电力系统继电保护实验指导书

实验一 电流电压联锁保护原理与实验一、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kLd kcy K X I K U Udx )3(min .min .3==（10-1）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(min .d I —— 上述短路时的短路电流；X l —— 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。

《电力系统继电保护》实验指导书电气与信息工程学院实验中心前言电力系统继电保护实验课电力系统继电保护课程重要的实践教学环节，通过实验，加深学生对课程内容的理解，掌握电力系统继电保护的实际运用能力。

学生通过实际操作，从实验中观察到系统故障现象和掌握正确处理的措施，加深对继电器、继电保护装置、自动装置理论知识的理解；掌握常用仪器和试验设备的使用方法，以及继电器的构造原理、调试方法步骤；掌握阅读保护、控制、测量、自动装置的原理展开图和安装图的读图方法。

目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。

目录实验一电磁型电流继电器和电压继电器特性实验（验证性实验） (1)实验二单侧电源辐射式线路三段式电流保护实验（综合型） (5)实验三Y/Δ—11双绕组变压器差动保护实验（综合型） (10)实验四具有灯光和音响监视的断路器控制回路实验（综合型） (15)实验五自动重合闸前加速保护实验（综合型） (18)实验六零序电流保护实验（综合型） (21)实验一电磁型电流继电器和电压继电器特性实验（验证性实验）一、实验目的1、熟悉DL型电流继电器的实际结构、工作原理、基本特性；2、掌握其动作电流、返回电流及返回系数的整定计算方法；3、绘制电磁型电流继电器特性实验的原理接线图。

4、熟悉DY型电压继电器的实际结构、工作原理、基本特性；5、掌握动作电压、返回电压、返回系数及相关参数的整定计算方法；6、绘制电磁型电压继电器特性实验的原理接线图。

二、实验原理DL—20c电流继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态：常开触点闭合，常闭触点断开。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联时指示值等于整定值标注的；继电器两线圈并联使用时，整定值为指示值的2倍，转动刻度盘上指针，可以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。

DY—20c系列电压继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈两端电压达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。

电力系统继电保护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。

QF1QF2AB CV2050K M ABK M BCS B 1a 1b 1c 2a 2b 2cS B S B S B S B S B131619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。

实验地点：小二楼206实验一 阶段式电流保护一﹑实验目的1﹑掌握阶段式电流保护的原理和整定计算方法。

2﹑熟悉阶段式电流保护的特点。

3﹑理解各段保护间的配合关系。

4、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。

二﹑基本原理1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，不能作为下一线路的后备保护，为此必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。

电力系统继电保护实验指导书实验一同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析实验二双端电源高压输电线路短路故障的MATLAB仿真分析实验三三段式电流保护综合实验附录1：微机线路保护装置参数整定操作电气工程教研室2011-8-28实验一同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析同步发电机是电力系统中的重要元件，同步电机是由多个由磁耦合关系的绕组构成，同步电机的突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍。

对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。

1. 实验原理同步电机突然短路电路模型如下图1-1 所示。

使用简化的同步电机，三相并联PLC负载，通过三相电路短路发生器实现同步电机的三相短路，再用示波器观察同步发电机在发生三相短路时的暂态过程。

图1-1 实验原理图2．电路各元件的选取、参数设置2.1同步发电机的选取，设置打开Matlab仿真软件，在命令窗口中输入“Simulink”在弹出的窗口中将简化同步电机（Simplified Synchronous Machine）添加到“模型编辑窗口”重命名为“SM”双击设置其参数设置为如图1-2：图1-3 PM图1-2 SM2.2常数发生器的选取、设置将常数发生器（Constant）拖放到当前仿真窗口双击参数设置如图1-3 ，用于发电机功率输入，并重命名为PM；再选取一常数发生器，参数设如图1-4 ，用于发电机电压输入。

