三段电流保护试验

     单侧电源辐射形网的三段式过流保护实验 

二、实验目的

本次试验针对电气工程及其自动化专业。通过综合试验，使学生对所学过的供电课程，如短路计算，灵敏度校验，以及继电保护等章节有一次系统的复习，并运用自己学过的知识，自己设计三段保护实验系统。要求自己设备选型，自己设计，自己安装，最后自行调试，自己实现自己的设计。在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。并做到：

1、通过模拟线路三段式过电流保护试验，进一步了解继保护的基本原理。

2、通过三段式电流保护的动作电流和动作时间的整定掌握三段式保护之间的配合关系，加深对继电保护思想基本要求，及可靠性、选择性、快速性、灵敏性的理解。

3、通过试验线路的设计，计算及实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4、培养动手能力，了解不想的基本工艺要求。

5、培养分析，查找故障及错误接线的能力。

三、实验设计要求

     1、各保护动作时，均应以中间继电器为出口执行元件，时间继电器信号电流继电器接点容量不够。

    2、各保护动作时，信号指示准确无误，不允许几灯同时发信号。

    3、5s后重合闸动作一次，限时速断与过流保护不允许重合闸

    4、要求试验报告画出试验原理图，展开图，实际接线图以及写出整定计算

    5、根据搭接的模拟系统求出短路电流

    6、实验时对整个系统元件进行整定，实验开始前要进行校验

四、实验元件

1、交流接触器一台，代替断路器；

2、电流互感器两个（变比为20/5）；

3、按钮2个，信号灯5个；

4、继电器：电流继电器6个、信号继电器3个、时间继电器2个、中间继电器一个；

5、三相负载一组；

6、调压器一个；

7、导线若干；

8、重合闸一台；                                       

9、滑动变阻器6A，22.5A各三台。                                                                                                                              

五、试验内容和原理

5.1 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，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

    输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。

在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图5-1。XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II =t2I  +△t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III  = t2III+△t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。                                                     

综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。

 5.2 阶段式电流保护实验原理图

       5.3 展开图

（1）继电器接线展开图

（2）继电器交流回路展开图

                          （3）重合闸控制展开图

 5.4 整定计算

     已知:系统阻抗线路阻抗忽略不计， =1.2, =1.1, =1.5, =0.85, =2.5A,线路0.4Ω/km,电网电压380V.

1．瞬时电流速断

（1）线路阻抗

， 

（2）

     继电器动作电流 

     所以满足要求。

2．限时电流速断

     继电器动作电流 

     灵敏度校验  

    则  

     所以满足要求  

     动作时限    

3．定时限过电流

     继电器动作电流 

     灵敏度校验     

     所以满足要求。

     动作时限       

六、实验步骤

  1、自行调试，接线，要求布线整齐。

  2、对互感器进行校验看其变比是否跟给定的相符。

  3、继电器动作电流的整定与校验。

 3.1继电器的整定

 3.2继电器的校验

 3.3时间继电器的校验

4、通电调试系统单个环节，确认各个环节无误后，通电进行系统调试。

  5、确定各段保护整定动作时间。

  6、人为短路，观察不同情况时的保护动作情况，以及各段保护的配合情况。

  7、记录各种不同情况下保护动作的电流，与设计短路电流比较，有无拒动和误动现象，分析原因。

                三段保护总体接线图  

七、实验数据

 1、实验时按开关后，试验台继电保护动作，试验台断电。

    从实验发生的现象我判断应该是实验电路某处发生了短路，因为试验台继电保护已经动作并跳闸，所以我首先切断电源，然后先检查实验电路图，确认实验电路图没问题之后，我自习检查了实验接线，这时我发现有一处线路连接有误，接通电路后会导致短路。于是我修改接线之后又仔细检查了整个电路，确认无误后通电试验。

九、实验心得

本实验为我们专业进入大四后接触的第一个综合实验，所涉及的知识比较多，所以从实验一开始我就比较重视，仔细听取了老师对实验的讲解和实验要求后我就开始认真的准备了。

实验一开始的第一周我根据老师的要求画除了原理图和展开图，期中出现了不少问题，经过多次与老师的沟通后最终确定了我的实验电路图，在这期间我发现了我对以前的基础只是掌握的还是不够全面，以前做过的实验的原理没有完全掌握，重合闸就是很好的例子，在这次的实验中一开始完全忘记了重合闸的接线方法。

确定好电路图之后就是接线和调试了，一开始感觉接线很简单，但是在调试的时候接线不认真的问题还是暴露出来了，试触开关的时候试验台继电保护动作，试验台断电，我们的接线短路了，虽然没有发生组员受伤和仪器损坏的事故，但是这次教训还是值得重视的，在以后的接线中我一定会仔细接线，认真检查。调试过程进行的比较顺利，只是在调试过程中有些仪器的调试方法不是很清楚，经过查询后都顺利完成了调试，这又显示出了我基础知识掌握不扎实的问题。

因为前期的工作都顺利的完成了，所以最后的实验在老师的监督下的完成了，我们顺利的测量到各段的数据，并在老师的帮助下对实验中应注意的问题和重点知识进行了复习。

通过这次实验锻炼了我自己的动手能力和思考问题、分析问题、解决问题的能力，在实验中通过对各种问题的探索和分析，使我对继电保护的基本原理、三段式电流保护的动作电流和动作时间的整定、短路电流计算、灵敏度校验等只是有了更深入的理解和更全面的掌握。并且在自己动手和互相查找处理故障的同时能够将理论与实际相结合，增强感性认识，使书本知识更加巩固，也为我们在下学期做毕业设计打好了基础。所以我认为本实验起到了应该起到的作用。