12《电力系统继电保护试验》试验指导书

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《电力系统继电保护》

实验指导书

适用专业：电气工程及其自动化

撰写人：卢卫青审核人：方敏

安徽三联学院电子电气工程学院

目录

试验本卷须知2试验一电流互感器与电压互感器的接线方式试验3试验二模拟系统正常、最大、最小运行方式试验5试验三限时电流速断保护试验7试验四试验五试验六

变压器电流速断保护试验9自动重合闸前加速保护试验13电动机的速断保护试验18

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试验本卷须知

试验是教学的重要环节之一，通过试验可以稳定和丰富已学到的理论知识，发现和探讨试验中出现的新问题；培养实事求是、科学严谨的工作作风；并能进一步培养试验技能，为学生今后走上工作岗位打下良好基础。

为保证明验正常顺利进行，保证明验教学质量，试验者应遵循以下规定：1、试验前做好充分预习，明确试验目的、要求、方法、和步骤。2、通电前，必需经老师检查电路接线，确认无误后，方可通电试验。3、爱护计算机及试验设备，未搞清使用方法之前，不准随便使用。

4、试验中要随时注意现象的观测，假使发生故障或异常（保险熔断，表计指示不正常，电路出现冒烟等），必需马上断开电源，并告知老师。

5、对违反操作规定以及损坏仪器、设备、工具和元器件者应检查原因，对情节

严重者，还要按学校有关规定进行赔偿。

6、要始终保持试验室恬静和整齐，不得在室内喧哗、打闹、随意走动。7、试验终止，应先断开各仪器电源开关，再断开试验台上电源开关。把所有仪器设备、导线、座位等归位，整理就绪，清扫后经允许才能离开。

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试验一电流互感器与电压互感器的接线方式试验

试验学时数：2学时试验类型：验证性试验要求：必做

一、试验目的

1﹑了解并把握电流互感器的原理、用途及接线方式。2﹑了解并把握电压互感器的原理、用途及接线方式。

二、试验原理

1.电压互感器

电压互感器又称为仪用变压器（亦称之为PT）。它是一种把高压变为低压并在相位上与原来保持一定关系的仪器。其工作原理、构造和接线方式都与变压器一致，只是容量较小，寻常只有几十或几百伏安。它的用途是把高压按一定比例缩小，使低压线圈能够确凿地反映高压量值的变化，以解决高压测量的困难。同时，由于它可靠的隔离了高电压，从而保证了测量人员、仪表及保护装置的安全。此外，电压互感器的二次电压均为100V，这样可以使仪表及继电器标准化。

电压互感器的接线方式如下图所示：

2.电流互感器

电流互感器是一种电流变换装置（也称CT）。它的主要作用是将高压电流和低压大电流变成电压较低的小电流，供给仪表和保护装置,并将仪表和保护装置与高压电路分开。电流互感器的二次侧电流绝大多数为5A，只有极少数一部分为1A，这使得测量仪表和保护装置使

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用起来安全、便利，也使其在制造上可以标准化，简化了生产工艺，并降低了成本。因此，电流互感器在电力系统中得到了广泛的应用。

三、试验步骤1.电压互感器

(1)电压互感器在使用时，二次侧不能短路。

(2)为了安全起见，电压互感器二次侧必需有一端接地。2.电流互感器

电流互感器采用一次侧串入线路中的接线方式。

保护装置的接线方式是指作为相间短路的过电流保护用的电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。分为三种：（1）三相完全星形接线方式（2）两相不完全星形接线（3）两相电流差接线

三相完全星形接线方式是用三台电流互感器与三只继电器对应连接的。可以反映任何形式短路故障。

两相不完全星形接线方式是在A、C两相装有电流互感器，分别与两只电流继电器相连接。可以反映除B相单相接地短路以外的所有故障。

两相电流差接线方式由两台电流互感器和一只电流继电器组成。电流互感器的使用本卷须知：(1)电流互感器二次侧不允许开路；(2)电流互感器二次侧必需一点接地；(3)注意电流互感器二次绕组的极性

四、试验报告

1．写明试验名称，专业，班级，姓名，试验日期等。2．扼要地写出试验目的、试验内容

3．简述试验过程，试验中是否遇到问题，如何解决的。

4．试验后要求每人独立作一份试验报告。试验报告要简明扼要，字迹明白，并按时送交教师批阅。

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试验二模拟系统正常、最大、最小运行方式试验

试验学时数：2学时试验类型：验证性试验要求：必做

一、试验目的

1﹑理解电力系统的运行方式以及运行方式对继电保护的影响。

二、试验原理

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，高压线路检修等状况，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，应当保证被保护对象在任何工况下发生任何状况的故障，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状况后，其它状况下都能可靠动作。

