《电力系统继电保护》课程实验指导书.doc

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电力系统继电保护 实验指导书 王荆中编著 2014年4月  目 录 第一章 学生实验守则…………………………………………………1 第二章 电力系统继电保护实验………………………………………5 实验一 电流、电压继电器实验............................ ....5 实验二 功率方向继电器特性实验........................ .......9 实验三 电流速断保护及电压联锁................................11 实验四 方向性过流保护.............................. .........15 实验五 电流保护综合实验........................... ...... .17 实验六 方向阻抗继电器特性实验...................... .......21 实验七 负序电压继电器特性测试................ ...................25 实验八 自动重合闸前加速保护实验.............. .........27 实验九 差动继电器特性实验.............. ...............31 实验十 变压器保护综合实验.................... ......33 附TQXDB-IB多功能继电保护实验台说明………………………….37 第一章 学生实验守则 实验时应保证人身安全，设备安全，爱护国家财产，培养科学作风。为此，在本实验室应遵守下列守则： 1、严守纪律，按时开始实验。 2、特性实验信号源24V电源和电压源出口严禁短接。 3、严禁带电拆线、接线。 4、非本次实验用的设备器材，未经教师许可不得动用。 5、实验中如有异常情况要保持镇定，立即停止实验，迅速切断电源， 并向教师报告。 6、若自己增加实验内容，须事先征得教师同意。 7、保持实验室整洁、安静，实验室内不得吸烟、喧哗，乱扔杂物， 实验台上严禁放书包，衣物。 8、实验结束应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。必须将设备关闭 电源，整理好桌椅后征得指导老师同意再离开教室。 9、实验完成后须按时上交实验报告。 第二章 电力系统继电保护实验 实验一：电流、电压继电器实验 一、实验目的 1、了解常规电流、电压继电器的构造及工作原理，动作定值的方法； 2、测试DL-31型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。 3、测试DY-36型电压继电器的动作值、返回值和返回系数。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、DL-31型电流继电器 3、DY-36型电压继电器 4、导线若干 三、实验原理 1、DL-31型电流继电器用于电机、变压器及输电线的过负荷和短路保护中，作为启动元件。DL-31型电流继电器是电磁式继电器，当加入继电器的电流升至整定值或大于整定值时， 继电器动合触点闭合，动断触点断开；当电流降低到0.8倍整定值左右时，继电器返回， 动合触点断开，动断触点闭合。 继电器有两组电流线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成并联时，继电器动作电流可以扩大一倍。继电器接线端子见图，串联接线方式为：将④、⑥短接，在②、⑧之间加入电流；并联接线方式为：将②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之间加入电流。做实验时可任意选择一种接线方式（出厂时电流继电器线圈默认为串联方式）。 2、DY-36型电压继电器用于继电保护线路中，作为低电压闭锁的动作元件。 DY-36型电压继电器是电磁式电压继电器，当加入继电器的电压降低到整定电压时，继电器动作，动断触点⑤、⑦端子闭合，动合触点①、③端子断开；当加入继电器的电压超过整定电压时，继电器动合触点闭合，动断触点断开。 继电器有两组电压线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成串联时，继电器动作电压可以扩大一倍，并联和串联接法可查看继电器表面接线说明（出厂时电压继电器线圈默认为并联方式）。 