實驗一電流閉鎖電壓速斷保護實驗
一、實驗目的
1、掌握電流閉鎖電壓速斷保護的電路原理，保護範圍和整定原則。
2、理解保護電路中各繼電器的功用和整定方法。
3、訓練電流閉鎖電壓速斷保護的電路接線和實驗操作技能。
二、預習與思考
1、圖16-2保護裝置中的電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器、訊號繼電器等在電路中各起到什麼作用？
2、圖16-2電路中各個繼電器的引數是根據什麼原則整定的？
3、假如電流繼電器的線圈誤接入了交流電壓會出現什麼嚴重後果？誤接入直流操作電壓是否也會出現嚴重後果？
4、為什麼電流繼電器在電路中既可藉以判斷線路故障，同時在電壓迴路斷線時能起到閉鎖作用？
三、原理說明
電流閉鎖電壓速斷保護是由電壓速斷保護和電流閉鎖裝置兩部分組成。
當線路發生短路故障時，母線電壓劇烈下降。利用這一特徵，當電壓下降至預先整定的數值時，低電壓繼電器（圖16-2中的1yj、2yj、3yj）接點閉合而作用於跳閘，瞬時切除故障，這就構成了電壓速斷保護。
圖16-1所示線路x裝設瞬時動作的電壓速斷保護。由於保護瞬時動作，為了滿足選擇性要求，它的保護範圍必須限制在本線路x以內。為此，低電壓繼電器的動作電壓必須低於線路末端短路時母線上的最小殘餘電壓。
圖中曲線1為最小執行方式下線路各點短路時母線上的殘餘電壓。由圖可見短路點距電源端愈近，母線殘壓愈低。在系統執行方式變化時，線路同一地點短路時母線上的殘壓是不同的。
在最小執行方式下短路時，母線殘壓較低；在最大執行方式下短路時，母線殘壓較高。圖中曲線2即為最大執行方式下線路各點短路時母線殘壓曲線。為了保證選擇性，低電壓繼電器的動作電壓udz應小於最小執行方式下線路x末端短路時母線上的殘壓uc，min，即：
udz＜ uc，min16-1）
寫成等式uc，min
udz16-2）
kk式中 uc，min——最小執行方式下，線路x末端短路時，母線上的最小殘壓；
kk ——可靠係數，取kk =1.2～1.3。
圖 16-1電壓速斷裝置工作原理
圖16-1中直線3即為電壓速斷裝置的動作電壓值，它與曲線2、1的交點n、m給出了在最大與最小執行方式下電壓速斷裝置的保護範圍lii與li。可見，電壓速斷的保護範圍也受執行方式的影響，與電流速斷不同的是電壓
速斷在最大執行方式下保護範圍最小。而且，無論處於何種執行方式，在保護安裝處附近短路時，母線殘壓總要降為零，電壓速斷總能動作，即它的保護範圍不可能下降為零。
因為母線及與母線相連的任一線路發生短路故障時母線電壓都要下降，
各線路電壓速斷裝置的低電壓繼電器均起動。為保證選擇性，各線路電壓速斷保護均加裝了電流繼電器（如圖16-2中的1lj、2lj）來判斷哪條線路發生故障。同時，電流繼電器也在電壓迴路斷線時起閉鎖作用。
只有被保護線路發生故障，在電流作用下電流元件動作；同時因母線電壓大大下降，電壓元件也動作時，保護裝置才發出跳閘脈衝。電流閉鎖電壓速斷保護裝置見圖16-2。
圖16-2 電流閉鎖電壓速斷保護裝置
(a)原理圖；（b）展開圖
四、實驗裝置
五、實驗步驟和特性分析
1、根據教學要求確定低電壓繼電器的速斷動作電壓和過電流繼電器的閉鎖動作電流。
2、根據中間繼電器和訊號繼電器的技術引數選擇操作電源電壓（本實驗裝置選用直流220v）。
3、按圖16-4電流閉鎖電壓速斷保護實驗接線圖進行安裝接線。
4、檢查上述接線的正確性，確定無誤後，接通交流電壓迴路、交流電流迴路、直流操作電源迴路。
5、首先按中間繼電器的額定工作引數調整操作電源電壓至額定值。然後調整交流電壓及交流電流迴路進行操作試驗。觀察保護電路中各元器件接點的變化情況。
6、電流閉鎖電壓速斷保護的動作過程:
在圖16-2所示電流閉鎖電壓速斷保護裝置中，按正常執行時母線電壓為額定值，所以給低電壓繼電器加入額定交流電壓，此時低電壓繼電器1yj、2yj、3yj的常閉觸點是開啟的，電流繼電器1lj、2lj觸點也處於斷開位置。在保護範圍內相間短路時，交流電壓迴路的電壓降低至整定值，交流電流迴路的電流公升高至動作值，相應的低電壓繼電器與電流繼電器均動作，接點閉合，由相應的低電壓繼電器起動中間繼電器1zj，1zj觸點、lj觸點連通2xj線圈和bcj線圈所組成的迴路，使後者動作，發出跳閘脈衝使斷路器跳閘。當其他線路故障時，母線電壓下降，低電壓繼電器動作，但因電流繼電器1lj、2lj均未動作，故不會起動bcj。
當電壓迴路斷線時，yj動作，起動1zj，1zj起動1xj，經一定時限發出斷線訊號。
7、保護整定值與保護性質的關係
