电力系统继电保护实验教案

《电力系统继电保护原理》实验教案

实验名称单侧源辐射式输电线路三段式电流实验类型验证型

保护实验

教学时数2小时授课日期

教学对象电气工程专业每组人数15人

教学目的及要求1.掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路

原理、工作特性及整定原则。

2.理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电

器的功用。

3.掌握阶段式电流保护的电气接线和实验技术。

实验教学设计课时分配

（分）

检查学生预习报告：抽查预习报告，指出存在的问题；5

预习提问，给出预习成绩；5

（1）实验设备20

无时限电流速断、带时限电流速断、限时速断时间、定时限过电流、过电流

时间；

（2）实验原理

（3）实验内容及步骤

①按图实验原理图接线，然后请指导教师检查。确定自耦调压器旋钮指示输

出零位，AB段线路阻抗在B母线，“距离保护电源开关”“差动保护电源开关”

均在关断状态，RI、ZB42电阻均在最大值。起动控制屏，“实验内容”旋钮

打到“电流”档，打开直流操作电源，手动合1QF,监视“系统电压”电压

表，慢慢增大调压器输出电压至100V线电压，“故障线路”旋钮打到“AB段”,

此时系统正常运行。

②按“线路故障设置白锁钮SBA、SBB.SBC选择故障相，按SB模拟输电线

路发生两相短路故障，调节实验台左侧滑线变阻器调节手轮改变故障点位置,

观察并记录实验现象及相关数据。注意观察验证三段式保护各自的保护范围

及相互配合。

③设置三相短路故障，观察并记录实验现象及相关数据。注意观察验证三段

式保护各自的保护范围及相互配合。

学生操作，教师巡回检查辅导，并现场提问使学生加深对基本概念的理解以70

及实验出现的现象进行解释：

A、电流保护、方向性电流保护受系统运行方式及故障类型的影响分析；

B、电流保护的时限特性；

C、电流保护的整定计算；

D、电流保护的三段式配合。

教学重点与难点重点：AB段线路三段式电流保护各段的保护范围和时限特性

难点：三段式电流保护各段线路及两段线路保护间的范围和时限配合

教学手段采用经典的技术、方法和手段，便于学生学习实验基础知识和操作技术，

理解理论教学内容和实验设计者的原创思想。在实验指导过程中，配合

板书提示等措施，供学生参考学习，加强教学效果。在教师的指导上，

采取集中讲解和个别指导相结合；

参考资料《电力系统继电保护原理》贺家李主编中国电力出版社

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

报告要求实验前要认真阅读实验指导书和有关教材，进行预习准备,实验结果后

要认真总结，按要求及时写出实验报告。实验思考题以书面形式附在实

验报告后。

思考题两段线路保护间是怎么配合的？

压器输出电压至100V线电压，“故障线路”旋钮打到“BC段”，此

时系统正常运行。在线路末端进行三相短路，向线路阻抗减小方向

调整短路点位置，直至保护动作。观察记录实验现象。

5.选择“保护投退”菜单，在步骤4的基础上将重合闸和后加

速保护投入。重合闸设置为检无压或不检，采用后加速保护，加速

电流3A,加速时间为OS,重合闸时间0.5S。待重合闸充满电后，设

置故障，保护装置发出跳闸信号。断路器跳闸后0.5S,保护装

置发出合闸信号，如果合闸后线路故障消失，保护装置将不再动作；

如果合闸后，线路电流大于3A,断路都将立即跳闸（即无时限动作）。

改用前加速，当线路出现故障时，第•次跳闸是以速断保护中的整

定电流、时限为动作依据的。如果线路故障未消除，重合闸后，保

护装置仍以电流保护设置的电流、时限作为判跳依据。

6.在步骤4的基础上将电流保护中电流整定值设置改为0.5A,

低电压闭锁投入，电压值为60V。将系统电压升至100V,在BC段末

端接实验台50Q电阻,并调节使电流大于0.5A,观察电压仍高于50V,

所以保护装置不会动作。设置三相短路，改变故障点位置，并注意

电压值的变化，电压低于50V时，保护装置立即发出跳闸脉冲。

7.在步骤4的基础上投入方向闭锁功能，将系统电压升至100V,

设置三相短路，改变故障点位置，如果保护装置发出跳闸脉冲，则

调换电压互感器任两相，重新设置故障，观察保护装置是否动作。

学生操作，教师巡回检查辅导，并现场提问使学生加深对基本概念70

的理解以及实验出现的现象进行解释：

（1）距离保护引入的原因；

A、电流保护、方向性电流保护受系统运行方式及故障类型的影响；

B、双侧电源环网中引入距离保护的必要性；

（2）距离保护概念的引入，从以下几方面逐层进行分析。

A、距离保护的定义；B、阶段式距离保护概念的引入C、距离保

护的时限特性；