四、实验内容及步骤 1、常规电流继电器特性实验 (1)实验接线。如图所示，将特性实验信号源的电流输出端与电流继电器的电流输入端子，连接，继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中。 电流继电器特性测试实验接线图 （2）整定值设置。打开电流继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电流继电器的整定值，设置电流继电器整定值为3A（或自定）。 （3）将三相调压器调节到“0”位置，按照图示接线，合上特性实验信号源开关。 （4）平稳地调整调压器，增大电流输出，直至电流继电器动作，此时灯亮，读出电流表读数，记录动作电流。 （5）平稳地调整调压器，减小电流输出，至继电器返回，信号灯熄灭，记录返回电流。 （6）不改变继电器整定值，重复实验，测三组数据，将测试结果填入表1。 2、常规电压继电器特性实验（低电压工作方式下） (1)实验接线。如图所示，将特性实验信号源的电压输出端与电压继电器的电压输入端子，连接，继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中(注意应连接继电器的常闭触点)。 电压继电器特性实验接线 （2）整定值设置。打开电压继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电压继电器整定值，设置电压继电器整定值为60V（或自定）。 （3）在未调节调压器前，电压继电器输入电压为0，继电器常闭接点合上，指示灯亮。 （4）逐渐增加调压器输出电压，使继电器常闭接点打开后（即指示灯灭后），再平稳降低电压至继电器接点闭合，信号灯亮。记录此时的电压，即继电器的动作电压。 （5）平稳地调整调压器，增加继电器电压，至继电器返回，信号灯熄灭，记录此时的电压，即继电器的返回电压。 （6）重复上述步骤，测试三组数据，将结果填入表2。 五、实验数据及分析处理 返回系数＝返回平均值 / 动作平均值 表1 模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（整定值设为3A） 动作值(A) 返回值(A) 返回系数 1 2 3 平均值(A) / 返回系数 表2 模拟式低电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（60V） 动作值(V) 返回值(V) 返回系数 1 2 3 平均值(V) / 返回系数 六、实验注意事项 单次实验测试后应将调压器电压调节至零后再进行下环节测试。 七、思考题 1、什么是继电器的返回系数？ 2、欠量继电器与过量继电器返回系数有什么差别？ 实验二：功率方向继电器特性实验 一、实验目的 1、掌握常规功率方向继电器的工作原理及动作特性试验方法。 2、测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角、动作范围和角度特性。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、LG-11型功率方向继电器 三、实验原理 LG-11型功率方向继电器是一种反映所接入的电流和电压之间的相位关系的继电器。当电流和电压之间的相位差为锐角时，继电器的动作转矩为正，使继电器动作，控制接点闭合，继电器跳闸；当电流和电压之间的相位差为钝角时，继电器的动作转矩为负，继电器不动作，从而达到判别相位的要求。 功率方向继电器动作范围示意图 LG-11型功率方向继电器是根据绝对值比较原理构成的，由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成.动作条件是工作电压大于制动电压，其动作方程为： 功率方向继电器灵敏角的调整可通过更换面板上连接片的位置来实现。 四、实验内容及步骤 1、实验接线。如图所示，，将特性实验信号源的电压输出分别与功率方向继电器的，端子连接，特性实验信号源的I1电流输出与功率方向继电器，端子连接。继电器的动作接点连接到信号灯的控制回路中。 功率方向继电器特性测试接线图 2、测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角 （1）整定值设置。打开功率方向继电器面板前盖，改变灵敏角连接片，可设定功率方向继电器的整定值，首先设置灵敏角为-30。 （2）保持电流为5A(或合适值)，电压为57V(或合适值)，摇动移相器，测出使继电器动作的两个临界角度和，纪录于表1。 （3）计算最大灵敏角。 （4）改变功率方向继电器的灵敏角为-45，重复实验，并将测量和计算结果填入表1。 3、测LG-11功率方向继电器的伏安特性 （1）整定功率方向继电器的灵敏角为-45。固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使＝（该最大灵敏角为上述实验实测值，而非整定值）。 （2）从5A开始依次减小电流，测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压。将数据填入表2。 （3）根据测得的数据绘制功率方向继电器的伏安特性曲线。 五、实验数据及分析处理 功率方向继电器的最大灵敏角为： 表1 最大灵敏角测试实验数据（保持电流为5A） 灵敏角 最大灵敏角 -30 -45 表2 伏安特性实验数据(保持不变) (A) 5 4 3 2 1 (V) 六、实验注意事项 1、数字相位表的电压电流输入不应接与相同线圈； 2、继电器的伏安特性测试时应保证继电器电压电流相位保持为实测最灵敏角。 3、最小起动电压可用万用表测得。 七、思考题 LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？ 实验三：电流速断保护及电压联锁 一、实验目的 1、掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的构成和基本原理。 2、掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的整定方法。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、DL-31型电流继电器 3、DY-36型电压继电器 4、导线若干 三、实验原理 (1) 电流速断保护 仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护。为保证选择性，必须保证下一出口处短路时保护不起动，因此电流速断保护的动作电流必须大于最大运行方式下下一线路出口处发生短路的短路电流。 即电流速断保护的整定值为：。 式中：为系统的等效相电势；为最大运行方式下，系统的等值电抗；为线路单位长度电抗；为线路全长；为可靠系数，考虑到整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等，可取1.2~1.3。 电流速断保护的主要优点是简单可靠，动作迅速，其缺点是不能保护线路全长，而且保护范围受系统运行方式变化影响很大，当被保护线路的长度较短时，速断保护可能没有保护范围，因此不能采用。 (2) 电流电压联锁速断保护 当系统运行方式变化很大时，电流速断保护的保护区可能很小，不能满足灵敏度要求，为了提高灵敏度可以采用电流电压联锁速断保护。 电流电压联锁速断保护是由过电流元件和低电压元件共同组成的保护，只有当电流、电压元件同时动作时保护才能动作跳闸。由于电流电压联锁速断保护采用了电流和电压的测量元件，因此，在外部短路时，只要一个测量元件不动作，保护就能保证选择性。 保护整定主要考虑保证在正常运行方式下有较大的保护范围。为保证选择性，在正常运行方式时的保护区为： 其中，为可靠系数，一般取1.3~1.4。 则电流继电器的动作电流为： 式中：为系统的等效相电势；为正常运行方式下，系统的等值电抗；为线路单位长度电抗；=0.75。 就是在正常运行情况下，保护范围末端发生三相短路时的短路电流。由于在该点发生短路时，低电压继电器也应该动作，因此电压继电器的动作电压应设置为： 由于电流电压联锁速断保护的电流继电器整定值小于电流速断保护的电流整定值，因而具有更高的灵敏度。 四、实验内容及步骤 1、常规电流速断保护实验 （1）实验接线。如图所示完成实验接线。 电流速断保护实验接线图 （2）整定值设置。根据系统一次模型结构及参数，进行整定计算，将电流整定值填入表1，并对DL-31电流继电器进行整定。 （3）测试线路电流速断保护的动作情况 设置系统为最大运行方式，设置线路首末端三相短路，测试电流速断保护的动作情况，将结果记入表2中。 2、电流电压联锁速断保护实验 (1) 实验接线 电流电压联锁速断保护实验接线图 (2) 整定值设置 对电流电压联锁速断保护进行整定计算，将整定值填入表1，并对电压继电器和电流继电器进行整定 (3) 测试电流电压联锁速断保护的动作情况 设置系统为最大运行方式，设置线路首末端三相短路，测试电流电压联锁速断保护的动作情况，将结果记入表2中。 