实验一 输电线路的电流电压微机保护实验

一、实验目的

1、通过实验进一步理解电流电压联锁保护的原理、并掌握其整定和计算的方法。 2、掌握电流电压联锁保护适用的条件。 二、实验原理 1、电压速断保护

在电力系统的等值电抗较大或线路较短的情况下，当线路上不同地点发生相间短路时，短路电流变化曲线比较平坦，见图10-1所示的无时限电流速断保护。电流速断保护的保护范围较小，尤其是在两相短路和最小运行方式时的保护范围更小，甚至没有保护范围。在这种情况下，可以采用电压速断保护，而不采用电流速断保护。

在线路上不同地点发生相间短路时，母线上故障相之间残余电压Ucy的变化曲线如图10-2所示。从图中看出，短路点离母线愈远，Ucy愈高。其中：①表示最大运行方式下Ucy变化曲线；②表示最小运行方式下的 Ucy变化曲线。

电压速断保护是反应母线残余电压Ucy降低的保护。在保护范围内发生短路时，Ucy较低，保护装置起动；在保护范围以外发生短路时，Ucy较高，保护装置不起动。

如同电流速断保护一样，电压速断保护可以构成无时限的，也可以构成有延时的。 在图10-2所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电压速断保护，它的动作电压Udx应整定为

Udx?Ucy.minKk?(3)3Id.minXLKk

式中Ucy.min —— 最小运行方式下在线路末端三相短路时，线路始端母线上的残余电压；

(3)Id.min —— 上述短路时的短路电流；

Xl —— 线路电抗；

Kk —— 可靠系数，考虑到电压继电器的误差和计算误差等因素，它一般取1.1～

1.2。

从图10-2可见，在最小运行方式下，电压速断保护的保护范围（Ib.min）最大；在最大运行方式下，保护范围（Ib.max）最小。所以电压速断保护应按最小运行方式来整定动作电压，按最大运行方式来校准保护范围。

在线路上任何一点发生短路时，不论是三相短路还是两相短路，母线上故障相之间的残余电压是相等的。因此，保护相间短路的电压速断保护应采用三相式接线，电压继电器应接相间电压。这样，电压速断保护既能保护三相短路也能保护两相短路，而且保护范围与故障种类无关。

如同无时限电流速断保护一样，无时限电压速断保护的保护范围也可以用解析法进行计算.

??Xx.min lb.max???l

KX?(K?1)xlk1??kx.max

Xx.min — 最大运行方式下的系统电抗； Xx.max — 最小运行方式下的系统电抗； x1 — 被保护线路每公里的电抗；

。 l — 被保护线路的全长（km）

由式(10-2)不难看出，电压速断保护适用于运行方式变化小的场合，如图10-3所示。

2、电流、电压联锁速断保护

为了保证选择性，电流速断保护应按最大运行方式来整定其动作电流，但在最小运行方式下保护范围要缩小；而电压速断保护应按最小运行方式来整定其动作电压，但在最大运行方式下保护范围要缩小。

在有些电网中，由于最大和最小运行方式相差很大，不能采用电流速断保护或电压速断保护。如果出现这两种运行方式的时间较短，大多数时间是在某一种运行方式（称为主要运行方式）下工作。对此，可以采用电流、电压联锁速断保护。

电流、电压联锁速断保护的起动元件包括电流起动元件和电压起动元件，它们的触点是相串联的，因此只有在两者都动作的情况下，保护才会起动，它们的整定值互相配合，以保证动作的选择性和协调性。

在图10-4所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电流、电压联锁速断保护。在主要运行方式下。要求它的保护范围达到线路全长的80%（考虑到电流、电压继电器误差等因素，不能要求保护线路的全长），也就是要求在主要运行方式下电流起动元件和电压起动元件的保护范围都为线路全长的80%。

电流起动元件的动作电流Idz应整定为

Idz? 式中

??E?XXT?0.8XL??——E? 系统的次暂态电热（相）；

XXT— — 主要运行方式下的系统电抗；

XL— — 线路电抗。

电压起动元件的动作电压UdZ应整定为

(3)Udz?3Id0.8XL?3Idz0.8XL

?1.39IdzXL 式中

(3)—— 主要运行方式下保护范围末端的三相短路电流。 Id 电压。

Udz —— 在主要运行方式下保护范围末端相间短路时，母线上故障相之间的残余

按主要运行方式整定以后，当处在最大运行方式时，电流起动元件的动作范围将伸长，但由于电压起动元件的动作范围将缩小，所以整个保护装置的保护范围是缩小的，不会造成无选择性动作。当出现最小运行方式时，电压起动元件的动作范围将伸长，但由于电流起动元件的动作范围将缩小，所以也不会造成整个保护装置无选择性动作。

由以上分析可知，在任何运行方式下电流电压联锁速断保护都不能保护线路的全长，所以在实际中可以和定时限过电流保护配合使用。在后面的电流电压联锁与定时限过电流保护综合实验,就是解决这个问题。 三、实验内容与步骤

1、根据线路模型，按照电流电压连锁保护整定的原则进行计算和整定。

2、保护装置设置时，任选一段电流保护，将低电压闭锁投入，时间定值设置为0，在“过流电压闭锁定值”项中设置电压的整定值。起动实验控制屏，将计算值存入装置中。

3、运行方式分别设置为最大、正常、最小，在BC段末端进行三相短路，注意保护装置是否动作。如若不跳闸，将短路点缓慢前移找到最大保护范围。对实验结果进行记录。

4、在AB段重复步骤3和4。

5、将保护装置A和B按无时限电流速断保护整定，找到三相短路时的保护范围。 6、分别在最大、正常、最小运行方式下,在AB和BC线路上发生两相短路时,保护装置