單側(cè)電源輻射式輸電線(xiàn)路

1、單側(cè)電源輻射式輸電線(xiàn)路三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)、帶時(shí)限電流速斷保護(hù)及過(guò)電流保護(hù)的電路原理、工作特性及整定原則。2、理解輸電線(xiàn)路階段式電流保護(hù)的原理圖、展開(kāi)圖及保護(hù)裝置中各繼電器的功用。3、掌握階段式電流保護(hù)的電氣接線(xiàn)和操作實(shí)驗(yàn)技術(shù)。二、預(yù)習(xí)與思考1、三段式電流保護(hù)為什么要使各段的保護(hù)范圍和時(shí)限特性相配合？2、由指導(dǎo)教師提供有關(guān)技術(shù)參數(shù)，你能對(duì)三段式電流保護(hù)進(jìn)行計(jì)算與整定嗎？3、為什么在實(shí)驗(yàn)中，采用單相接線(xiàn)三段式保護(hù)能滿(mǎn)足教學(xué)要求？你能將圖22-2正確改繪成單相式接線(xiàn)圖嗎？4、為什么可取消電流互感器，直接將各段電流繼電器的電流線(xiàn)圈串入一次側(cè)的模擬接線(xiàn)中？5、三段

2、式保護(hù)模擬動(dòng)作操作前，是否必須對(duì)每個(gè)繼電器進(jìn)行參數(shù)整定？為什么？6、在輻射式輸電線(xiàn)故障模擬接線(xiàn)中，“R、R1、R2、Rf、Rf”各代表什么？S1的設(shè)置可分別模擬什么性質(zhì)的短路故障？7、斷路器QF是用什么元件模擬的？寫(xiě)出控制回路合閘時(shí)及保護(hù)動(dòng)作后跳閘時(shí)的電路工作原理？三、原理說(shuō)明：1、階段式電流保護(hù)的構(gòu)成無(wú)時(shí)限電流速斷只能保護(hù)線(xiàn)路的一部分，帶時(shí)限電流速斷只能保護(hù)本線(xiàn)路全長(zhǎng)，但卻不能作為下一線(xiàn)路的后備保護(hù)，還必須采用過(guò)電流保護(hù)作為本線(xiàn)路和下一線(xiàn)路的后備保護(hù)。由無(wú)時(shí)限電流速斷、帶時(shí)限電流速斷與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相配合可構(gòu)成的一整套輸電線(xiàn)路階段式電流保護(hù)，叫做三段式電流保護(hù)。圖22-1 三段式電流保護(hù)各

3、段的保護(hù)范圍及時(shí)限配合輸電線(xiàn)路并不一定都要裝三段式電流保護(hù)，有時(shí)只裝其中的兩段就可以了。例如用于“線(xiàn)路變壓器組”保護(hù)時(shí)，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)按保護(hù)全線(xiàn)路考慮后，此時(shí)，可不裝設(shè)帶時(shí)限電流速斷保護(hù)，只裝設(shè)無(wú)時(shí)限電流速斷和過(guò)電流保護(hù)裝置。又如在很短的線(xiàn)路上，裝設(shè)無(wú)時(shí)限電流速斷往往其保護(hù)區(qū)很短，甚至沒(méi)有保護(hù)區(qū)，這時(shí)就只需裝設(shè)帶時(shí)限電流速斷和過(guò)電流保護(hù)裝置，叫做二段式電流保護(hù)。在只有一個(gè)電源的輻射式單側(cè)電源供電線(xiàn)路上，三段式電流保護(hù)裝置各段的保護(hù)范圍和時(shí)限特性見(jiàn)圖22-1。XL-1線(xiàn)路保護(hù)的第段為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)，它的保護(hù)范圍為線(xiàn)路XL-1的前一部分即線(xiàn)路首端，動(dòng)作時(shí)限為t1I，它由繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間