五、实验数据及分析处理 表1 电流速断保护和电流电压联锁速断保护整定值表 电流整定值(A) 电压整定值(V) 电流速断保护 / 电流电压联锁速断保护 表2 各种运行方式下电流速断和电流电压联锁速断保护动作记录表 电流速断保护动作情况 电流电压联锁速断保护动作情况 最大运行方式 线路首端三相短路 线路末端三相短路 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、实验前应根据系统参数计算整定数值（计算过程记录于实验原理中）。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 分析电流速断保护与电流电压联锁速断保护的区别？ 实验四：方向性过流保护 一、实验目的 掌握方向性过电流保护基本原理。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、DL-31电流继电器、LG-11功率方向继电器、DS-32时间继电器和DZY-202中间继电器 三、实验原理 在单侧电源供电的电网中，电流保护仅利用相间短路后电流幅值增大的特征来区分故障与正常运行状态，以动作电流的大小和动作时限的长短配合来保证有选择地切除故障。 但在双端电源供电网络中，只靠简单电流保护的电流定值和动作时限不能完全保证动作的选择性，为此，必须在保护回路中加方向闭锁，构成方向性电流保护。一般规定保护的正方向是从母线指向线路，则方向性电流保护只有在功率方向由母线流向线路（正方向）时才动作。 方向性过电流保护由功率方向元件和电流元件构成，既利用了电流的幅值特征，又利用了功率方向的特征。 四、实验内容及步骤 1、 模拟正方向短路故障实验接线， 方向性过电流保护实验接线如图1所示。由于电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈，因此利用DZY-202中间继电器的触点（容量较大）去跳闸。 为使短路电流不致过大，调节三相调压器输出为380V。 图1 方向性过电流保护实验接线 2、整定值设置。整定动作电流定值为2.5A，时限为1s。 3、模拟正方向短路故障。在线路正常运行方式下设置出线末端三相短路故障，观测方向性 过电流保护的动作情况，将结果记入表中。 4、模拟反方向短路故障 如图2，将1TA的Ia和In端子反接，设置出线末端三相短路，模拟线路反方向短路故障，观测保护动作情况，将结果记入表中。 图2 方向性电流保护反方向短路故障实验接线图 五、实验数据及分析处理 方向性电流保护动作记录表 保护是否动作 正方向三相短路 反方向三相短路 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、实验前应根据系统参数计算整定数值（计算过程记录于实验原理中）。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 方向性过电流保护的正方向是如何定义的？ 实验五：电流保护综合实验 一、实验目的 1、理解电力系统的运行方式以及它对继电保护的影响。 2、掌握电流保护基本原理及整定方法。 二、实验设备及器材 TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 三、实验原理 1、电力系统最大、最小运行方式 通过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为系统最大运行方式，此时系统阻抗为最小。反之，当流过保护安装处的短路电流为最小时的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗最大。由此可见，可将电力系统等效成一个电压源，最大最小运行方式是它在两个极端阻抗参数下的工况。 2、阶段式电流保护 电流速断（简称Ⅰ段），限时电流速断（简称Ⅱ段）和定时限过电流保护（简称Ⅲ段）组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，可以只采用速断保护加过电流保护，或限时速断保护加过电流保护，也可以三者同时采用。 （根据系统参数进行电路三段式电流保护整定计算！） 3、阶段式电流保护整定计算（根据附表实验台参数进行整定） 四、实验内容及步骤 1、实验接线 图1 实验一次主接线图 图2 电流保护实验接线图 2、整定值设置 按照线路参数进行整定值计算， 整定值如表1,。 表1 电流保护整定参考值 电流速断 限时速断 过电流 整定值（A） 动作时间（S） 3、模拟系统各种发生各种类型的短路实验 按附表操作QS1~QS9，将系统组成正常运行方式。 