图1-4 VLLrms 图1-5 V-I2.3三相电压-电流测量元件选取、设置在测量元件库中选择三相-电流测量元件（Three-Phase V-I Measurment），复制粘贴到仿真窗口中，双击设置参数如图1-52.4三相并联负载的选取、设置在线路元件库中选择三相并联PLC负载元件复制粘贴到电路图中，双击设置其参数如图1-6 并重命名为Load。

2.5短路发生器的选取、设置将三相电路故障发生器拖放到电路图中，部分参数设置如图1-72.6示波器、选择器及三相序信号分析器的选取在元件库中拖入两个选择器（Selector）一个用于电流电路选择，一个用于电压电路选择；四个示波器（Scope）分别用于观察电流、电压、序分量电流幅值、序分量电流相角；一个序信号分析器。

实验一 阶段式过电流与自动重合闸前加速一、实验目的1、熟悉自动重合闸前加速保护的原理与接线。

2、掌握自动重合闸与继电保护的配合形式。

3、理解继电保护与自动重合闸前加速这种配合形式的使用场合。

二、实验说明重合闸前加速保护是当线路发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作，使断路器跳闸，尔后再借助于自动重合闸来纠正这种非选择性的动作。

重合闸前加速保护的动作原理可由图12-1说明,线路X-1上装有无选择性的电流速断保护1和过流保护2，线路X-2上装有过流保护4，ZCH 仅装在靠近电源的线路X-1上。

无选择性电流速断保护1的动作电流，按线路末端的短路电流来整定，动作不带延时。

过流保护2、4的动作时限按阶梯原则来整定，即t 2＞t 4。

图 12-1 自动重合闸前加速保护原理示意图当任何线路、母线（I 除外）或变压器高压侧发生故障时，装在变电所I 的无选择性电流速断保护1总是先动作，不带延时地将1QF 跳开，尔后ZCH 动作再将1QF 重合。

若所发生的故障是暂时性的，则重合成功，恢复供电；若故障为永久性的，由于电流速断已由ZCH 的动作退出工作，因此，此时通过各电流保护有选择性地切除故障。

图12-2示出了ZCH 前加速保护的原理接线图。

其中1LJ 是电流速断，2LJ 是过流保护。

从该图可以清楚地看出，线路X-1故障时，首先速断保护的1LJ 动作，其接点闭合，经JSJ 的常闭接点不带时限地动作于断路器，使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸装置，将断路器合上。

重合闸动作的同时，起动加速继电器JSJ ，其常闭接点打开，若此时线路故障还存在，但因JSJ 的常闭接点已打开，只能由过流保护继电器2LJ 及SJ 带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除故障。

自动重合闸前加速保护有利于迅速消除故障，从而提高了重合闸的成功率，另外还具有只需装一套ZCH 的优点。

其缺点是增加了1QF 的动作次数，一旦1QF 或ZCH 拒绝动作将会扩大停电范围。

电力系统继电保护实验指导书机电工程学院电气工程教研室实验一 电磁型电压电流继电器特性实验1．实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构。

2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理。

3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。

4）测量继电器的基本特性。

2．实验内容1）电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。

实验电路原理图如图1所示：图1 电流继电器动作电流值测试实验原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1A ，使调压器输出指示为0V ，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。

（2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电源开关和直流电源开关。

（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。

（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。

（5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。

（6）实验完成后，使调压器输出为0V ，断开所有电源开关。

（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。

-（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。

误差＝［动作最小值－整定值 ]／整定值变差＝［动作最大值－动作最小值］／动作平均值 100%返回系数＝返回平均值／动作平均值表1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表2）电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2所示：图2 电流继电器动作时间测试实验电路原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的“输出2”和“公共线”，将开关BK的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共线”，使调压器输出为0V，将电流继电器动作值整定为1.2A，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。

