单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验.doc

广州大学学生实验报告

开课学院及实验室：工程北430 2015年 6 月11日
学院

年级、专业、班

姓名

学号

实验课程名称
电力系统继电保护原理
成绩

实验项目名称
实验五 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验
指导老师

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操作实验技术。
二、实验原理
定时限过电流保护
无时限电流速断保护和带时限电流速断保护能保护线路全长，可作为线路的主保护用。为防止本线路的主保护发生拒动，必须给线路装设后备保护，以作为本线路的近后备和下一线路的远后备。这种后备保护通常采用定时限过电流保护（又称为第III段保护），其动作电流按躲过最大负荷电流整定，动作时限按保证选择性的阶梯时限来整定。其原理接线图与带时限电流速断保护相同，但由于保护范围和保护的作用不同，其动作电流和动作时限则不同。
（1）定时限过电流保护的工作原理和动作电流
过电流保护工作原理： 正常运行时，线路流过负荷电流，保护不动。当线路发生短路故障时，保护启动，经过保证选择性的延时动作，将故障切除。
过电流保护动作电流：过电流保护动作电流的整定，要考虑可靠性原则，即只有在线路存在短路故障的情况下，才允许保护装置动作。过电流保护应按躲过最大的负荷电流计算保护的动作电流，根据可靠性要求，过电流保护的动作电流必须满足以下两个条件。
（2）动作时限的整定
定时限过电流保护的动作时限，应根据选择性的要求加以确定。 例如， 在图17-5 所示的辐射形电网中，线路L1上装设有过电流保护 1， 线路L2 和线路 L3 上也都分别装设有过电流保护2和 3。那么当线路L3 上的 f2 点发生短路故障时，短路电流将从电源经线路L1、线路 L2 和线路 L3 而流向短路点。这样，过电流保护1、2及3 均启动。但是，根据选择性的要求，应该只由保护 3 动作使 QF3 跳闸。为此，就应使保护 2的动作时限t2大于保护3的延时t3。由此可见，装于辐射形电网中的各定时限过电流保护装置，其动作时限必须按选择性的要求互相配合。配合的原则是：离电源较近的上一级保护的动作时限，应比相邻的、离电源较远的下一级保护的动作时限要长（注意：是过电流保护之间的配合）。在图 17-5 中将各级保护的整定时限特性画于图17-5b）中，好似一个阶梯，这就是通常所说的阶梯形时限特性。
若线路 L3 有几条并行的出线，那么保护 2 的时限应与其中最大的时限配合。由此可见，每条电力线路过电流保护的动作时限，不能脱离整个电网保护配置的实际情况及时限的配合要求，不能孤立地加以整定。处于电网终端的保护，其动作时限是无时限的或只带一个很短的时限，因为它没有下一线路保护需要配合。在这种情况下，过电流保护常可作为主保护，而无需再装设无时限动作的其他保护。
按照时限配合的要求，保护装设地点离电源愈近，其动作时限将愈长，而故障点离电源愈近，短路电流却愈大，对系统的影响也愈严重。所以，定时限过电流保护虽可满足选择性的要求，却不能满足快速性的要求。故障点离电源近，其动作时间反而长。这是它的缺点。正因为如此，定时限过电流保护在电网中一般用作其他快速保护的后备保护。
这种过电流保护的动作时限是由时间继电器建立的，整定后其定值与短路电流的大小无关，故称为定时限过电流保护。
（3）灵敏度校验
为了使保护达到预期的保护效果，还应进行灵敏度的校验，即在保护区内发生短路时，验算保护的灵敏系数是否满足要求。显然，这种验算应针对最不利的条件，亦即在短路电流的计算值为最小的条件下进行。因为只有在这种情况下的灵敏系数满足要求时，才能保证在其他任何情况下的灵敏系数都能满足要求。

三、实验设备

四、实验步骤

1．根据预习准备，将计算获得的动作参数整定值（电源线电压为50V），对各段保护的每个继电器进行整定。
2．按图 17-8 接线，检查无误后，再请指导老师检查，方可进行下一步操作。
3．把各按钮、开关的初始位置设定如下：SB1、SB2、SB3、QS（EPL-41 电阻盘上的KA） 均置于常开位置， 电阻盘旋钮置于顺时针到底位置 （电阻最大位置），三相调压器旋钮置于逆时针到底位置。
4．合上漏电断路器和线路电源绿色按钮开关及直流电源船形开关，按下合闸按钮。缓慢调节三相调压器旋钮， 注意观察交流电压表的读数至 50V；
5．把 SB2开关合上，模拟 B站 BC 线路末端短路，观察各继电器动作情况， 作好动作记录；
6．逆时针调节30Ω电阻盘，分别模拟B 站BC 线路中间和始端短路， 观察各继电器动作情况，作好动作记录；
7． 把SB2置于常开位置，解除BC 线路的故障；并把 A站 SB1开关置于闭和 参考步骤 5、6，分别模拟 A 站 A B线路末端、中间和始端短路，观察各继电器动作情况， 作好动作记录；
8．把 SB1、SB2 置于常开位置，QS 置于闭合位置，90Ω电阻盘均调至最大值位置，闭合 SB3，模拟系统过负荷运转， 观察各继电器动作情况。
五、实验结果及分析
1.三段式电流保护要使各段的保护范围和时限特性相配合，因为三段保护（过负荷、过流、速断）互相配合，各个保护区域能够连续，这样，在回路发生故障时，无论电流在什么值，保护都能动作。如果三段保护范围没有配合，各段保护区域之间还有空挡，而回路故障电流正好在这个空挡中，就没有了保护，会造成事故扩大。
2.输电线路通常采用三段式电流保护，即由无时限电流速段保护作为第一段保护，带时限电流速断保护作为第二段保护，定时限过电流保护作为第三段保护，无时限电流速断保护作为本线路首段的主保护，它动作迅速，但不能保护线路的全长；带时限电流速断保护作为本线路首段的近后备，本线路末端的主保护，相邻下一线路首段的远后备，它能保护线路的全长，但不能作为相邻下一线路完全远后备，定时限过电流保护作为本线路的近后备，相邻下一线路的远后备，它保护范围大，动作灵敏，但切除故障时间长。