在线路首端和末端分别设置三相短路和两相短路。 分别测试三种情况下（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护均投入运行；（2）只Ⅱ、Ⅲ段保护均投入运行；（3）只Ⅲ段保护均投入运行时电流保护动作情况，将结果记入表3。 五、实验数据及分析处理 表3 电流保护动作记录表 何保护动作 动作电流（A）及时间（S） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护均投入运行 线路首端三相短路 线路首端两相短路 线路末端三相短路 线路末端两相短路 Ⅱ、Ⅲ段保护投入运行 线路首端三相短路 线路首端两相短路 线路末端三相短路 线路末端两相短路 Ⅲ段保护投入运行 线路首端三相短路 线路首端两相短路 线路末端三相短路 线路末端两相短路 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、实验前应根据系统参数计算整定数值（计算过程记录于实验原理中）。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 1、分析电力系统运行方式对继电保护灵敏度的影响。 2、三段式电流保护的保护范围是如何确定的，在输电线路上是否一定要用三段式保护，用两段可以吗？ 实验六：方向阻抗继电器特性实验 一、实验目的 1、了解阻抗继电器的结构，掌握设置继电器动作定值的方法。 2、掌握阻抗继电器的基本调试和测试方法。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、LZ-21型方向阻抗继电器 三、实验原理 1、LZ-21型方向阻抗继电器工作特性。方向阻抗继电器在保护安装处于正向出口发生金属性短路时，其测量电压值小于继电器的最小动作电压，继电器将拒绝动作，称为方向阻抗继电器的死区，阻抗继电器特性如图所示的虚线。为消除死区，LZ-21型方向阻抗继电器通过引入第三相电压，在比较电气量中引入与测量电压同相位的带有记忆作用的极化电压。引入第三相电压后LZ-21型方向阻抗继电器的特性如所示的实线圆。 LZ-21型方向阻抗继电器特性图 LZ-21型方向阻抗继电器YB整定板及其内部接线示意图 2、LZ-21型方向阻抗继电器整定值的整定和调整。。阻抗整定值与电抗变压器DKB的模拟阻抗和电压变换器变比有关。 （1）改变模拟阻抗可以通过改变电流回路的DKB位置实现（可查阅相关资料）。出厂时，LZ-21阻抗继电器DKB原方匝数默认为20匝，即模拟阻抗为2Ω。 （2）改变电压变换器YB的变比可以通过在阻抗继电器面板上选择合适的插孔插入螺钉实现。如图所示，YB副方线圈内部有4段绕组，每段绕组匝数不同，每段绕组必须且仅插入一个螺钉。如果某段绕组不需要选择数值时，将螺杆插入该段绕组的0插孔中。 例如：若要求整定阻抗为=2.01Ω，则=99.5%，即应设定电压变换器YB副方线圈匝数为原方匝数的99.5%，应选择80匝、15匝、4匝、0.5匝插孔插入螺钉. 四、实验内容及步骤 1、实验接线。如图所示完成实验接线。 阻抗继电器特性测试接线图 2、最大灵敏角测试 （1）整定值设置。打开继电器面板前盖，改变灵敏角连接片，可设定功率方向继电器的整定值，首先设置整定阻抗设为=2.01Ω（或自定），灵敏角为72。 （2）设置I1电流输出为5A，通过调节调压器，使电压输出为8V左右，这样当阻抗角在最大灵敏角附近时测量阻抗在继电器动作圆内（0.8*=8.04V）。 （3）调节移相器改变电压相角，测出使继电器动作的始角度和终角度，并算出使继电器刚好动作的相角和。将结果填入表1。 （4）通过改变继电器面板上的压板连接片，调节灵敏角为65和80，，重复实验，并将测量结果填入表1。 3、整定阻抗校验 （1）设置I1电流输出为5A，灵敏角为72，设置输入电压和电流之间的相角差为实测的最大灵敏角。 （2）将阻抗整定螺钉分别旋入表2中所要求的阻抗对应的插孔。 （3）测取继电器刚好动作时的电压填入表2。 五、实验数据及分析处理 继电器的最大灵敏角 表1 阻抗继电器最大灵敏角测试实验数据 灵敏角 最大灵敏角 误差△% 72 65 80 表2整定阻抗校验表 （整定值） (99.5%) 2.01 (67％) 3 (40%) 5 （V） （计算值） 六、实验注意事项 整定阻抗校验时应设置输入电压和电流之间的相角差为实测的最大灵敏角 七、思考题 分析方向圆阻抗继电器为何出现电压死区？如何消除电压死区？ 