继电实验67.docx
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继电实验67
五、6~10KV线路过电流保护实验
一、实验目的
1、掌握过流保护的电路原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。
2、学会识别本实验中继电保护实际设备与原理接线图和展开接线图的对应关系，为以后各项实验打下良好的基础。
3、进行实际接线操作,掌握过流保护的整定调试和动作试验方法。
二、预习与思考
1、参阅有关教材做好预习，根据本次实验内容，参考图5－1、图5－2设计并绘制过电流保护实验接线图，参照图5－3。
2、为什么要选定主要继电器的动作值，并且进行整定？
3、过电流保护中哪一种继电器属于测量元件？
三、原理说明
电力自动化与继电保护设备称为二次设备，二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与其他电气设备相连接的电路称为二次回路，或叫二次接线。
二次电路图中的原理接线图和展开接线图是广泛应用的两种二次接线图。
它是以两种不同的型式表示同一套继电保护电路。
1、原理接线图
原理接线图用来表示继电保护和自动装置的工作原理。
所有的电器都以整体的形式绘在一张图上，相互联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起，为了表明这种回路对一次回路的作用，将一次回路的有关部分也画在原理接线图里，这样就能对这个回路有一个明确的整体概念。
图5—1表示6~10KV线路的过电流保护原理接线图，这也是最基本的继电保护电路。
从图中可以看出，整套保护装置由五只继电器组成，电流继电器3、4的线圈接于A、C两相电流互感器的二次线圈回路中，即两相两继电器式接线。
当发生三相短路或任意两相短路时，流过继电器的电流超过整定值，其常开触点闭合，接通了时间继电器5的线圈回路，直流电源电压加在时间继电器5的线圈上，使其起动，经过一定时限后其延时触点闭合，接通信号继电器6和保护出口中间继电器7的线圈回路、二继电器同时起动，信号继电器6触点闭合，发出6－10KV过流保护动作信号并自保持，中间继电器7起动后把断路器的辅助触点8和跳闸线圈9二者串联接到直流电源中，跳闸线圈9通电，跳闸电铁磁励磁，脱扣机构动作，使断路器跳闸，切断故障电路，断路器1跳闸后，辅助触点8分开，切断跳闸回路。
原理接线图主要用来表示继电保护和自动装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备，它可作为二次回路设计的原始依据。
由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表示的，没有画出它们的内部接线和引出端子的编号、回路的编号；直流仅标明电源的极性，没有标出从何熔断器下引出；信号部分在图中仅标出“至信号”，无具体接线。
因此，只有原理接线图是不能进行二次回路施工的，还要其他一些二次图纸配合才可，而展开接线图就是其中的一种。
2、展开接线图
展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼此独立的部分，仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里，为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号。
展开接线图一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。
每一部分又分成若干行，交流回路按a、b、c的相序，直流回路按继电器的动作顺序各行从上至下排列。
每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，每一回路的右侧标有文字说明。
展开接线图中的图形符号和文字标号是按国家统一规定的图形符号和文字标号来表示的。
图5—16~10KV线路过电流保护原理图
1—断路器；2—电流互感器；3、4—电流继电器；5—时间继电器；
6—信号继电器；7—保护出口中间继电器；8－断路器的辅助触点；9—跳闸线圈。
二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表示，即指开关电器在非动作状态和继电器线圈断电的状态。
因此，所谓的常开（动合）触点就是继电器线圈不通电时，该触点断开，常闭（动断）触点则相反。
图5—2是根据图5—1所示的原理接线图而绘制的展开接线图。
左侧是保护回路展开图，右侧是示意图。
从中可看出，展开接线图由交流电流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。
交流电流回路由电流互感器1LH的二次绕组供电，电流互感器仅装在A、C两相上，其二次绕组各接入一个电流继电器线圈，然后用一根公共线引回构成不完全星形接线。
A411、C411和N411为回路编号。
图5—26~10KV线路过电流保护展开图
QS—隔离开关；QF—断路器；1LH、2LH—电流互感器；1LJ、2LJ—电流继电器；
SJ—时间继电器；XJ—信号继电器；BCJ－保护出口中间继电器；TQ—跳闸线圈。
直流操作回路中，画在两侧的竖线表示正、负电源，向上的箭头及编号101和102表示它们分别是从控制回路（＋）（－）的熔断器FU1和FU2下面引来。
