过流保护与三相自动重合闸装置综合实验

1、过流保护与三相自动重合闸装置综合实验一、概 述以上各实验中，我们学习了各种常规继电器、特殊继电器的结构、原理、电气特性，以及由它们所组成的各种保护电路、信号回路。并通过大量实验训练，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、信号回路就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

2、所启发，并让学生认真思考如何将所学的各种继电保护电路、信号回路、自动重合闸装置等内容进行科学组合，构成综合实用的保护体系。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、实验目的熟悉过流保护与三相自动重合闸的电路原理，实际接线，逻辑功能, 掌握其基本特性和实验整定方法。三、原理说明 三相自动重合闸主要由DH-3型重合闸继电器、跳跃闭锁继电器TBJ、加速继电器JSJ、信号继电器XJ、切换片QP等元件所组成。 DH-3型重合闸继电器为一只组合式继电器，内中包括一只时间元件SJ、一只中间元件ZJ、一只电容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

3、等，见图231虚线框内所示。线路断路器控制开关采用小型控制开关（），其接点动作图见表231（为了提高实验效果，便于分析各种工作状态，本实验设计采用单接点转换开关分别替代控制开关的各对接点，见ZB19组合挂箱）。 1、实验原理 三相自动重合闸采用“不对位”启动方式利用控制开关触点KK12-9与断路器触点QF3“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，KK129触点断开，虽然QF3在断路器跳闸后闭合，SZCH也不起动。 事故跳闸时：控制开关处于“合闸后”位置，KK12-9闭合，故在断路器跳闸后QF3触点接通而使SZCH起动。 利用电容C充电时间较长实现SZCH只动

4、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1520s，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SZCH不会第二次合闸。 手动跳闸时闭锁SZCH 利用KK10-9在“跳闸后”位置时闭合，构成电容经C经6R和KK10-9放电回路，实现手动跳闸时闭锁SZCH。 SZCH动作时间的整定 可根据计算确定的重合闸时间，利用时间元件SJ来整定SZCH动作时间常数。 自动复归 利用断路器辅助触点QF1在动作后自动切断ZJ自保持电流线圈，使SZCH复归；QF3触点使SJ复归；电容C重新充电，经1520s，SZCH又处于准备状态。 与继电保护的配合 在SZC

5、H发出重合闸脉冲的同时，重合闸触点ZJ3使加速继电器JSJ励磁，由JSJ触点实现后加速保护。（根据需要也可实现前加速） SZCH的试验及动作信号 利用切换片QP可将出口切至试验信号灯BD，进行SZCH完好性试验。 电路能灵活地投切SZCH. 利用BK开关可方便的投入使用SZCH或撤出SZCH SZCH动作时由信号继电器XJ发出信号。2、动作过程准备状态 在断路器投入之前，控制开关KK10-9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 R6RUc- Uz R6R +R4R式中，Uz-直流操作电源电压（本实验为220V）因R6RR4R（R4R约为几

6、兆欧，而R6R只有几百欧），故Uc0。 在断路器合闸后，控制开关接点KK10-9处于“合后”断开位置，电容C即开始充电，经1520秒充足电，SZCH处于准备状态，信号灯XD亮。 SZCH动作过程断路器因线路事故跳闸，其辅助触点QF3闭合。因控制开关处于“合后”位置，KK12-9接通。符合“不对位原则”，故SZCH起动。首先时间继电器SJ励磁。SJ1瞬时断开触点用于自动接入电阻5R，降低SJ线圈电流，保证SJ线圈的热稳定；SJ2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ZJ动作，发出重合闸脉冲。重合成功之后，由断路器辅助触点QF1和QF3分别使ZJ、SJ复归；电容C重新充电，再次处于