实验七：负序电压继电器特性测试 一、实验目的 1、了解常规负序电压继电器的构造及工作原理。 2、掌握设置负序电压继电器动作定值的方法。 3、测试DY-４型负序电压继电器的动作值、返回值和返回系数。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、DY-４型负序电压继电器 3、导线若干 三、实验原理 继电器由负序电压滤过器(以下简称滤过器)和一个作为执行元件的电磁机构组成，执行元件的线圈绕组接到滤过器的输出回路中，内部接线图如图所示。 滤过器由两组电阻器和两个电容器C1和C2，组成，RA=R1+ R2，RC=R3+R4，其中R2和R4为可调电阻，Xa=1/(2πfc1)，Xc=1/(2πfc2) ，当电阻值 Ra=Sqrt(3)*Xa，Rc=Xc/Sqrt(3) 时，在滤过器输入端上加正序电压，滤过器没有输出(只有很小的不平衡电压)；而在滤过器输入端上加负序电压时则空载时的输出电压为1.5UL2 (UL2为负序线电压)。由于加的是线电压，因此不存在零序电压分量。 改变执行元件的指针位置即可进行动作值的整定。 负序电压继电器内部接线图 四、实验内容及步骤 1、实验接线。如图所示完成实验接线。 负序电压继电器特性实验接线图 2、整定值设置。打开电压继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电压继电器整定值，首先设置电压继电器整定值为8V（或自定）。 3、打开特性实验信号源开关。调节三相调压器，缓慢增大电压，继电器动作指示灯亮时停止，记下动作值。 4、调节三相调压器减小电压，继电器返回指示灯灭时停止，记下返回值，并将三相调压器调节到“0”位置。 5、测试3组数据，将结果填入表中。。 五、实验数据及分析处理 模拟式负序电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（整定值设为8V） 动作值(V) 返回值(V) 返回系数 1 2 3 平均值(V) / 误差(%) 变差(%) 返回系数 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、特性实验信号源24V电源和电压源出口严禁短接。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 分析负序电压继电器加入正序电压或零序电压时动作情况。 实验八：自动重合闸前加速保护实验 一、实验目的 1、掌握三相一次重合闸的基本原理。 2、了解三相一次重合闸与继电保护之间如何配合工作。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、DL-31电流继电器 3、DZY-202中间继电器 4、JCH-4A型三相一次重合闸装置 三、实验原理 JCH-4A型三相一次重合闸装置主要用于电力系统二次回路中，作为实现三相一次重合闸的主要元件。 JCH-4A型三相一次重合闸的工作原理示意图如图1。图中各符号含义如下： HQ——断路器合闸线圈 DL1～DL2——断路器的辅助触点 TQ——断路器跳闸线圈 SJ——时间继电器 ZJ——中间继电器 图1 重合闸用于单侧电源线路的接线示意图 1、正常运行处于合闸状态。 在投入前应将重合闸放电（端子3、6短接一次）完毕。当线路正常运行断路器处于合闸时，对充电回路的电容器充电，此时如果输电线路存在故障，则断路器很快又被切除。由于电容器充电时间短没有达到门坎电压，中间继电器控制回路不能接通，避免了断路器发生重合闸。若线路正常，则经15～25s后，电容器充满电，重合闸准备动作。 2、断路器由保护动作或其它原因而跳闸。 此时断路器的辅助触点DL1返回接通，启动时间继电器SJ。经延时后，接通中间继电器控制电路，ZJ(V)动作后，接通断路器合闸电路（KM+→端子②→SJ1→ZJ（I）→DL2→HQ→KM-），HQ通电后，实现一次重合闸。由于ZJ（I）的作用，ZJ1能保持直到断路器完成合闸，其辅助触点DL2断开为止。如果线路上是瞬时故障，则重合闸成功后，电容器自行充电，经15～25s后，重合闸重新处于准备动作状态。 3、线路上存在永久性故障。 此时经一次重合闸后，断路器第二次跳闸（重合闸不成功），SJ仍启动，但这段时间小于恢复时间（15～25s），不能接通控制电路使ZJ（V）动作，因而保证重合闸只动作一次。 4、中间元件的触点ZJ1卡住或熔接。 为防止在这种情况下，断路器多次合闸于故障线路，采用继电器TBJ加以避免。