三、试验步骤

1﹑将线路I段的电流互感器TA9﹑电压互感器TV7的出口端与保护装置相连。如下接线图

2﹑开启试验设备，运行方式设置为最大。QS1、QS3、QS5、QS8、QS11拨到“ON〞,按下合闸按钮QF1、QF3、QF5、QF8、QF9。

3﹑按下d2，在线路I段进行三相短路。记录此时的短路电流。（观测微机里的采样数据）。4﹑解除短路故障，将运行方式切换至正常。重复步骤3，在线路I段进行其次次短路，记录短路电流。

5﹑解除短路故障，将运行方式切换至最小，重复步骤3，记录短路电流。6﹑将试验数据填入表中。

四﹑试验报告

1﹑计算三相短路时的短路电流。计算公式：

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(3)IK?E?XX?x1l

三相短路时：

Ucy?3Ik(3)x1lE?

——系统次暂态相电势；

XX——系统电抗；

x1——被保护线路每公里电抗；

l——被保护线路的全长。

注：x1l在试验计算中，直接用模拟线路电阻值代入。2﹑将计算数据和试验中的记录数据填如入下表。

项目实测值最大方式剩余电压短路电流表中为线路I段末端三相短路电流电压值.3﹑分析数据，说明运行方式将如何影响短路电流。4﹑思考运行方式对电流电压保护的影响。

正常方式最小方式计算值最大方式正常方式最小方式6

试验三限时电流速断保护试验

试验学时数：2学时试验类型：验证性试验要求：必做

一、试验目的

1﹑把握带时限电流速断保护的原理和整定计算方法。2﹑熟悉带时限电流速断保护的特点。

二、试验原理

由于无时限电流速断保护的保护范围只是线路的一部分，因此为了保护线路的其余部分，往往需要再增设一套延时电流速断保护(又称带时限电流速断保护)。

为了保证时限的选择性，延时电流速断保护的动作时限和动作电流都必需与相邻元件无时限的保护相协同。在图25-1所示的电网中，假使线路L2和变压器B1都装有无时限电流

Ⅱt速断保护，那么线路L1上的延时电流速断保护的动作时限A，应选中择得比无时限电流速

Ⅰt断保护的动作时限B（约0.1S）大△t，即

ⅠtⅡA?tB?△t

而它的保护范围允许延伸到L2和B1的无时限电流速断保护的保护范围内。由于在这段范围内发生短路时，L2和B1的无时限电流速断保护马上动作于跳闸。在跳闸前，L1的延时电流速断保护虽然会起动，但由于它的动作时限比无时限电流速断保护大△t，所以它不会无选择性动作于L1的断路器跳闸。

假使延时电流速断保护的保护范围末端与相邻元件的无时限电流速断保护的范围末端在同一地点，那么两者的动作电流（

IIⅡdz?A，Idz?B）是相等的。但考虑到电流互感器和电流继

电器误差等因素的影响，延时电流速断保护的保护范围应缩小一些，也就是

IⅡdz?A应大于

IⅠdz?A，或

IⅡdz?A=Kk

IⅠdz?B

L1的延时电流速断保护既要与L2的无时限电流速断保护相协同，又要与B1的无时限电流速断保护相协同。因此，在按式（25-2）计算时，

IⅠdz?B应为L2和B1无时限电流速断

保护中动作电流较大的一个数值。否则，延时电流速断保护的保护范围会超过动作电流较大的那一个元件的无时限电流速断保护的保护范围，而造成无选择性动作。

三、试验步骤

1．电流限时速断投入，其它整定退出。限时速断整定值Idz1设定为2A，限时速断延

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时tzd1设定为1S。见下表：

保护投退菜单（SWITCHING）保护序号03定值序号040539RLP3Idz1Tzd1tqd保护名称I﹥﹥定值名称限时速断定值限时速断延时电动机启动时间整定方式限时速断ON整定菜单1.5A1SOS定值清单（SETTING）2．将电流互感器TA12与线路保护装置的保护CT相连，线圈分别与装置的线圈对应相连。见图4.5.1.

