過流保護(hù)與三相自動重合閘裝置綜合實驗

1、過流保護(hù)與三相自動重合閘裝置綜合實驗一、概 述以上各實驗中，我們學(xué)習(xí)了各種常規(guī)繼電器、特殊繼電器的結(jié)構(gòu)、原理、電氣特性，以及由它們所組成的各種保護(hù)電路、信號回路。并通過大量實驗訓(xùn)練，加深了對原理的理解，提高了動手能力。但是實際中的電力自動化繼電保護(hù)及自動裝置中并不是由單一的保護(hù)電路、信號回路就能夠?qū)崿F(xiàn)所有的功能，而應(yīng)根據(jù)不同保護(hù)對象及其對負(fù)荷供電的重要性，綜合考慮繼電保護(hù)動作后，如何與自動重合閘配合，重合閘采用前加速還是后加速等。因此本實驗裝置設(shè)計考慮了由前面所述實驗電路，進(jìn)行組合構(gòu)成綜合性實驗電路進(jìn)行提高實驗技能訓(xùn)練。本實驗就是過電流保護(hù)電路與自動重合閘裝置組成的綜合實驗實例，希望它對學(xué)生有

2、所啟發(fā)，并讓學(xué)生認(rèn)真思考如何將所學(xué)的各種繼電保護(hù)電路、信號回路、自動重合閘裝置等內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)組合，構(gòu)成綜合實用的保護(hù)體系。希望它對進(jìn)一步提高學(xué)生理論結(jié)合實際的能力有所幫助。二、實驗?zāi)康氖煜み^流保護(hù)與三相自動重合閘的電路原理，實際接線，邏輯功能, 掌握其基本特性和實驗整定方法。三、原理說明 三相自動重合閘主要由DH-3型重合閘繼電器、跳躍閉鎖繼電器TBJ、加速繼電器JSJ、信號繼電器XJ、切換片QP等元件所組成。 DH-3型重合閘繼電器為一只組合式繼電器，內(nèi)中包括一只時間元件SJ、一只中間元件ZJ、一只電容C、一只信號燈XD、充電電阻4R、放電電阻6R、時間元件附加電阻5R、指示燈附加電阻17R

3、等，見圖231虛線框內(nèi)所示。線路斷路器控制開關(guān)采用小型控制開關(guān)（），其接點動作圖見表231（為了提高實驗效果，便于分析各種工作狀態(tài)，本實驗設(shè)計采用單接點轉(zhuǎn)換開關(guān)分別替代控制開關(guān)的各對接點，見ZB19組合掛箱）。 1、實驗原理 三相自動重合閘采用“不對位”啟動方式利用控制開關(guān)觸點KK12-9與斷路器觸點QF3“不對位”判別正常跳閘或事故跳閘。 正常跳閘時：控制開關(guān)處于“跳閘后”位置，KK129觸點斷開，雖然QF3在斷路器跳閘后閉合，SZCH也不起動。 事故跳閘時：控制開關(guān)處于“合閘后”位置，KK12-9閉合，故在斷路器跳閘后QF3觸點接通而使SZCH起動。 利用電容C充電時間較長實現(xiàn)SZCH只動

4、作一次。 適當(dāng)選擇電容C和充電電阻4R的參數(shù)，使充電至ZJ電壓線圈動作，約需1520s，當(dāng)重合不成功或在手動合閘到故障線路時，因電容C充電時間不夠，故SZCH不會第二次合閘。 手動跳閘時閉鎖SZCH 利用KK10-9在“跳閘后”位置時閉合，構(gòu)成電容經(jīng)C經(jīng)6R和KK10-9放電回路，實現(xiàn)手動跳閘時閉鎖SZCH。 SZCH動作時間的整定 可根據(jù)計算確定的重合閘時間，利用時間元件SJ來整定SZCH動作時間常數(shù)。 自動復(fù)歸 利用斷路器輔助觸點QF1在動作后自動切斷ZJ自保持電流線圈，使SZCH復(fù)歸；QF3觸點使SJ復(fù)歸；電容C重新充電，經(jīng)1520s，SZCH又處于準(zhǔn)備狀態(tài)。 與繼電保護(hù)的配合 在SZC

