实验，因为每一相实验原理与方法是一样的。实验动作以后需要复位以后才能进行新的实验，复位方法是按“”键两秒钟。实验完毕关掉电源，整理好实验导线实验5 微机无时限电流速断保护（一） 实验目的1. 掌握无时限电流速断保护的原理、计算和整定的方法。2. 熟悉无时限电流速断保护的特点。（二） 基本原理在电网的不通地点发生相通短路时，线路中通过电流的大小是不同的，短路点离电源愈大，短路电流就愈小。此外，短路电流的大小与系统的运行方式和短路种类也有关。在图17-1中：表示在最大

32、运行方式下，不同地点发生三相短路时的短路电流变化曲线；表示在最小运行方式下，不同地点发生两相短路时的短路电流变化曲线。 如果将保护装置中电流起动元件的动作电流Idz整定为：在最大运行方式下，离线路首端Lb·max·3处发生三相短路时通过保护装置的电流，那么在该处以前发生短路，短路电流会大于该动作电流，保护装置就能起动。对在该处以后发生的短路，因短路电流小于装置的动作电流，故它不起动。因此，Lb·max·3就是在最大运行方式下发生三相短路时，电流速断的保护范围。从图17-1可见，在最小运行方式下发生两相短路时，保护范围为Lb· max·2，它比Lb·max·3来得小。如果将保护装置的动作电流减小，整定为Idz，从图17-1可见，电流速断的保护范围增大了。在最大运行方式下发生三相短路时，保护范围为Lb·max·3；在最小方式下发生两相短路时，保护范围为Lb