4、決定。第段為帶時(shí)限電流速斷保護(hù)，它的保護(hù)范圍為線(xiàn)路XL-1的全部并延伸至線(xiàn)路XL-2的一部分，其動(dòng)作時(shí)限為t1II = t2I +t。無(wú)時(shí)限電流速斷和帶時(shí)限電流速斷是線(xiàn)路XL-1 圖222 三段式電流保護(hù)接線(xiàn)圖（a）原理圖 （b）展開(kāi)圖的主保護(hù)。第段為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)范圍包括XL-1及XL-2全部，其動(dòng)作時(shí)限為t1III，它是按照階梯原則來(lái)選擇的，即t1III = t2III+t ，t2III 為線(xiàn)路XL-2的過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。當(dāng)線(xiàn)路XL-2短路而XL-2的保護(hù)拒動(dòng)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，線(xiàn)路XL-1的過(guò)電流保護(hù)可起后備作用使斷路器1跳閘而切除故障，這種后備作用稱(chēng)遠(yuǎn)后備。線(xiàn)路XL-1本身故障

5、，其主保護(hù)速斷與帶時(shí)限速斷拒動(dòng)時(shí)，XL-1的過(guò)電流保護(hù)也可起后備作用，這種后備作用稱(chēng)近后備。綜上所述，電流保護(hù)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路時(shí)，電源與故障點(diǎn)之間電流增大的特點(diǎn)構(gòu)成的。無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)是以避開(kāi)被保護(hù)線(xiàn)路外部最大短路電流為整定的原則，它是靠動(dòng)作電流的整定獲得選擇性。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)則同時(shí)依靠動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間獲得選擇性，并要與下一線(xiàn)路的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相配合。過(guò)電流保護(hù)以躲開(kāi)線(xiàn)路最大負(fù)荷電流和外部短路切除后電流繼電器能可靠返回為整定原則。它依靠動(dòng)作電流及時(shí)間元件的配合獲得選擇性。2、階段式電流保護(hù)的電氣接線(xiàn)圖22-2為三段式電流保護(hù)接線(xiàn)圖，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ構(gòu)成第段無(wú)時(shí)限

6、電流速斷保護(hù)；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ構(gòu)成第段帶時(shí)限電流速斷保護(hù)；5LJ、6LJ、7LJ（兩相三繼電器式接線(xiàn)）、2SJ、3XJ、BCJ構(gòu)成第段定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。BCJ為保護(hù)出口中間繼電器，任何一段保護(hù)動(dòng)作時(shí)，均有相應(yīng)的信號(hào)繼電器動(dòng)作指示，從指示可知道哪段保護(hù)曾動(dòng)作過(guò)，從而可分析故障的大概范圍。3、一次網(wǎng)絡(luò)模擬接線(xiàn)單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖22-1，在母線(xiàn)A和母線(xiàn)B上都裝有三段式電流保護(hù)。由于正常時(shí)，系統(tǒng)三相是對(duì)稱(chēng)的，所以在實(shí)驗(yàn)室中可采用單相一次網(wǎng)絡(luò)模擬接線(xiàn)圖，如圖22-3所示。4、繪制三段式電流保護(hù)單相式接線(xiàn)圖本實(shí)驗(yàn)安裝調(diào)試內(nèi)容為線(xiàn)路XL-1上的三段式電流保護(hù)裝置，但要考慮與線(xiàn)路XL-

7、2上的三段式電流保護(hù)配合，可參考圖22-1。實(shí)驗(yàn)中采用DL-20C系列電流繼電器，組合型DXM-2A信號(hào)繼電器，DS-20時(shí)間繼電器和DZB-10B中間繼電器，為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)，每一段保護(hù)中電流繼電器只裝一個(gè)。要求每一位學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前參照?qǐng)D22-2繪制一張完整的三段式電流保護(hù)單相式展開(kāi)圖。四、三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)整定計(jì)算如圖22-4所示35千伏單側(cè)電源輻射式線(xiàn)路, XL-1的繼電保護(hù)方案擬定為三段式電流保護(hù)，保護(hù)采用兩相不完全星形接線(xiàn)。選定線(xiàn)路XL-1的正常最大工作電流為0.25安，（設(shè)計(jì)模擬一次電流等于二次電流，因此電流互感器采用一比一，也可將電流繼電器線(xiàn)圈直接串入）在最大運(yùn)行方式下及最小運(yùn)

