供配电及电力系统继电保护实验指导书

供配电及

电力系统继电保护

实验指导书

霍振宇

河北工程大学教务处

目 录

TKDZBT-2型电力系统继保自动化实验装置交流及直流电源操作说明书 电力系统继保自动化实验基本要求和安全操作规程 实验内容（各实验设备挂箱按实验内容选用） 实验一 电磁型电流继电器特性实验 实验二 电磁型时间继电器实验 实验三 6-10KV线路过电流保护实验

实验四 单相电源辐射式输电线路三段式电流保护实验 实验五 DH—3型三相一次重合闸装置特性实验 实验六 具有灯光监视的断路器控制回路实验

实验一 电磁型电流继电器特性实验

一、实验目的

熟悉DL型电流继电器的实际结构、工作原理、基本特性；掌握其动作电流、返回电流及返回系数的整定计算方法。绘制电磁型电流继电器特性实验的原理接线图。

二、预习与思考

1、电流继电器的返回系数为什么恒小于１？

2、动作电流、返回电流和返回系数的定义是什么？

3、如果继电器返回系数不符合要求，如何正确地进行调整？

三、原理说明

DL—20c系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。

DL—20c继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态：常开触点闭合，常闭触点断开。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联时指示值等于整定值标注的；继电器两线圈并联使用时，整定值为指示值的2倍。

转动刻度盘上指针，可以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。 四、实验设备

序号 1 2 3 设备名称 ZB11 ZB35 THKDZB—3 使 用 仪 器 名 称 DL--24C/6电流继电器 交流电流表 触点通断指示灯 输电线路 数量 1只 1只 1只 1相 五、实验内容及步骤

开始实验前请认真学习本实验指导书第1-4页使用说明书，正确使用实验台。 1、电流继电器动作电流和返回电流的测试

a、选择ZB11电流继电器组件中的DL—24C/2型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。本实验整定值为0.7A及1.6A。用长柄一字螺丝刀打开继电器透明塑料外壳，用手拨动指针，使指针指在其中一组实验值。

b、根据整定值确定继电器线圈的接线方式（串联或并联）；查表1－2。

c、按图1—1接线，请老师检查。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，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“电流”档，手动合1QF，监视“系统电压”电压表，慢慢增大调压器输出电压，调节变阻器，增大输出电流，使继电器动作。读取能使继电器动作的最小电流值，即使常开触点由断开变成闭合的最小电流，记入表1－1(如果动作值整定值相差较大，按本节后面第（4）点所述方法进行调整。该工作应在老师指导下完成)；动作电流用Iop表示。继电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器，减小输出电流，使触点开始返回至原来位置时的最大电流称为返回电流，用Ire表示，读取此值并记入表1—1，并计算返回系数；继电器的返回系数是返回电流与动作电流的比值，用Kre 表示

Kre=Ire/Iop

A 触点通断指示灯5PA768A1QFBMXMYXYCMZ Z图1－1电流继电器实验接线图 过电流继电器的返回系数在0.85～0.9之间。当小于0.85或大于0.9时，应进行调整，调整方法详见本节第2步骤。

表1-1电流继电器特性实验结果记录表

整定电流I（A） 测试序号 实测起动电流Iop 实测返回电流Ire 返回系数Kre=Ire/Iop 求每次实测起动电流 与整定电流的误差% 1 2A 2 3 继电器两线圈的接线方式选择为： 1 4A 2 3 继电器两线圈的接线方式选择为： 以上实验，要求平稳单方向地调节电流的实验参数值，并应注意舌片转动情况。如遇到舌片有中途停顿或其他不正常现象时，应检查轴承有无污垢、触点位置是否正常、舌片与电磁铁有无相碰等现象存在。

动作值与返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值的误差不应大于±3%。否则应检查轴承和轴尖。

在实验中，除了测试整定点的技术参数外，还应进行刻度检验。

用整定电流的1.2倍进行冲击试验后，复试定值，与整定值的误差不应超过±3%。否则应检查可动部分的支架与调整机构是否有问题，或线圈内部是否层间短路等。

2、 返回系数的调整

返回系数不满足要求时应予以调整。影响返回系数的因素较多，如轴间的光洁度、轴承清洁情况、静触点位置等。但影响较显著的是舌片端部与磁极间的间隙和舌片的位置。

返回系数的调整方法有：

a 调整舌片的起始角和终止角：

调节继电器右下方的舌片起始位置限制螺杆，以改变舌片起始位置角，此时只能改变动作电流，而对返回电流几乎没有影响。故可用改变舌片的起始角来调整动作电流和返回系数。舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，反之，返回系数愈大。

调节继电器右上方的舌片终止位置限制螺杆，以改变舌片终止位置角，此时只能改变返回电流而对动作电流则无影响。故可用改变舌片的终止角来调整返回电流和返回系数。舌片终止角与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。

b 不调整舌片的起始角和终止角位置，而变更舌片两端的弯曲程度以改变舌片与磁极间的距离，也能达到调整返回系数的目的。该距离越大返回系数也越大；反之返回系数越小。 c 适当调整触点压力也能改变返回系数，但应注意触点压力不宜过小。