5、H發(fā)出重合閘脈沖的同時，重合閘觸點ZJ3使加速繼電器JSJ勵磁，由JSJ觸點實現(xiàn)后加速保護(hù)。（根據(jù)需要也可實現(xiàn)前加速） SZCH的試驗及動作信號 利用切換片QP可將出口切至試驗信號燈BD，進(jìn)行SZCH完好性試驗。 電路能靈活地投切SZCH. 利用BK開關(guān)可方便的投入使用SZCH或撤出SZCH SZCH動作時由信號繼電器XJ發(fā)出信號。2、動作過程準(zhǔn)備狀態(tài) 在斷路器投入之前，控制開關(guān)KK10-9處于“跳后”接通位置，這時加于電容C上的電壓近似于電阻4R、6R串聯(lián)電路在6R上的分壓值，即 R6RUc- Uz R6R +R4R式中，Uz-直流操作電源電壓（本實驗為220V）因R6RR4R（R4R約為幾

6、兆歐，而R6R只有幾百歐），故Uc0。 在斷路器合閘后，控制開關(guān)接點KK10-9處于“合后”斷開位置，電容C即開始充電，經(jīng)1520秒充足電，SZCH處于準(zhǔn)備狀態(tài)，信號燈XD亮。 SZCH動作過程斷路器因線路事故跳閘，其輔助觸點QF3閉合。因控制開關(guān)處于“合后”位置，KK12-9接通。符合“不對位原則”，故SZCH起動。首先時間繼電器SJ勵磁。SJ1瞬時斷開觸點用于自動接入電阻5R，降低SJ線圈電流，保證SJ線圈的熱穩(wěn)定；SJ2延時閉合觸點用于接通電容C對ZJ電壓線圈的放電回路，故ZJ動作，發(fā)出重合閘脈沖。重合成功之后，由斷路器輔助觸點QF1和QF3分別使ZJ、SJ復(fù)歸；電容C重新充電，再次處于

7、準(zhǔn)備狀態(tài)，完成一個重合閘循環(huán)。ZJ采用帶有電流自保持的中間繼電器，是因為電容C放電過程很快，一般小于0.01秒，如無自保持回路，則可能在電容電壓衰減后撤消重合閘命令，重合過程半途而廢; 有了電流自保持回路，則ZJ一旦動作，就能保證命令執(zhí)行。在重合閘出口回路使用ZJ1、ZJ2多觸點串聯(lián)，是為增強斷弧能力，防止觸點粘接。 SZCH重合不成功過程當(dāng)重合到持續(xù)性故障線路時，繼電保護(hù)再次動作使斷路器跳閘，如果SZCH與保護(hù)配合采用ZCH后加速保護(hù)，則第二次跳閘是瞬時的。斷路器再次跳閘后，SZCH啟動回路再次接通，SJ又再次啟動，其延時閉合觸點又接通C對電壓線圈ZJ放電回路，但這時C充電不足，故SZCH不

8、動作。要指出的是：雖然SJ2閉合時，直流操作電源電壓會經(jīng)過4R、SJ2、ZJ電壓線圈形成通路，但由于4R阻值很大（約幾兆歐），而ZJ電壓線圈電阻只有幾千歐，ZJ電壓線圈承受分壓值很小，故ZJ不會動作。3、參數(shù)整定(1)、重合閘動作時限重合動作時限,原則上越短越好, 但必須滿足以下要求: 大于故障點反游離時間, 即:tdz+ thz > tyL 或tdz= tyL - thz+t (231)式中：tdz -重合閘動作時限 tyL -故障點去游離時間 thz -斷路器合閘時間 t -時間裕度,一般取0.30.4秒. 大于斷路器絕緣恢復(fù)具備再次合閘時間, 即: tdztzb·c 或