当断路器跳闸，接通合闸回路，同时使TBJ（I）经TBJ1自保持，并通过TBJ2断开合闸回路，防止断路器多次重合闸。 四、实验内容及步骤 1、实验接线 常规三相一次重合闸实验接线如图2所示，将保护安装处（1QF）的电流互感器的端子、分别与DL-31电流继电器的电流输入端子和连接。电流继电器的动作触点连接至中间继电器电压线圈上，中间继电器的上面一对动作触点与断路器1QF的跳闸信号接孔连接，控制1QF跳闸。重合闸继电器的合闸触点1控制1QF合闸。 图2 常规三相一次重合闸实验接线 2、整定值设置 根据系统一次模型结构及参数进行整定计算，并对DL-31电流继电器进行整定，整定动作电流值为 A。重合闸时间整定为5S。 3、测试保护和三相一次重合闸动作 将重合闸端子3、6短接，使重合闸放电，此时重合闸面板上的充电指示灯灭。手动合上断路器1QF，等待20S，使重合闸充满电，此时重合闸面板上的充电指示灯亮。 4、瞬时性故障：按下出线上的首端相间短路故障按钮，观测保护动作情况，待保护跳开1QF后，释放按钮，观测重合闸的动作情况及重合闸面板上的充电指示灯状态。 5、永久性故障：按住出线上的首端相间短路故障按钮，保持到重合闸动作后保护再次跳开1QF时释放，模拟系统发生永久性故障的情况，观测整个过程中保护和重合闸的动作情况。 五、实验数据及分析处理 自动重合闸保护动作记录表 保护动作情况 瞬时性故障 永久性故障 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、实验前应根据系统参数计算整定数值（计算过程记录于实验原理中）。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 自动重合闸的动作时间是否越短越好？为什么？ 实验九：差动继电器特性实验 一、实验目的 1、了解常规差动继电器的工作原理，掌握设置继电器动作定值的方法。 2、掌握差动继电器特性的测试方法，测试差动继电器的比率制动曲线特性。 二、实验设备及器材 1、TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 2、LCD-4型变压器差动继电器 三、实验原理 LCD-4型变压器差动继电器用于变压器差动保护中，作为主保护。LCD-4型差动继电器为整流型继电器，由差动元件和瞬动元件两部分组成。差动元件由差动工作回路、二次谐波制动回路、比率制动回路和直流比较回路所组成。 LCD-4型变压器差动继电器内部未设置平衡绕组及抽头，因TA变比不一致而引起的不平衡电流通过专用自耦变流器补偿消除。谐波制动系数通常调整在0.2-0.25之间。通过切换片1QP实现三种不同的比率制动系数0.4、0.5、0.6。过切换片2QP获得1、1.5、2、2.5A四个不同的整定值。 四、实验内容及步骤 1、实验接线。如图所示完成实验接线。 差动继电器特性测试实验连线图 2、整定值设置。将差动继电器动作值整定为2A，制动系数设置为0.5。 3、打开特性实验信号源开关。调节I2输出到2A，然后调节I1输出使得I1逐渐增加，当继电器动作时记录I1电流值，将值记入表1中。 4、改变I2输出电流值为2.5A、3A、3.5A、4A、4.5A、5A重复步骤3，将数据记入表1中。 5、将“制动系数”整定为0.4和0.6，重复步骤3-4，再次测试继电器的制动曲线，将三次测试得到的曲线 = f() 画在同一个坐标图中进行比较。 五、实验数据及分析处理 表1 差动继电器特性实验(制动系数0.5) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 表2 差动继电器特性实验(制动系数0.4) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 表3 差动继电器特性实验(制动系数0.6) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、特性实验信号源24V电源和电压源出口严禁短接。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 1、为什么有比率制动特性的差动继电器的灵敏度比无比率制动特性的差动继电器高？ 2、带有比率制动特性的差动继电器是怎样可靠的躲开区外故障的？ 实验十：变压器保护综合实验 一、实验目的 1、掌握差动保护的基本原理。 2、熟悉变压器保护的接线方式。 3、掌握变压器保护的整定方法，分析其误差来源。 4、了解比率制动差动保护原理，分析保护动作情况。 