3、动作值的调整

a 继电器的整定指示器在最大刻度值附近时，主要调整舌片的起始位置，以改变动作值，为此可调整右下方的舌片起始位置限制螺杆。当动作值偏小时，调节限制螺杆使舌片的起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。

b 继电器的整定指示器在最小刻度值附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。 c 适当调整触点压力也能改变动作值，但应注意触点压力不宜过小。

六、技术数据

1、 继电器技术参数见表1—2。 2、动作时间：过电流继电器在1.2倍整定值时，动作时间不大于0.15秒；在3倍整定值时，动作时间不大于0.03秒。

3

3、接点断开容量：在电流不大于2安时的直流有感负荷电路（时间常数不大于5×10秒）中断开容量为40瓦；在交流电路中为200伏安。

4、重量：约为0.5公斤。 七、实验报告

实验结束后，针对过电流继电器实验要求及相应动作值、返回值、返回系数的具体整定方法，按实验报告编写的格式和要求及时写出电流继电器实验报告和本次实验的体会，并书面解答本实验思考题。

实验四 单相电源辐射式输电线路三段式电流保护实验

一、实验目的

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。 二、预习与思考

1、AB段线路三段式电流保护各段的保护范围和时限特性是如何配合的？BC段线路呢？两段线路保护间又是怎么配合的？

2、实验中是怎样验证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的？ 三、原理说明： 1、阶段式电流保护的构成

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阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

I～IIWL-1IAI10.5tBI20.5tCWL-23tttIII1It1tII1BIt2tII2CtIII20AI

图4-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合

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。WL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路WL-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Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路WL-1的全部并延伸至线路WL-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WL-1 的主保护。第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括WL-1及WL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+△t ，t2III 为线路WL-2的过电流保护的动作时限。当线路WL-2短路而WL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路WL-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WL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，WL-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1KA、2KA、1KS、KOU构成第Ⅰ段无时限电流速

（a）原理图 （b）展开图

图4—2 三段式电流保护接线图

断保护；3KA、4KA、1KT、2KS、KOU构成第Ⅱ段带时限电流速断保护；5KA、6KA、7KA（两相三继电器式接线）、2KT、3KS、KOU构成第Ⅲ段定时限过电流保护。KOU为保护出口中间继电器。

3、整定计算参考附录中计算模型。

图4—3 (a) AB段线路三段式电流保护交流电流部分实验接线图

直流操作电源 AB段电流I段 AB段电流II段 AB段电流III段 保护出口及电动 跳闸回路 AB段三段式电流保护动作 保护操作及信号回信号继电器指示灯回路 路 信号继电器复归回路

图4—3（b） AB段线路三段式电流保护直流部分实验接线图

图4—4 (a) BC段线路三段式电流保护交流电流部分实验接线图

图4—4（b） BC段线路三段式电流保护直流部分实验接线图

2QF保护出口及电动跳闸回路 AB段电流I段 AB段电流III段 1QF保护出口及电动跳闸回路 直流操作电源 AB段电流I段 AB段电流II段 AB段电流III段 保护操作及信号回路 4、三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表

线路 AB 段 线 路 编号 1KA 3KA 1KT 5KA 2KT 用 途 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 无时限电流速断 定时限过电流 过电流时间 型号 规格 DL—24C/6 DL—24C/2 DS--21 DL—24C/2 DS--22 DL—24C/6 DL—24C/2 DS--23 整定 范围 1.5～6A 0.5～2A 0.2～1.5S 0.5～2A 1.2～5S 1.5～6A 0.15～0.6A 2.5～10S 实 验 整定值 3A 1.4A 1S 0.6A 3S 2.4A 0.8A 5S 线圈 接法 并联 并联 串联 串联 串联 BC 段 线 路 7KA 9KA 3KT 五、实验设备： 序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 ZB11 ZB10 ZB05 ZB29 ZB30 ZB35 ZB42 使 用 仪 器 名 称 电流继电器组件 DZB—12B中间继电器 光字牌 时间继电器组件 JX—21A/T信号继电器 存储式智能真有效值交流电流表 可调电阻72Ω AB、BC段输电线路 8 THKDZB－2 负载电阻R1 直流电源 数量 2件 2只 1件 1件 1件 1只 2只 3相 1只 1路 六、实验内容及步骤：

开始实验前请认真学习本实验指导书第1-4页使用说明书，正确使用实验台。

1、根据（表4-1）三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表提供的技术参数, 对各段保护的每个继电器进行整定。

2、AB段线路保护 ①按图4—3（a）（b）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，R1、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”自锁钮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。

3、AB、BC两段线路保护配合 ①按图4—4（a）（b）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，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、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、2QF，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”自锁钮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。注意观察验证两段线路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。

七、实验报告：

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。