9、tdz=tzb·c + t (232)式中 tzb··c-斷路器絕緣恢復(fù)具備重合所需時間, 包括觸頭周圍絕緣油絕緣強度的恢復(fù)和操作機構(gòu)復(fù)原所需時間. 大于本線路電源側(cè)最大動作時限的繼電保護(hù)時間, 即 tdz+ thz > tf 或tdz= tf+ thz+t (23 3)式中 tf-最大動作時限的線路保護(hù)的返回時間; thz-見式(231). 大于環(huán)形網(wǎng)或平行線路對可靠地切除故障所要求時間,即tM·zx+ ttz·M+ thz·M+tdz> tN·zd+ttz·N+tyL或tdz=tN·zd+

10、ttz·N+tyL-( tM·zx+ ttz·M+ thz·M)+ t (234)式中t N·zd -線路對側(cè)(N側(cè))保護(hù)最大時限, 可取第II.段保護(hù)時限0.5秒;tM·zx-線路對側(cè)(M側(cè))保護(hù)最小時限, 可取第.I段保護(hù)時限;ttz·M ttz·NM、N側(cè)斷路器跳閘時間;thz·M-M側(cè)斷路器合閘時間;tyL-故障點反游離時間;t -時間裕度.【實例】假設(shè)輸電線路兩側(cè)均采用相同的油斷路器, 斷路器的工作參數(shù): ttz =0.1s, thz=0.8s, tyL=0.2s, t=0.4s重合閘動作時間為

11、tdz= 0.5 + 0.1+ 0.200.10.8 +0.4= 0.3s為可靠地切除故障,提高重合閘成功率,單側(cè)電源SZCH的動作時限一般取0.81.5s, 因此本實驗重合閘動作時間整定1.5s。( 2 )、重合閘復(fù)歸時間重合閘復(fù)歸時間是指電容C充電到繼電器ZJ動作電壓所需的時間。其必須滿足以下要求: 、重合失敗，由后備保護(hù)再次跳閘，不會發(fā)生第二次合閘，由下式條件保證，即:tdz·j +ttz+tdz+thz<tf (235)式中tdz·j后備保護(hù)動作最大時限;tdz重合閘動作時間;ttz斷路器跳閘時間;thz斷路器合閘時間;tf SZCH復(fù)歸時間. 重合成功之后不

12、久，線路又發(fā)生新的故障，將進(jìn)行新的一輪跳閘重合閘循環(huán)。從第一次重合至第二次重合應(yīng)有一定的時間間隔，保證斷路器分?jǐn)嗄芰Υ_以恢復(fù)。一般取tf=1520秒即可滿足。該參數(shù)由下式計算得出： 【實例】設(shè)直流電源電壓Uz=220V，ZJ動作電壓Udz.j=115V，充電電阻4R=3.4M，電容C=8uf，則 Uz 220tf=RCln-=3,400,000×8×10-6ln- = = 20s Uz-Udz·j220-115重合閘復(fù)歸時間（即電容器充電到中間元件動作所必須電壓的時間）的測定按實驗十八中的圖182進(jìn)行如果要調(diào)整SZCH復(fù)歸時間，一般不改變C和4R，而是調(diào)整ZJ的動

13、作電壓Udz·j ，調(diào)整繼電器反作用彈簧力。 (3)、后加速繼電器JSJ的復(fù)歸時間 后加速繼電器JSJ的復(fù)歸時間是指繼電器失去勵磁后觸點延時返回的時間，應(yīng)大于保護(hù)動作時間和斷路器跳閘時間之和，即tf>tdz·j+ttz(236)式中tf復(fù)歸時間JSJtdz·j保護(hù)動作時間ttz斷路器跳閘時間【實例】設(shè)tdz·.j=0.1s，ttz=0.1s，則tf>0.1+0.1=0.2s，一般取0.30.4s后加速繼電器JSJ失勵后觸點延時返回時間，按實驗四中圖4-8接線測定。四、實驗設(shè)備序號設(shè)備名稱使 用 儀 器 名 稱數(shù)量1ZB11DXM2A信號繼電器