8、行方式下D1、D2及D3點(diǎn)三相短路電流值見(jiàn)表22-1。圖22-4 三段電流保護(hù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖（一）、一次網(wǎng)絡(luò)模擬接線(xiàn)中各點(diǎn)短路電流及負(fù)荷電流表22-1短 路 點(diǎn)D1D2D3XL-1的正常最大工作電流并Rf后的負(fù)荷電流最大運(yùn)行方式下三相短路電流（安）4.51.750.6950.250.5最小運(yùn)行方式下三相短路電流(安)31.4650.645/（二）、三段保護(hù)動(dòng)作值的整定計(jì)算1、線(xiàn)路XL-1的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值按大于本線(xiàn)路末端D2點(diǎn)短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流IdL2。Zd來(lái)整定，即保護(hù)的一次動(dòng)作電流為：IdI.b.1=KKIdL2.Zd=1.3×1.75=2.275安

9、（22-1）式中 KK可靠系數(shù)，對(duì)電流速斷取1.21.3：繼電器的動(dòng)作電流為： Kj 1IdI.j.1= - IdI.b.1= - ×2.275=2.275安 （22-2） nL 1/1式中：KJ=1，電流互感器變比nL采用11。選用DL-24C/6型電流繼電器，其動(dòng)作電流的整定范圍為1.56安，本段保護(hù)整定2.28安。圖22 3 (a) 三段式電流保護(hù)交流電流部分（一次網(wǎng)絡(luò)模擬接線(xiàn)）實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖圖223（b） 三段式電流保護(hù)直流部分實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖2、線(xiàn)路XL-1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)要計(jì)算線(xiàn)路XL-1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，必須首先計(jì)算出線(xiàn)路XL-2無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Id

10、I.b.2 IdI.b.2=KKIdL3.Zd=1.3×0.6950.9035安 （22-3）線(xiàn)路XL-1的帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的一次動(dòng)作電流為：IdIIb.1=KK IdI.b.2=1.1×0.9035=0.99385安 (22-4)繼電器的動(dòng)作電流為: Kj 1IdIIj.1= - IdIIb.1= - 0.99385 = 0.99385安 (22-5) nL 1/1選用DL-24C/2型電流繼電器，其動(dòng)作電流的整定范圍為0.52安，本保護(hù)整定0.9936安。動(dòng)作時(shí)限應(yīng)與線(xiàn)路XL-2無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)配合, 即：t1II=t2I+t=0+0.5=0.5秒 (22-6)選用

11、DS-22型時(shí)間繼電器。其時(shí)限調(diào)整范圍為1.2-5秒，為了便于學(xué)生在操作中觀察,本保護(hù)整定為3秒。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)應(yīng)保證在線(xiàn)路XL-1末端短路時(shí)可靠動(dòng)作，為此以D2點(diǎn)最小短路電流來(lái)校驗(yàn)靈敏度。最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流為： 3I（2）dL2.zx= - I（3）dL2.zx= 0.866×1.465 = 1.269安 (22-7) 2則在線(xiàn)路XL-1末端短路時(shí),帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)為 I（2）dL2.zx 1.269KL= - = - =1.277 > 1.25 (22-8) IdII.b.1 0.9943、線(xiàn)路XL-1的過(guò)電流保護(hù)裝置（1）、過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流整