3．隔离开关QS1、QS3、QS5、QS9、QS15打到“ON〞的位置。分别按下QF1、QF3、QF5、QF7、QF11、QF12的“ON〞绿色按钮，红色指示灯亮。运行方式切换为最小。

4．按下故障确认按钮d3，模拟A站短路。观测断路器QF11是否跳闸。5．解除短路故障,按下d4，模拟B站短路。观测断路器QF11是否跳闸。6．系统运行方式切换开关置于“最大〞，重复以上试验。

将试验数据填入下表工作方式最小系统保护电流整定值（A）时限整定值（S）电流整定值（A）时限整定值（S）A站保护是否动作B站保护是否动作最大系统注意：每次做试验前，首先检查微机保护投退菜单投入的设定全为“OFF〞。每次终止试验时，把微机保护投退菜单投入的设定改为“OFF〞。

四、试验报告

试验前认真阅读试验指导书和相关教材，进行预习准备；试验终止后要认真总结，将相关参数及数据记录下来。针对I段的具体整定方法，按要求并及时写出试验报告，并解答预习思考题。

1、将试验数据填入下表保护电流整定值（A）时限整定值（S）I段保护2﹑带时限电流速断保护是在什么样的状况下产生的？无时限电流速断保护时限值一般整定为0S，完全以电流为装置判跳依据，带时限电流速断保护呢？

3﹑为什么带时限电流速断保护的保护区间不能延伸到下一线路电流速断保护之后？如何保证？

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试验四变压器电流速断保护试验

试验学时数：4学时试验类型：综合性试验要求：必做

一、试验目的

1、加深对变压器电流速断保护原理的理解。

2、把握传统变压器电流速断保护和微机保护的整定方法。

二、试验原理

对变压器绕组、套管及引出线上的故障，根据容量的不同，应装设差动保护或电流速断保护。纵联差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上；单独运行的变压器，容量为10000KVA以土；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，窑量为6300KVA以上。电流速断保护用于10000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S。对2000KVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，也应装设纵联差动保护。根据试验四可知，瓦斯保护虽然是反应变压器油箱内部故障最灵敏而快速的保护，但它不能反应油箱外部的故障。对于容量较小的电力变压器可以在电源侧装设电流速断保护，它与瓦斯保护相互协同，就可以保护变压器内部和电源侧套管及引出线上的全部故障。

电流速断保护作为高压母线保护的后备，并用于消除断路器与电流互感器之间这一段差动保护的死区时，保护应装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电器构成。当电源侧为

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非直接接地系统时，电流速断保护作成两相式。电流速断保护的动作电流，按避越变压器外部故障的最大短路电流来整定

(3)Idz?KkID?max

式中

Kk——可靠系数，取1.2~1.

(3)KkID?max——降压变压器低压侧母线发生三相短路时，流过保护装置的最大短路电流。

其次，电流速断保护装置的动作电流还应避越空载投入变压器时的励磁涌流，一般动作电流应大于变压器额定电流的3~5。

ID?min电流速断保护装置的灵敏度KLm?Idz

式中

(2)ID?min(2)KLm按下式计算

——系统最小运行方式下，变压器电源侧引出端发生金属性两相短路时流

过保护装置的最小短路电流。

根据规程的要求，灵敏度应小于2。

电流速断保护的优点是接线简单、动作瞬速。但作为变压器内部故障的保护时，存在以下缺点：

（1）当系统容量不大时，保护区延伸不到变压器内部，灵敏度可能不满足要求。（2）在无电源的一侧，从套管到断路器之间的故障，由过电流保护作用于跳闸，因此，切除故障时限长，影响系统安全运行。

三、试验步骤

按试验接线图接好线后，变压器负载选择开关置于正常侧。将电流速断投入，设定好动作电流值和时间定值。开启电源开关。启动电源，合上两侧断路器，在确保试验接线和微机保护装置中的设置无误后，按下变压器短路按钮d2，设置变压器三相短路并投入运行，以下变压器短路故障设置均按此方法设置，观测保护动作状况。特别注意：假使保护不动作，马上按d2，退出短路运行，检查接线和微机装置中的参数设定。

1﹑根据预习准备，计算获得的动作参数整定值，对各段保护进行整定。将电流速断投入，其它整定退出。速断整定值设定为1A。

2、按下“确认〞键，选择“保护投退〞当光标（黑影部分）处于“保护投退〞上时，按“确定〞键即进入“保护投退〞菜单

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3、进入“保护投退〞菜单后按“▼〞键直至显示以下界面

“速断〞退操作说明如下：按“

〞，则退变成投，按“确认〞键，则显示：

PASSWORD1：0000

按“▲〞键一次，则0000变成1000，

按“确定〞键，保护“速断〞从“退〞保存成“投〞，则“速断〞投入运行如下显示：

4、设置完保护投退后按面板上“取消〞按钮使界面显示如下菜单，并按“▼〞

键把光标移动“保护定值〞

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5、当光标（黑影部分）处于“保护定值〞上时，按“确定〞键即进入“保护定值〞菜单按“▼〞键直至显示并使光标出现在电流速断定值下的数字03上：