二、实验设备及器材 TQXDB-IB多功能继电保护实验培训系统 三、实验原理 1、 电流平衡变换系数的计算方法如下： 　　 　 和分别为高压侧和低压侧电流互感器的变比，为变压器的变比。 2、差动速断保护整定 差动速断的整定值按躲开最大励磁涌流来整定，，其中，为变压器的额定电流。 3、比率制动差动保护整定 比率制动式差动继电器的动作电流随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。 比率制动差动保护的动作电流按下面两个条件进行计算，选较大者为基本动作电流。 （1）躲开变压器的励磁涌流： 式中，为可靠系数，可取1.5，为变压器参考侧的额定电流。 （2）躲开变压器外部短路时的最大不平衡电流： 式中，为外部短路时，流过变压器参考侧的最大短路电流，为CT的10%误差，为变压器分接头位置的改变范围，最大为15%。 比率制动系数可取0.4~0.6，二次谐波制动系数通常为0.15~0.2。 4、不带起动元件的过电流保护整定 动作电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定。 式中，为可靠系数，取1.2～1.3；为返回系数，取0.85；为变压器可能出现的最大负荷电流。 的确定应考虑电动机自起动的最大电流： 　 式中，为负荷自起动系数，取1.5～2.5，为正常的最大负荷电流。 5、带低电压起动的过电流保护整定 电流元件和电压元件的动作值分别为： 式中，为可靠系数，取1.1～1.2；为电流继电器返回系数，取0.85；为电压继电器返回系数，取1.15；为最低工作电压，一般取0.9 。 6、复合电压起动的过电流保护 负序电压定值可取： 7、过负荷保护=2.47 式中，为可靠系数，取1.05，为返回系数，取0.85。为避免外部故障时保护误发信号，动作时间一般取7～9秒。 四、实验内容及步骤 1、实验接线 TQDB-IV多功能微机保护实验装置具有四个电流输入通道，因此只能实现分相差动（A相差动保护）。装置的IA1、IA2和IA3电流接线端与2TA二次侧三相电流插孔相连，电流公共端直接相连。装置的IA2接线端与3TA二次侧A相电流插孔相连，电流公共端直接相连。“跳高”（表示跳开变压器高压侧断路器）接线端与2QF处的跳闸插孔相连，“跳低”（表示跳开变压器低压侧断路器）接线端与3QF处的跳闸插孔相连。如图1所示。 图1 变压器保护实验接线 2、整定值设置 根据前面所述的整定方法对变压器保护进行整定计算，并将定值下载或直接输入到装置中。 设置控制字时，同时投入差动速断保护、比率制动差动保护和过负荷保护。 表1 变压器主保护参考整定值表 差动速断 动作电流 平衡变化系数 2.5A 0. 91 比率制动差动 差流门槛 比例制动系数 1.5A 0.6 过负荷 动作电流 动作时限 1A 7s 变压器 变压器 平衡系数 0 1.000 3、模拟变压器短路故障 在表2所示设置故障进行实验，并记录实验结果。 五、实验数据及分析处理 表2 变压器保护动作记录表 故障点和故障类型 何种保护动作 动作值(A) 模拟变压器内部故障 两相短路 三相短路 模拟变压器外部故障 两相短路 三相短路 六、实验注意事项 1、本实验为强电类实验，实验中如有异常情况，应立即停止实验并切断电源。 2、实验中改接线，须遵循断电改接线原则。 3、实验前应根据系统参数计算整定数值（计算过程记录于实验原理中）。 4、实验结束时应先拆电源端接线，后拆除负荷端接线。 七、思考题 1、分析差流计算值与实验值之间的误差来源？ 2、变压器差动保护中产生不平衡电流的因素有哪些？ 附TQXDB-IB多功能继电保护实验台说明 一、阻抗等参数说明： 实验台上系统电源实际为380V 实际参数： 系统电源：380V。 电压互感器TV变比：380V/100V。 电流互感器TA变比：10A/10A。 L1-L2段线路阻抗为11.64Ω（电感36mH），L3-L4段线路阻抗为15.52Ω（电感48mH），出线滑动变阻器L5最大阻抗为22Ω，系统阻抗为15.52Ω（电感48mH）。 三、系统运行方式说明： 可利用转换开关QS1-QS9组成6种不同的线路阻抗，从而模拟6种不同的系统运行方式。经测试，选取3种较合理的方式分别作为最大、最小和正常方式。各开关状态见下表。 QS1 QS2 QS3 QS4 QS5 QS6 QS7 QS8 QS9 最大运行方式 + + + + + + + + + 最小运行方式 - - + + + + + + + 正常运行方式 + + + + - - - - - 注：“+”表示转换开关合上，“-”表示打开