14、1只DL24C/6電流繼電器1只DZB12出口中間繼電器1只2ZB12DZB14跳躍閉鎖繼電器1只3ZB16DS21時間繼電器1只DZS12返回中間繼電器1只4ZB19DH3重合閘繼電器1只5ZB01斷路器觸點及控制回路模擬箱1只6ZB15DXM2A-220V/-0.25A信號繼電器1只7ZB03數(shù)字電秒表及開關(guān)組件1只8DZB011變流器1只單相自耦調(diào)壓器1只可調(diào)變阻器R112.61只可調(diào)變阻器R22202只復(fù)歸按鈕SB1只9ZB06光字牌1個10DZB01直流操作電源1路11ZB35存儲式智能真有效值交流電流表1只五、實驗步驟和操作方法 1、根據(jù)參數(shù)整定原則確定過流保護(hù)與重合閘繼電器的動作

15、值，并進(jìn)行整定，本實驗可整定過流保護(hù)的電流起動值為3A，過流保護(hù)的動作時限為2秒，重合閘繼電器動作時間為1.5秒。2、按圖231（a）和圖231（b）過流保護(hù)與三相自動重合閘綜合實驗接線圖進(jìn)行安裝接線。3、檢查實驗接線的正確性，確定無誤后，連接相應(yīng)的直流操作電源。4、模擬輸電線路發(fā)生暫時性故障啟動重合閘。、見圖211（b）調(diào)節(jié)可調(diào)變阻器R1和Rf，使二變阻器接入電路的電阻為最大阻值，R1=12.6, Rf =110。然后閉合短路開關(guān)QA，合上斷路器QF和單相交流電源開關(guān)K，調(diào)節(jié)單相自耦調(diào)壓器和可調(diào)變阻器R1，使交流電流表上的指示值為3.5A。給電流繼電器加入一個大于啟動值的電流。斷開短路開關(guān)Q

16、A，調(diào)節(jié)可調(diào)變阻器Rf，慢慢減小Rf阻值，使交流電流表上的讀數(shù)為額定電流2A。此時輸電線路處于正常供電狀態(tài)。 、根據(jù)控制開關(guān)KK觸點動作圖表，將控制開關(guān)KK切換于“合閘后”位置，即（9）-（12）接點閉合，合上BK開關(guān)（1）-（2）接點閉合，投入重合閘繼電器，經(jīng)過20秒，重合閘繼電器指示燈亮，表明重合閘繼電器中的電容C已儲能完畢，裝置已處在準(zhǔn)備動作狀態(tài)。 、閉合短路開關(guān)QA，當(dāng)斷路器跳閘后，迅速斷開短路開關(guān)QA，隨后重合閘裝置將進(jìn)行自動重合。這期間要注意觀察過流保護(hù)和三相自動重合閘的動作全過程。整個動作過程完成后要及時進(jìn)行分析，寫出動作流程。5、模擬輸電線路發(fā)生永久性故障的動作過程。操作方法同

17、4，不同之處是短路開關(guān)QA閉合后不斷開。 圖231 過流保護(hù)與三相自動重合閘綜合實驗接線圖六、實驗分析與操作接線的考核內(nèi)容 1、如何將重合閘繼電器動作時間整定為1.5秒，如何將過流保護(hù)電流繼電器LJ的動作電流整定為3A和過流保護(hù)動作時間為2秒。2、假定重合閘裝置已處在準(zhǔn)備動作狀態(tài)，分析下列情況下的動作行為并寫出實驗步驟和操作方法，繪制實驗記錄表，并進(jìn)行實驗操作，由教師考核評分。（1）、當(dāng)線路上發(fā)生暫時性故障時；（2）、當(dāng)線路上發(fā)生永久性故障時；（3）、手動跳閘時；（4）、當(dāng)線路上存在永久性故障而手動合閘時；（5）、用KK手動合閘10秒鐘后線路出現(xiàn)故障；（6）、用KK手動合閘25秒鐘后線路出現(xiàn)故障；（7）、線路上多次出現(xiàn)雷擊故障時（相當(dāng)于每隔25秒出現(xiàn)一次暫時性故障）；（8）、閉鎖自動重合閘后，線路出現(xiàn)永久性或暫時性故障時。 3、防跳繼電器的作用（1）投入防跳繼電器使線路出現(xiàn)永久性故障而ZJ1、ZJ2觸點不能自動斷開時（即使繼電器處于動作狀態(tài)）；（2）切除防跳繼電器使線路出現(xiàn)永久性故障而ZJ1、ZJ