教学重点与难点重点：距离保护的基本概念、基本原理：

难点：利用复数平面分析阻抗继电器动作特性及动作方程；

教学手段采用经典的技术、方法和手段，便于学生学习实验基础知识和操作

技术，理解理论教学内容和实验设计者的原创思想。在实验指导过

程中，配合板书提示等措施，供学生参考学习，加强教学效果。在

教师的指导上，采取集中讲解和个别指导相结合；

参考资料《电力系统继电保护原理》贺家李主编中国电力出版社

《电力系统继电保护》张保会主编中国电力出版社

《继电保护原理》刘学军主编中国电力出版社

报告要求实验结果后要认真总结，按要求及时写出实验报告。实验思考题以

书面形式附在实验报告后。

思考题方向距离保护是怎么实现的？

实验名称Y/Y-12双绕组变压器差动实验类型验证型

保护实验

教学时数2小时授课日期2017年6月517

时。分

教学对象电气工程专业14级1、2班，每组人数3人

卓越班1班

教学目的及要求1.掌握变压器纵差动保护原理。

2.掌握变压器比率制动式纵差动保护的工作原理。

3.掌握微机变压器差动保护装置的使用。

实验教学设计课时分配（分）

检查学生预习报告；抽查预习报告，指出存在的问题；5

预习提问，给出预习成绩；5

（1）实验设备20

差动继电器、真有效值交流电流表、JX-21A/T信号继电器、DS-22时

间继电器、出口中间继电器、中间继电器、光字牌、直流电源、主

变压器、负载电阻RI、R2、输电线路AB、BD段

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（3）实验内容及步骤

1.对差动继电器的整定调试

按继电器特性实验中所述对差动继电器进行调试整定。根据计算模

型的整定计算，本实验中差动继电器差动绕组整定为20匝，平衡绕

组I整定为11匝，接入高压侧差动臂；平衡绕组II整定为15匝，

接入中压侧差动臂。

2.观察平衡绕组的作用

差动绕组接入20匝，通入3A电流时，继电器才动作；在差动绕组

中串入平衡绕组8匝，观察动作电流。比较两者，从中体会平衡绕

组的作用。可见使用平衡绕组可以平衡差动继电器的磁动势。串入

电流小的差动臂可以减小电流互感器变比与计算值误差而引起的不

平衡电流影响。

3.正常情况下不平衡电流的观测

按图18-3（a）进行实验接线，检查接线正确性。确定自耦调压器旋

钮指示输出零位，AB段线路阻抗在B母线，两只船形开关“距离保

护电源开关”“差动保护电源开关”均在关断状态，R1电阻在最大值。

起动控制屏，“实验内容”旋钮打到“主变”档，打开直流操作电源，

手动合1QF、3QF、4QF,监视“系统电压”电压表，慢慢增大调压

器输出电压至380V,此时系统正常运行。

注意观察Al、A2、A3示数，A3示数应为1.27A（若相差较多可调节

负载RI）：Al、A2两示数之差即为由于电流互感器实际变比和计算

变比不同引起的不平衡电流。记录在表18-1中。

4.观察变压器中压侧内部短路时保护的动作情况

将“主变故障设置1”黑色旋钮打到“中压侧”，“主变故障设置2”

黑色旋钮打到“内部”档。按“变压器故障设置”自锁钮SBA、SBB、

SBC选择故障相，按SBO现拟变压器中压侧内部发生两相短路故障，

调节变阻器R2调节手轮改变故障点位置，观察并记录实验现象及相

关数据。（注意：调节变阻器RI、R2调节手轮时，R1只允许减为总

阻值的1/2,最严重短路情况只允许R2阻值减为总阻值的1/4o如果

差动继电器不立刻跳3QF、4QF,必须迅速按SBO,解除故障。否则，

会发生危险。）

设置三相短路故障，调节R2变阻器调节手轮改变故障点位置，观察

并记录实验现象及相关数据。（注意：调节变阻器RI、R2调节手轮

时，R1只允许减为总阻值的1/2,最严重短路情况只允许R2阻值减

为总阻值的1/3。如果差动继电器不立刻跳3QF、4QF,必须迅速按

SB。解除故障。否则，会发生危险。）

5.观察变压器中压侧外部短路时保护的动作情况

将“主变故障设置2”黑色旋钮打到“外部”档，按照步骤4方法及

注意事项完成该项内容。

6.观察电流互感器二次回路断线时保护的动作情况

i.系统正常运行没有设置故障的情况下，断开电流表A1回路，观

察保护动作情况，并记录Al,A2,A3示数，填入表18—1中；

ii.系统正常运行没有设置故障的情况下，断开电流表A2I可路，观

察保护动作情况，并记录Al,A2,A3示数，填入表18—1中；

iii.统正常运行没有设置故障的情况下，断开电流表A3回路，观察

保护动作情况，并记录Al,A2,A3示数，填入表18—1中，

思考为什么在整定保护动作值时要考虑躲过电流互感器二次回路断

线。

7.观察比较电流互感器为接线方式对差动继电器的影响

学生操作，教师巡回检查辅导，并现场提问使学生加深对基本概念70

的理解以及实验出现的现象进行解释：

（