工厂供电与节能实验指导书

实验设备简介

一次接线概述：

下图为实验装置的一次接线图，且在以后的保护整定中作为计算模型。

131619AQF1BVQF2C20KMAB1aSB1bSB1cSB50KMBCSB2aSB2bSB2c 最大运行方式——系统阻抗13Ω； 最小运行方式——系统阻抗19Ω； 正常运行方式——系统阻抗16Ω； AB站间阻抗20Ω，BC站间阻抗50Ω。

A站采用微机保护装置进行保护（线已接好），B站可选用微机装置或电磁继电器保护。以后将A站微机保护装置称为保护装置A,B站的称为微机保护装置B。可用导线将跳﹑合闸压板接通或断开，控制其跳闸或合闸出口。线路故障类型设置中，黄色带灯自锁按钮发光表示对应触点闭合，任意两个触点闭合可模拟两相短路，三个触点全闭合可模拟三相短路。红色带灯自锁按钮发光表示短路接触器动作。

实验中，由于电源内阻﹑开关接触电阻﹑仪表内阻等，线路短路时的短路电流可能稍低于理论值，但相差不大。如果等效成附加电阻，超过3Ω，应查明原因。对第二回线进行短路实验时，注意电流互感器不能开路，因为此时的一次电流全部成为励磁电流，将使原边等效电抗值增大；导致实际电流值与计算值相差较大。由于一次线路电压取自隔离变压器副边，且线电压不会超过140V，实验装置电流互感器副边开路不会导致过电压。对人身﹑设备基本没有危害。

保护实验中，可将系统电势调至105V（比输电线路额定值高5％），整定时按一次电压100V来计算。

各电压表接于A﹑C相。实验中，注意保持系统电势不变。

实验一 微机过电流保护

一﹑实验目的

1﹑掌握过电流保护的原理和整定计算的方法。 2﹑熟悉过电流保护的特点。 二﹑基本原理

在图5-1所示的单侧电源辐射形电网中，线路L1﹑L2﹑L3正常运行时都通过负荷电流。当d3处发生短路时，电源送出短路电流至d3处。保护装置1﹑2﹑3中通过的电流都超过正常值，但是根据电网运行的要求，只希望装置3动作，使断路器3QF跳闸，切除故障线路L3，而不希望保护装置1和2动作使断路器1QF和2QF跳闸，这样可以使线路L1

A1QF1B2QF2C3QF3L1d1L2

d2L3d3图 5-1 单侧电源辐射形电网中过电流保护装置的配置

和L2继续送电至变电所B和C。为了达到这一要求，应该使保护装置1﹑2﹑3的动作时限t1﹑t2﹑t3需满足以下条件，即

t1﹥t2﹥t3

三﹑整定计算

1.动作电流

在图5-1所示的电网中，对线路L2来讲，正常运行时，L2可能通过的最大电流称为最大负荷电流Ifh?max，这时过电流保护装置2的起动元件不应该起动，即动作电流IdZ﹥Ifh?max

L3上发生短路时,L2通过短路电流Id，过电流保护装置2的起动元件虽然会起动，但是由于它的动作时限大于保护装置3的动作时限，保护装置3首先动作于3QF跳闸，切除短路故障。

故障线路L3被切除后，保护装置2的起动元件和时限元件应立即返回，否则保护装置2会使QF2跳闸，造成无选择性动作。故障线路L3被切除后再投入运行时，线路L2继续向变电所C供电，由于变电所C的负荷中电动机自起动的原因，L2中通过的电流为KzqIfh·max（Kzq为自起动系数，它大于1，其数值根据变电所供电负荷的具体情况而定），因而起动元件的返回电流If应大于这一电流，即

If＞KzqIfh·max （5-1）

由于电流继电器（即过流保护装置的起动元件）的返回电流小于起动电流，所以只要If＞KzqIfh·max的条件能得到满足，Idz＞Ifh·max的条件也必然能得到满足。 不等式（5-1）可以改写成为以下的等式

If=KkKzqIfh·max （5-2）

在式（5-2）中，Kk为可靠系数，考虑到电流继电器误差和计算误差等因素，它的数值取1.15～1.25。

因为返回电流与动作电流的比值称为返回系数，即

IfIdz?Kf IfKf或 Idz=

将式(5-2)代入上式，就得到过电流保护动作电流的公式

Idz=

KkKzq Ifh·max （5-3） Kf根据上式求得一次侧的动作电流。如果需要计算电流继电器的动作电流IJ·dz，那么还需计及电流互感器的变比nLH和接线系数Kjx。电流继电器动作电流的计算公式为

KkKjxKzqIdzIJ·dz=Kjx=Ifh·max (5-4)

nLHKfnLH

2.灵敏度

过电流保护装置的灵敏度用起动元件（即电流继电器）的灵敏系数Klm的数值大小来衡量。它是指在被保护范围末端短路时，通过电流继电器的电流IJ·d与动作电流IJ·dz的比值，即

Klm=

计算时需要考虑以下几点：

IJ·d （5-5） IJ·dz（1）在计算过电流保护的Klm时，应选用最小运行方式。

（2）对保护电网相间短路的过电流保护来说，应计算两相短路时的Klm。 （3）接线方式对Klm也有影响。

（4）要求在被保护线路末端短路时Klm≥1.5。 3．动作时限

为了保证保护的选择性，电网中各个定时限过电流保护装置必须具有适当的动作时限。离电源最远的元件的保护动作时限最小，以后的各个元件的保护动作时限逐级递增，相邻两个元件的保护动作时限相差一个时间阶段△t。这样选择动作时限的原则称为阶梯原则。△t的大小决定于断路器和保护装置的性能，一般△t取0.5S。 四﹑实验内容与步骤

1﹑AB段最大负荷电流取0.3A,BC段最大负荷电流为取0.2A,按照前面的计算原则，计算整定值，并作灵敏度校验。电流互感器变比1：1，三相三继电器式接线。

2﹑起动实验装置。将计算电流整定值存入保护装置定值区0，BC段时限整定3秒，装置其它功能闭锁。

3﹑运行方式设置为最小，将系统电压升至105V。断开保护装置跳闸压板，合上断路器1QF﹑2QF，在AB和BC段末端进行两相短路，记录短路电流。计算实测值与整定值的比，注