12、定原則：a、只有在被保護(hù)線(xiàn)路過(guò)流時(shí)它才起動(dòng)，在最大負(fù)荷電流Ifh.zd時(shí)保護(hù)裝置的電流繼電器不應(yīng)動(dòng)作。即:Id.b > Ifh.zd (22-9)b、當(dāng)外部短路時(shí)，如本線(xiàn)路過(guò)電流繼電器已起動(dòng)，但由于下一線(xiàn)路上2號(hào)保護(hù)的時(shí)限短而首先動(dòng)作，使2QF跳閘，短路電流消失，當(dāng)電流降低到最大負(fù)荷電流后，本線(xiàn)路的過(guò)電流繼電器應(yīng)能可靠地返回。同時(shí)應(yīng)考慮由于故障切除后電壓恢復(fù)，負(fù)荷中的電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)，可能出現(xiàn)最大負(fù)荷電流，為使1號(hào)保護(hù)的過(guò)電流繼電器能可靠返回，它的返回電流應(yīng)大于故障切除后線(xiàn)路XL-1的最大負(fù)荷電流，即:If.b > Ifh.zd (22-10)（2）、過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定計(jì)算過(guò)電流

13、保護(hù)的一次動(dòng)作電流為： KKKzq 1.2×1.3IdIII.b.1= -Ig.zd = -× 0.25 = 0.4588 安 (22-11) Kf 0.85式中 KK可靠系數(shù),取1.2；Kzq自起動(dòng)系數(shù)，取1.3；Kf返回系數(shù)，取0.85。繼電器動(dòng)作電流為: Kj 1IdIIIj.1= - IdIII。b.1 = -×0.4588 = 0.4588安 (22-12) nL 1/1選用DL-24C/2型電流繼電器，其動(dòng)作電流整定范圍為0.150.6安，本保護(hù)整定在0.459安。（3）、過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定為了保證選擇性，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限按階梯原則整定，這個(gè)

14、原則是從用戶(hù)到電源的各保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限逐級(jí)增長(zhǎng)一個(gè)t。所以動(dòng)作時(shí)限t1III應(yīng)與線(xiàn)路XL-2過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限t2III相配合。如: XL-2過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2.5秒時(shí)，XL-1過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為t1III=t2III+t=2.5+0.5=3秒 (22-13)本實(shí)驗(yàn)為了便于觀察可取7秒。選用DS-23型時(shí)間繼電器，其時(shí)限調(diào)整范圍為2.510秒。（4）過(guò)電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)a、為了保證被保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，過(guò)電流保護(hù)均能可靠地動(dòng)作，選擇被保護(hù)線(xiàn)路末端D2點(diǎn)作為線(xiàn)路XL-1過(guò)電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)用D2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝置的最小短路電流計(jì)算靈敏度系數(shù)。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，這個(gè)

15、靈敏度系數(shù)的最小允許值為1.5。b、對(duì)于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)不僅要求它在本段線(xiàn)路上發(fā)生短路時(shí)能可靠地動(dòng)作，而且相鄰元件的繼電保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)也能可靠動(dòng)作，起到相鄰元件后備保護(hù)的作用，故選擇相鄰元件末端D3點(diǎn)作為后備保護(hù)時(shí)的靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)，用D3點(diǎn)短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小短路電流計(jì)算靈敏度系數(shù)，根據(jù)規(guī)程要求，這個(gè)靈敏度系數(shù)應(yīng)大于1.2。根據(jù)以上要求過(guò)電流保護(hù)分別對(duì)本線(xiàn)路XL-1末端D2短路及下一線(xiàn)路XL-2末端D3短路時(shí)校驗(yàn)靈敏度得：在線(xiàn)路XL-1末端D2點(diǎn)短路時(shí)，過(guò)流保護(hù)的靈敏系數(shù)為： I（2）dL2.zx 1.269KL= - = - = 2.76 > 1.5 (22-14) 滿(mǎn)足要求

16、IdIII.b.1 0.459在線(xiàn)路XL-2末端D3點(diǎn)短路時(shí)，過(guò)流保護(hù)的靈敏系數(shù)為： I（2）dL3.zx 0.866I（3）dL3.zx 0.866×0.645KL= - = - = - = 1.217>1.2 (22-15) IdIII.b.1 IdIII.b.1 0.459滿(mǎn)足要求 根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算值首先對(duì)各段保護(hù)的繼電器進(jìn)行整定，然后進(jìn)行整組實(shí)驗(yàn)及動(dòng)作分析。（三）、三段式電流保護(hù)選用的繼電器規(guī)格及整定值總表表22 - 2編號(hào)用 途型號(hào)規(guī)格整定范圍實(shí) 驗(yàn)整定值線(xiàn)圈接法1LJ無(wú)時(shí)限電流速斷DL24C/61.56安2.28安串聯(lián)1XJ電流速斷信號(hào)DXM2A0.015安220伏