電流元件的動作電流有兩種整定方法。第一種，電流元件動作電流按躲過最大負荷電流整定，要求**路末端短路時有一定的靈敏度，電壓元件按最小執行方式考慮，所以受執行方式變化影響較大。按這種方法整定的保護，一般稱為電壓速斷保護。
第二種，按躲過線路末端短路時流過保護裝置的短路電流來整定。因為構成保護裝置的電流元件與電壓元件是互相閉鎖的，僅其中乙個元件動作保護裝置不會動作，只有兩元件都動作，保護裝置才動作。利用這一特點，在決定保護裝置的動作電流與動作電壓時，可不按最大執行方式及最小執行方式這種極端情況考慮，而是按經常出現的某一主要執行方式來計算，並且使保護裝置的電流元件和電壓元件在該執行方式下具有相同的保護範圍，如圖16-3所示。
圖中曲線1為選定執行方式下，線路各點短路時母線殘壓曲線，曲線2為該執行方式下線路各點短路時流經保護裝置的短路電流曲線。假定在這種選定的執行方式下電流元件和電壓元件的保護範圍相同（為lbh），其對應的線路阻抗則為
zxlzbh16-3）
kk式中kk——可靠係數，取值1.2～1.3（例：取1.25）；
zxl——被保護線路的總阻抗（例：取110ω） 。
一般zbh≈0.8zxl，即保護範圍lbh≈0.8xl。
電流元件的動作電流為:
eidz16-4）
zxt + zbh
式中e——系統折算到二次測的線電勢（例：取110v）；
zxt——在選定執行方式下,系統至保護安裝處的等效阻抗(例:取40ω)。
電壓元件的動作電壓為:
zxl udz = idz zbh = idz16-5）
kk這樣算得的動作電壓udz也就是在選定執行方式下，保護範圍末端短路時母線上的殘壓值。
按式（16-4）及式（16-5）選定動作電流與動作電壓後，在選定的執行方式下，電流元件與電壓元件具有相同的保護範圍。按這種方法整定的保護常稱為電流閉鎖電壓速斷保護裝置。
當執行方式改變時，如在最大執行方式下，在下一線路首端短路時，電流元件可能動作，但保護安裝處母線殘壓比電壓元件動作電壓高，電壓元件不會動作，保護不發出跳閘脈衝，保證了選擇性。反之，在最小執行方式下，在下一線路首端短路時，電壓元件可能動作，但電流元件不會動作，因這時短路電流小於動作電流，同樣能保證保護裝置的選擇性。
8、電流閉鎖電壓速斷保護的特點：
由於按選定的主要執行方式計算動作電壓和動作電流，不按最大或最小執行方式這種極端情況考慮，使保護裝置能具有較大的保護範圍。
與電流速斷裝置相比，電流閉鎖電壓速斷裝置接線較複雜，元件較多，但可以得到較高的靈敏度和較大的保護範圍。當執行方式變化較大，電流速斷裝置保護區很短甚至難以實現時，可採用電流閉鎖電壓速斷保護裝置。
圖 16-3 電流閉鎖電壓速斷裝置動作電壓和動作電流的確定
圖16-4 電流閉鎖電壓速斷保護實驗接線圖
六、注意事項
注意事項詳見操作規程，接線要特別注意電流繼電器的線圈絕對不能誤接入電壓迴路。每個操作環節中要確保其正確性和安全性。
七、實驗報告
在安裝接線及操作試驗結束後，根據電流閉鎖電壓速斷保護的工作特性，詳述保護裝置的具體動作過程，分析在最大和最小執行方式下，為什麼均能滿足保護動作的選擇性，結合思考題及時寫出實驗報告。
表16—1
實驗二單側電源輻射式輸電線路
三段式電流保護實驗
一、 實驗目的
1、掌握無時限電流速斷保護、帶時限電流速斷保護及過電流保護的電路原理、工作特性及整定原則。
2、理解輸電線路階段式電流保護的原理圖、展開圖及保護裝置中各繼電器的功用。
3、掌握階段式電流保護的電氣接線和操作實驗技術。
二、 預習與思考
1、三段式電流保護為什麼要使各段的保護範圍和時限特性相配合？
2、由指導教師提供有關技術引數，你能對三段式電流保護進行計算與整定嗎？
3、為什麼在實驗中，採用單相接線三段式保護能滿足教學要求？你能將圖22-2正確改繪成單相式接線圖嗎？
4、為什麼可取消電流互感器，直接將各段電流繼電器的電流線圈串入一次側的模擬接線中？
5、三段式保護模擬動作操作前，是否必須對每個繼電器進行引數整定？為什麼？
6、在輻射式輸電線故障模擬接線中，「r、r1、r2、rf、rf』」各代表什麼？s1的設定可分別模擬什麼性質的短路故障？
7、斷路器qf是用什麼元件模擬的？寫出控制迴路合閘時及保護動作後跳閘時的電路工作原理？
三、 原理說明：
1、階段式電流保護的構成
無時限電流速斷只能保護線路的一部分，帶時限電流速斷只能保護本線路全長，但卻不能作為下一線路的後備保護，還必須採用過電流保護作為本線路和下一線路的後備保護。由無時限電流速斷、帶時限電流速斷與定時限過電流保護相配合可構成的一整套輸電線路階段式電流保護，叫做三段式電流保護。
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