横线条中上面两行为时间继电器起动回路，第三行为信号继电器和中间继电器起动回路，第四行为信号指示回路，第五行为跳闸回路。
3．实验原理说明
实验线路见图5－3，过电流保护的动作顺序如下：
当调节单相自耦调压器和变阻器R，模拟被保护线路发生过电流时，电流继电器LJ动作（注：
实验中交流电流回路采用单相式），其常开触点闭合，接通时间继电器SJ的线圈回路，SJ则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器XJ和保护出口中间继电器BCJ的线圈回路，BCJ动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路，（因断路器QF在合闸状态，其常开触点QF是闭合的）。
于是跳闸线圈TQ中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。
同时，XJ动作并自保持，接通光字牌GP，则光字牌亮，显示“6－10KV过流保护动作指示”。
通过实验接线整定调试后，我们会深切体会到：
展开接线图表达较为清晰，易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，特别在复杂电路中，其优点更为突出。
四、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZB11
DL－24C/6电流继电器
1只
DZB－12B出口中间继电器
1只
2
ZB12
DS－22时间继电器
1只
DXM－2A信号继电器
1只
3
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
4
ZB03
数字式电秒表及开关组件
1只
5
ZB05
光字牌组件
1只
6
ZB31
直流数字电压、电流表
各1只
7
ZB35
存储式智能真有效值交流电流表
1只
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
8
DZB01－1
变流器
1只
复归按钮
1只
可调变阻器R1 12.6Ω5A
1只
交流电流
1路
单相自耦调压器
1只
9
DZB01
直流操作电源
1路
五、实验步骤和要求
1、选择电流继电器的动作值（确定线圈接线方式）和时间继电器的动作时限。
（例：
设额定运行时的工作电流为3A，选择DL－24C/6型电流继电器，整定动作值4.2A；选择DS－22型时间继电器整定动作时限2.5S；也可根据老师要求进行整定。
）
2、参照实验指导书中实验一和实验二的调试方法分别对电流继电器和时间继电器进行元件整定调试。
3、按图5—3过电流保护实验接线图进行接线。
4、将单相调压器，变流器，限流电阻，交流电流表等连接组成电流形成回路，将电流输出端接入电流继电器的线圈。
5、检查上述接线和设备，确定无误后，根据实验原理说明加入电流，进行保护动作试验，并认真观察动作过程，做好记录，深入理解各个继电器在该保护电路中的作用和动作次序。
六、注意事项
注意事项详见操作规程，希望每一位学生集中思想，注意观察，确保实验操作过程中的每一个环节的正确性和安全性。
图5—36~10KV线路过电流保护实验接线图
七、实验报告
1、本内容安装调试及动作试验结束后要认真进行分析总结，按实验报告要求及时写出过电流保护的实验报告。
2、叙述过电流保护整定，试验的操作步骤。
3、分析说明过电流保护装置的实际应用和保护范围。
4、通过本实验谈谈你对实际设备与原理接线图和展开接线图对应关系的认识。
5、书面解答本实验的思考题。
表5－1
序号
代号
型号规格
整定范围
实验整定值或额定工作值
线圈接法
过电流时的工作状态
用途
1
LJ
2
SJ
3
XJ
4
BCJ
5
GP
6
R
六、低电压起动过电流保护及过负荷保护实验
一、实验目的
1、掌握发电机低电压起动过电流保护和过负荷保护的工作原理、整定值计算方法和调试技术。
2、理解发电机低电压起动过电流保护和过负荷保护的原理图，展开图及其保护装置中各继电器的功用。
3、学会发电机低电压起动过电流保护及过负荷保护的安装接线操作技术及整组实验方法。
二、预习与思考
1、根据本次实验要求，参考图6－1、图6－2设计并绘制单相式发电机低电压起动过电流保护及过负荷保护实验接线图。
2、为什么要设置电压回路断线信号？
3、二个时间继电器如何配合？
4、低压起动过电流保护中哪几种继电器属于测量元件？
5、过负荷保护中哪个继电器是测量元件？
三、原理说明
1、低电压起动过电流保护
由于发电机的负荷电流通常比较大，以致过电流保护装置反应外部故障时的灵敏度可能很低，为了提高灵敏度，对过电流保护采用低电压起动，使保护能有效地区分最大负荷电流与外部故障二种不同的情况，见图6—1、图6—2。
因为发电机在最大负荷电流下工作时，电压降低甚小，而外部元件（如输电线路、升压变压器等）发生短路故障时，电压则剧烈降低。
利用这一特点，发电机过流保护采用低电压起动后就可以不去考虑避开最大负荷电流，而只要按发电机的正常工作电流整定保护装置的起动电流，从而使得保护装置的起动电流减小，灵敏度相应提高。
考虑到发电机是系统中最重要的元件，为了提高过流保护装置的可靠性，保护实验电路采用三相式接线。
图6—1发电机低电压起动过电流保护及过负荷保护原理图
为了使过流保护对发电机内部故障起后备保护作用，过电流保护所用的电流互感器应装设在发电机定子三相线圈中性点侧的各相引出线上。
为了保证发电机在未并入系统前或与系统解列以后发生短路时，保护装置仍能正确工作，电压继电器应从装设在发电机出口处的电压互感器上取得电压，在实际保护接线中这些要点必须掌握。