7、准备状态，完成一个重合闸循环。ZJ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，则ZJ一旦动作，就能保证命令执行。在重合闸出口回路使用ZJ1、ZJ2多触点串联，是为增强断弧能力，防止触点粘接。 SZCH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SZCH与保护配合采用ZCH后加速保护，则第二次跳闸是瞬时的。断路器再次跳闸后，SZCH启动回路再次接通，SJ又再次启动，其延时闭合触点又接通C对电压线圈ZJ放电回路，但这时C充电不足，故SZCH不

8、动作。要指出的是：虽然SJ2闭合时，直流操作电源电压会经过4R、SJ2、ZJ电压线圈形成通路，但由于4R阻值很大（约几兆欧），而ZJ电压线圈电阻只有几千欧，ZJ电压线圈承受分压值很小，故ZJ不会动作。3、参数整定(1)、重合闸动作时限重合动作时限,原则上越短越好, 但必须满足以下要求: 大于故障点反游离时间, 即:tdz+ thz > tyL 或tdz= tyL - thz+t (231)式中：tdz -重合闸动作时限 tyL -故障点去游离时间 thz -断路器合闸时间 t -时间裕度,一般取0.30.4秒. 大于断路器绝缘恢复具备再次合闸时间, 即: tdztzb·c 或

9、tdz=tzb·c + t (232)式中 tzb··c-断路器绝缘恢复具备重合所需时间, 包括触头周围绝缘油绝缘强度的恢复和操作机构复原所需时间. 大于本线路电源侧最大动作时限的继电保护时间, 即 tdz+ thz > tf 或tdz= tf+ thz+t (23 3)式中 tf-最大动作时限的线路保护的返回时间; thz-见式(231). 大于环形网或平行线路对可靠地切除故障所要求时间,即tM·zx+ ttz·M+ thz·M+tdz> tN·zd+ttz·N+tyL或tdz=tN·zd+

10、ttz·N+tyL-( tM·zx+ ttz·M+ thz·M)+ t (234)式中t N·zd -线路对侧(N侧)保护最大时限, 可取第II.段保护时限0.5秒;tM·zx-线路对侧(M侧)保护最小时限, 可取第.I段保护时限;ttz·M ttz·NM、N侧断路器跳闸时间;thz·M-M侧断路器合闸时间;tyL-故障点反游离时间;t -时间裕度.【实例】假设输电线路两侧均采用相同的油断路器, 断路器的工作参数: ttz =0.1s, thz=0.8s, tyL=0.2s, t=0.4s重合闸动作时间为

11、tdz= 0.5 + 0.1+ 0.200.10.8 +0.4= 0.3s为可靠地切除故障,提高重合闸成功率,单侧电源SZCH的动作时限一般取0.81.5s, 因此本实验重合闸动作时间整定1.5s。( 2 )、重合闸复归时间重合闸复归时间是指电容C充电到继电器ZJ动作电压所需的时间。其必须满足以下要求: 、重合失败，由后备保护再次跳闸，不会发生第二次合闸，由下式条件保证，即:tdz·j +ttz+tdz+thz<tf (235)式中tdz·j后备保护动作最大时限;tdz重合闸动作时间;ttz断路器跳闸时间;thz断路器合闸时间;tf SZCH复归时间. 重合成功之后不

12、久，线路又发生新的故障，将进行新的一轮跳闸重合闸循环。从第一次重合至第二次重合应有一定的时间间隔，保证断路器分断能力确以恢复。一般取tf=1520秒即可满足。该参数由下式计算得出： 【实例】设直流电源电压Uz=220V，ZJ动作电压Udz.j=115V，充电电阻4R=3.4M，电容C=8uf，则 Uz 220tf=RCln-=3,400,000×8×10-6ln- = = 20s Uz-Udz·j220-115重合闸复归时间（即电容器充电到中间元件动作所必须电压的时间）的测定按实验十八中的图182进行如果要调整SZCH复归时间，一般不改变C和4R，而是调整ZJ的动