17、3LJ帶時(shí)限電流速斷DL24C/20.52安0.994安串聯(lián)1SJ限時(shí)速斷時(shí)間DS221.25秒3秒2XJ限時(shí)速斷信號(hào)DXM2A0.015安 220伏5LJ定時(shí)限過(guò)電流DL24C/20.150.6安0.459安并聯(lián)2SJ過(guò)電流時(shí)間DS232.510秒7秒3XJ過(guò)電流信號(hào)DXM2A0.015安 220伏BCJ出口中間DZB12B220伏0.5安五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)使 用 儀 器 名 稱(chēng)數(shù)量1ZB01斷路器觸點(diǎn)及控制回路模擬箱1只2ZB03數(shù)字式電秒表及開(kāi)關(guān)組件1只3ZB04空氣開(kāi)關(guān)組件1只4ZB06光字牌1個(gè)5ZB11DL24C/6電流繼電器1只DZB12出口中間繼電器1只DXM2A信號(hào)繼

18、電器1只6ZB12DL- 24C/2電流繼電器1只DS22時(shí)間繼電器1只DXM2A信號(hào)繼電器1只7ZB13DL24C/0.6電流繼電器1只DS23時(shí)間繼電器1只DXM2A信號(hào)繼電器1只8ZB44可調(diào)電阻器162個(gè)可調(diào)電阻器31.21個(gè)9ZB35存儲(chǔ)式智能真有效值交流電流表1只10DZB011變流器1只復(fù)歸按鈕1只交流電源1路單相自耦調(diào)壓器1只可調(diào)電阻R12.61只11DZB012可調(diào)電阻Rf2204個(gè)12DZB01直流操作電源1路六、實(shí)驗(yàn)步驟與操作方法：1、三段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)和單電源輻射網(wǎng)絡(luò)故障模擬接線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)總圖見(jiàn)圖223（a）和圖223（b），按圖接線(xiàn)完畢后首先進(jìn)行自檢，然后請(qǐng)指導(dǎo)教師檢

19、查，確定無(wú)誤后，接入直流操作電源待試驗(yàn)。2、根據(jù)（表22-2）三段式電流保護(hù)選用的繼電器規(guī)格及整定值總表提供的技術(shù)參數(shù), 對(duì)各段保護(hù)的每個(gè)繼電器進(jìn)行整定，使各個(gè)繼電器的動(dòng)作值符合表22-2。3、根據(jù)（表22-1）一次網(wǎng)絡(luò)模擬接線(xiàn)中各點(diǎn)短路電流及負(fù)荷電流總表提供最大運(yùn)行方式下的技術(shù)參數(shù)，對(duì)單電源輻射網(wǎng)絡(luò)故障模擬接線(xiàn)中的限流電阻R，模擬線(xiàn)路故障電阻R1 、R2 ，負(fù)荷電阻Rf 、附加負(fù)荷電阻Rf進(jìn)行調(diào)試整定，使各點(diǎn)參數(shù)符合表23-1。然后斷開(kāi)所有短路點(diǎn)及附加負(fù)荷電阻。4、合上電源開(kāi)并K，再按合閘按鈕，使QF合閘，檢查負(fù)荷電流應(yīng)符合要求（不符合應(yīng)進(jìn)行調(diào)整），然后合上繼電保護(hù)直流操作電源閘刀，使保護(hù)投入工作。5、模擬過(guò)負(fù)荷起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)：接上附加負(fù)荷電阻Rf，此時(shí)線(xiàn)路XL-1和線(xiàn)路XL-2的過(guò)電流保護(hù)均起動(dòng)。但應(yīng)由2號(hào)過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)