实验一电磁型电流继电器实验一．实验目的1．熟悉DL型电流继电器的内部结构、工作原理、基本特性。

2.测量电流继电器的动作值及返回值，计算返回系数。

掌握测试、调整这些参数的基本方法。

3.了解继电器常开接点和常闭接点的区别，观察接点工作可靠性。

二．原理说明DL-20C系列电流继电器为电磁式继电器。

由电磁系统、整定装置、接触点系统组成。

当线圈导通时，衔铁克服游丝的反作用力矩而动作，使动合触点闭合。

转动刻度盘上的指针，可改变游丝的力矩，从而改变继电器的动作值。

改变线圈的串联或并联，可获得不同的额定值。

DL-20C系列电流继电器铭牌刻度值，为线圈并联时的额定值。

继电器用于反映发电机，变压器及输电线短路和过负荷的继电保护装置中。

三．实验设备序号设备名称使用仪器名称数量1 控制屏 12 EPL-20A 变压器及单相可调电源 13 EPL-04 继电器—DL-21C电流继电器 14 EPL-11 交流电压表 15 EPL-11 交流电流表 16 EPL-11 直流电源及母线 17 EPL-12B 光示牌 1四．实验内容及步骤1.机械部分检查、转轴活动部分检查、舌片与电磁铁间隙的检查、弹簧的检查与调整、触点的检查与调整轴承与轴尖的检查。

2. 整定点的动作值、返回值及返回系数测试实验接线图1-2为过流继电器的实验接线。

（1）电流继电器的动作电流和返回电流测试：a .选择EPL-04组件的DL-21C过流继电器（额定电流为6A），确定动作值并进行整定。

本实验整定值为2.7A及5.4A两种工作状态。

注意：本继电器在出厂时已把转动刻度盘上的指针调整到2.7A，学生也可以拆下玻璃罩子自行调整电流整定值。

b .根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式； 注意：（1）过流继电器线圈可采用串联或并联接法，如右图所示。

其中串联接法电流动作值可由转动刻度盘上的指针所对应的电流值读出，并联接法电流动作值则为串联接法的2倍。

（2）串并联接线时需注意线圈的极性，应按照要求接线，否则得不到预期的动作电流值。

电力系统继电保护实验室安全操作规程为了按时完成电力系统继电保护实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程。

1、实验时，人体不可接触带电线路和带电体。

2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其它同学引起注意后方可接通电源。

实验中如发生事故，应切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

4、通电前应先检查所有仪表量程是否符合要求，是否有短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

5、总电源或实验台控制屏上的电源应由实验指导老师来控制，其他人员只能经指导老师允许后方可操作，不得自行合闸。

继电器的一般性检验1、外部检查继电器应符合以下要求：(1)外壳应清洁无灰尘。

(2)外壳，玻璃或塑料面应完整，嵌接良好。

(3)外壳与底座接合应紧密牢固，防尘密封良好。

(4)整体安装端正，端子接线及焊点牢固可靠，导电部分与屏柜面板的距离不小于3~5mm。

2、内部和机械检查(1)内部应清洁，无灰尘和油污。

(2)可动部分应动作灵活，无卡阻现象，转轴纵向和横向活动范围应适当。

(3)时间继电器的钟表机构及可动系统在前进和后退过程中动作应灵活。

(4)各部件安装完好，螺丝拧紧，整定把手应能可靠的固定在整定的位置上，整定螺丝插头与整定孔的接触良好。

(5)弹簧应无变形，层间距离要均匀，整个弹簧平面应与转轴垂直。

(6)内部触点无损伤且接触良好，动作后有明显的动作行程，即压力足够，且行程应符合要求，动、静触点接触时应中心相对。

(7)具有多对触点的继电器，除特殊要求外，各对触点的接触应同步。

(8)内部各焊点应牢固可靠，谨防虚焊、脱焊，相邻焊点及接线鼻之间要有一定的距离，以避免短路。

实验一电磁型电流继电器一、实验目的1、了解DL型继电器的构造，各部分的功用及动作原理。

2、掌握DL型继电器的调整步骤及调整方法。

3、学会DL型电流继电器返回系数的调整方法。

电⼒系统继电保护课程实验指导书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。