通过右移键“

〞按三次，将光标移动到第三个“0〞上，即显示为：03：000.00

按上移键“▲〞一次（或者按“▼〞键九次）后，则变成：03：001.00

按“确定〞键，则显示：PASSWORD1：0000，按“▲〞键一次，则0000变成1000，按“确定〞键则参数“电流速断定值〞设置为1A。

6、合上主电源和和控制电源并且合上QS1、QS3、QS5、QS8、QS11、QF1、QF3、QF5、QF8、QF9

7、按下d1（如下图）短路按钮观测QF3和QF5的动作状况。

四、试验报告

1、根据试验内容要求，整理试验数据，完成试验报告。2、分析并画出微机变压器电流速断保护的程序规律图。

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试验五自动重合闸前加速保护试验

试验学时数：4学时

试验类型：验证性试验要求：必做

一、试验目的

1．熟悉自动重合闸前加速保护的原理接线。

2．理解自动重合闸前加速的组成形式，技术特性，把握其试验操作方法。

二、试验原理

图5-1自动重合闸前加速保护的网路接线图

如图5-1所示的网络接线，假定在每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来协同。因而，在靠近电源端保护3处的时限就很长。为了能加速故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时动作予以切除。假使故障是在线路A-B以外（如d1点），则保护3的动作都是无选择性的。但断路器3跳闸后，即起动重合闸重新恢复供电，从而改正了上述无选择性的动作。假使此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电。假使故障是永久性的，则故障由保护1或2切除，当保护2拒动时，则保护3其次次就按有选择性的时限t3动作与跳闸。为了使无选择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压器低压侧短路时保护3不应动作。因此，其起动电流还应依照躲开相邻变压器低压侧的短路（d2点）来整定。

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图5-2示出了自动重合闸前加速保护的原理接线图。其中KA是过流保护。从该图可明白地看出，线路故障时，首选继电器KA1动作，其触点闭合，经KM2的常闭触点不带时限地动作于断路器使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸继电器，将断路器重合。重合闸动作的同时，起动继电器KM2，其常闭触点开启。若此时线路故障还存在，但因KM2的常闭接点已开启，只能由过流保护继电器KA2和时间继电器KT带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除故障。

三、试验步骤

1﹑根据预习准备，计算获得的动作参数整定值，对各段保护进行整定。将过电流、过电流前加速、重合闸投入，其它整定退出。过电流定值设定为1A、过电流延时设定为3S、重合闸延时2S，重合闸前加速延时0S。

2、按下“确认〞键，选择“保护投退〞当光标（黑影部分）处于“保护投退〞上时，按“确定〞键即进入“保护投退〞菜单

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3、进入“保护投退〞菜单后按“▼〞键直至显示以下界面

“过电流〞退操作说明如下：按“

〞，则退变成投，按“确认〞键，则显示：

PASSWORD1：0000

按“▲〞键一次，则0000变成1000，

按“确定〞键，保护“过电流〞从“退〞保存成“投〞，则“过电流〞投入同理把“过电流前加速〞和“重合闸〞从“退〞改成“投〞。运行如下显示：

4、设置完保护投退后按面板上“取消〞按钮使界面显示如下菜单，并按“▼〞键把光标移动“保护定值〞

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5、当光标（黑影部分）处于“保护定值〞上时，按“确定〞键即进入“保护定值〞菜单按“▼〞键直至显示并使光标出现在过电流定值下的数字06上：

通过右移键“

〞按三次，将光标移动到第三个“0〞上，即显示为：06：000.00

按上移键“▲〞一次（或者按“▼〞键九次）后，则变成：06：001.00

按“确定〞键，则显示：PASSWORD1：0000，按“▲〞键一次，则0000变成1000，按“确定〞键则参数“限时速断定值〞设置为1A。

6、按“▼〞键直至显示并使光标出现在限时速断定值下的数字07上：通过右移键“

〞按三次，将光标移动到第三个“0〞上，即显示为：07：000.00

按上移键“▲〞三次（或者按“▼〞键七次）后，则变成：07：003.00

按“确定〞键，则显示：PASSWORD1：0000，按“▲〞键一次，则0000变成1000，按“确定〞键则参数“限时速断延时〞设置为3S。

7、同理把重合闸前加速延时设置为0S。

8﹑将电流互感器TA9与线路保护装置的保护CT相连，线圈分别与装置的线圈对应相连。如下图

9﹑合上主电源，开启试验设备，运行方式设置为最小。QS1、QS3、QS5、QS8、QS11拨到“ON〞,按下合闸按钮QF1、QF3、QF5、QF8、QF9。

10﹑按下线路短路故障设置d2，模拟