13、作电压Udz·j ，调整继电器反作用弹簧力。 (3)、后加速继电器JSJ的复归时间 后加速继电器JSJ的复归时间是指继电器失去励磁后触点延时返回的时间，应大于保护动作时间和断路器跳闸时间之和，即tf>tdz·j+ttz(236)式中tf复归时间JSJtdz·j保护动作时间ttz断路器跳闸时间【实例】设tdz·.j=0.1s，ttz=0.1s，则tf>0.1+0.1=0.2s，一般取0.30.4s后加速继电器JSJ失励后触点延时返回时间，按实验四中图4-8接线测定。四、实验设备序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB11DXM2A信号继电器

14、1只DL24C/6电流继电器1只DZB12出口中间继电器1只2ZB12DZB14跳跃闭锁继电器1只3ZB16DS21时间继电器1只DZS12返回中间继电器1只4ZB19DH3重合闸继电器1只5ZB01断路器触点及控制回路模拟箱1只6ZB15DXM2A-220V/-0.25A信号继电器1只7ZB03数字电秒表及开关组件1只8DZB011变流器1只单相自耦调压器1只可调变阻器R112.61只可调变阻器R22202只复归按钮SB1只9ZB06光字牌1个10DZB01直流操作电源1路11ZB35存储式智能真有效值交流电流表1只五、实验步骤和操作方法 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

15、值，并进行整定，本实验可整定过流保护的电流起动值为3A，过流保护的动作时限为2秒，重合闸继电器动作时间为1.5秒。2、按图231（a）和图231（b）过流保护与三相自动重合闸综合实验接线图进行安装接线。3、检查实验接线的正确性，确定无误后，连接相应的直流操作电源。4、模拟输电线路发生暂时性故障启动重合闸。、见图211（b）调节可调变阻器R1和Rf，使二变阻器接入电路的电阻为最大阻值，R1=12.6, Rf =110。然后闭合短路开关QA，合上断路器QF和单相交流电源开关K，调节单相自耦调压器和可调变阻器R1，使交流电流表上的指示值为3.5A。给电流继电器加入一个大于启动值的电流。断开短路开关Q

16、A，调节可调变阻器Rf，慢慢减小Rf阻值，使交流电流表上的读数为额定电流2A。此时输电线路处于正常供电状态。 、根据控制开关KK触点动作图表，将控制开关KK切换于“合闸后”位置，即（9）-（12）接点闭合，合上BK开关（1）-（2）接点闭合，投入重合闸继电器，经过20秒，重合闸继电器指示灯亮，表明重合闸继电器中的电容C已储能完毕，装置已处在准备动作状态。 、闭合短路开关QA，当断路器跳闸后，迅速断开短路开关QA，随后重合闸装置将进行自动重合。这期间要注意观察过流保护和三相自动重合闸的动作全过程。整个动作过程完成后要及时进行分析，写出动作流程。5、模拟输电线路发生永久性故障的动作过程。操作方法同

17、4，不同之处是短路开关QA闭合后不断开。 图231 过流保护与三相自动重合闸综合实验接线图六、实验分析与操作接线的考核内容 1、如何将重合闸继电器动作时间整定为1.5秒，如何将过流保护电流继电器LJ的动作电流整定为3A和过流保护动作时间为2秒。2、假定重合闸装置已处在准备动作状态，分析下列情况下的动作行为并写出实验步骤和操作方法，绘制实验记录表，并进行实验操作，由教师考核评分。（1）、当线路上发生暂时性故障时；（2）、当线路上发生永久性故障时；（3）、手动跳闸时；（4）、当线路上存在永久性故障而手动合闸时；（5）、用KK手动合闸10秒钟后线路出现故障；（6）、用KK手动合闸25秒钟后线路出现故障；（7）、线路上多次出现雷击故障时（相当于每隔25秒出现一次暂时性故障）；（8）、闭锁自动重合闸后，线路出现永久性或暂时性故障时。 3、防跳继电器的作用（1）投入防跳继电器使线路出现永久性故障而ZJ1、ZJ2触点不能自动断开时（即使继电器处于动作状态）；（2）切除防跳继电器使线路出现永久性故障而ZJ1、ZJ