在本保护中，当电压互感器二次回路断线时，低电压继电器起动中间继电器9，发出断线信号即中间继电器9同时起到交流电压回路断线监视作用。
低电压起动过电流保护装置的动作电流Idz,bh按下式整定：
KK
Idz,bh=-----------Ifh，e（6—1）
Kh
式中：
KK——可靠系数，一般取1.15~1.25。
Kh——返回系数，为0.85。
Ifh，e——发电机折算到电流互感器二次测的额定负荷电流。
图6—2发电机低电压起动过电流保护及过负荷保护展开图
保护装置的低电压起动值，应躲开电动机自起动时发电机母线上的最低电压，一般可以取：
Udz,bh=（0.5~0.6）Ue（6－2）
式中Ue——发电机折算到电压互感器二次测的额定电压。
保护装置的动作时限应比连接在发电机电压母线上其它元件的保护装置的最大时限tmax还要大一个到两个时限级差△t，即
t=tmax＋（１～２）△t （6—3）
在有分段母线的情况下，保护装置通常分两段时限，保护装置动作后，以较小的时限作用于主变压器断路器、分段断路器和母联断路器（例：
图6－1中12SJ整定2秒），以较大的时限作用于发电机断路器和自动灭磁开关（例：
图6－1中的10SJ整定2.5秒），这样，当相邻发电机电压母线或高压母线发生故障并且相应的保护装置拒绝动作时，本段发电机的低压过流保护先将主变断路器、分段断路器和母联断开，使本段母线与故障部分分开，仍可保证本段母线的可靠供电，这是低电压起动过电流保护在动作时限配合必须注意的问题。
2、过负荷保护
由于低电压起动的过流保护不能反应过负荷，因此还需同时装一套过负荷保护，见图6-1。
保护由电流继电器1和时间继电器2组成。
由于短时间的过负荷不致于使发电机遭到破坏，一般不需要将发电机断开，在发电厂中过负荷保护只作用于信号。
由于过负荷的对称性，过负荷保护只需在一相中装设，过负荷保护与过电流保护可共用一组电流互感器。
保护的动作电流按下式整定：
KK
Idz，bh=----------------Ifh.e （6—4）
Kh
式中：
KK——可靠系数，采用1.05
Kh——返回系数，为0.85
Ifh.e——发电机折算到电流电感器二次测额定电流
为了防止发电机外部元件短路时，过负荷保护发生误动作，因此过负荷保护动作时间应大于发电机过流保护的动作时间。
实际运行中，为了在出现能自行消除的短时过负荷时不致发出信号，通常过负荷保护的动作时间整定为9~10秒。
（例：
图6－1中的2SJ整定9秒）
四、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZB12
DL－24C/2电流继电器
1只
DS－22时间继电器
1只
2
ZB13
DL－24C/0.6电流继电器
1只
DS－22时间继电器
1只
3
ZB14
DZ-31Β中间继电器
2个
4
ZB15
DY－28C/160低压继电器
1个
DXM－2A信号继电器
1个
5
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
6
ZB03
数字式电秒表及开关组件
1只
7
ZB05
光字牌组件
1只
8
ZB35
存储式智能真有效值交流电流表
1只
9
ZB36
存储式智能真有效值交流电压表
1只
10
DZB01－1
变流器
1只
复归按钮
1只
可调变阻器R112.6Ω
1只
交流电源
1路
单相自耦调压器
1只
11
DZB01
直流操作电源
1路
五、实验步骤和要求
1、选择电压、电流继电器动作值（确定接线方式），选择时间继电器的动作时间及动作时间配合系数。
（例：
选择DL-24C/0.6型为过负荷电流继电器，整定动作值为0.6A；DS－2S型为过负荷时间继电器整定动作时限为9秒；选择DL－24C/2为过流继电器，整定动作值为0.71A；DS-22型为过流时间继电器整定动作时限为2.5秒；选择DY－28C/160为低电压起动继电器，整定起动值为60V。
也可根据教师要求由实验指导书中公式计算确定。
）
2、对实验用的电压继电器、电流继电器、时间继电器进行整定调试。
方法同上。
3、按图6－3发电机低电压启动过电流保护及过负荷保护实验接线图进行接线。
4、组合连接电流形成回路和电压形成回路，并将电流调试信号和电压调试信号分别接入电流继电器（过电流及过负荷回路）和电压继电器的相应端子。
5、检查上述接线和设备，确定无误后，逐步调整电流和电压进行动作试验，观察动作过程做好记录，分析理解各个继电器在本保护电路中的作用、动作顺序和时限配合
六、注意事项
注意事项详见操作规程，实验操作中严禁将电压调试信号误接入电流回路，实验中要集中思想、注意观察低电压起动过电流保护各个器件的工作情况，确保实验操作过程中的每一个环节的正确性。
七、实验报告
在整定调试及动作试验结束后，针对低电压起动过电流保护的主要整定方法和动作特性进行分析，及时写出实验报告，将测试记录结果填入表6－1中，并书面解答本实验思考题。
图6—3低电压起动过电流保护及过负荷保护实验接线图
表6－1 Ied＝
序
号
代
号
型号规格
整定范围
实验整定值或额定工作值
线圈接法
过负荷时工作状态
过电流时工作状态
交流电压回路断线时
用途
1
1LJ
2
2SJ
3
2GP
4
3LJ
5
10SJ
6
6YJ
7
9ZJ
8
1GP
9
12ZJ
10
QF
11
3GP
12
14XJ
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