建筑供配电与照明实训报告

建筑供配电与照明

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课程设计报告

系 别： 专 业： 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 成员姓名： 成 绩：

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目 录

实训项目一 阶段式过电流保护…………………………………2

实训项目二

实训项目三 反时限电流保护…………………………………….6 微机变压器纵差动保护…………………………11

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实训项目一 阶段式过电流保护

一、实训目的

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，理解各段保护间的配合关系。 3．通过实训观察、分析三段式电流保护各段的保护范围。 4．理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图。

二、实训设备

THPWJZ-1电力系统微机保护综合 实训装置

三、实训内容

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，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构成的一整套输电线路的阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

图1-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合

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。例如线路－变压器组接线，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，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。

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1-1。

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LH(b)

跳

闸

回

路

信

号

定电

时流

限保

带

时

限

电

流

速

断

控

制

电

源

小

母

板

熔 断 器无

时

限

电

流

速

断

出口中间继电器

（a）原理图 （b）展开图 图1-2 三段式电流保护接线图

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t1，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。

2．阶段式电流保护的电气接线

图1-2为三段式电流保护接线图，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ构成第Ⅰ段无时限电流速断保护；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ构成第Ⅱ段带时限电流速断保护；5LJ、6LJ、7LJ（两相三继电器式接线）、2SJ、3XJ、BCJ构成第Ⅲ段定时限过电流保护。BCJ为保护出口中间

I

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继电器，任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器动作指示，从指示可知道哪段保护曾动作过，从而可分析故障的大概范围。各段整定原理和整定值计算，在后面线路模型及整定值计算中已经作过深入研究，这里不再赘述。

四、实训步骤

1．按照实训接线总图接线，按照实训一项目中的步骤2的顺序启动控制屏。运行方式设置为“正常”

2．闭合断路器QF1、QF2、QF3，使线路带电，将短路时间调为20S。微机线路保护装置的设置如下表1-1、1-2、1-3、1-4。

表1-1 保护装置投退定值整定表（其它项保护功能退出）

3．短路类型选择为“线路”，在短路电流最小的情况下设置系统三相短路，注意哪一段动作。复位短路“投入”按钮，退出电流保护的Ⅱ段，重新在短路电流最小的情况下设置系统三相短路。观察是哪段保护动作，动作时间与前一种情况对比较。

4．复位短路“投入”按钮，重新投入电流保护的Ⅱ段，在短路电流最大的情况下设置

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系统三相短路，注意保护哪一段动作。会有什么现象。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。

5．断开保护装置的跳闸压板，重复3、4两步，注意出现什么情况。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。

6．退出电流保护I段只投Ⅱ、Ⅲ段，模拟XL1段线路短路电流最大位置时保护I段拒动。注意会出现什么情况。记录故障电流，光字牌状态及微机保护装置的历史记录。

7．复位“投入”按钮，复位“线路”按钮，复位“SBa、SBb、SBc”退出短路电流。断开断路器QF3、QF2、QF1，将系统调压器调到最小位置。按下“退出”按钮，关闭单相和三相空开电源，结束实训。

五、实训数据分析与处理

六、心得体会

我们实训完成后能清楚阶段式电流保护的特性。阶段式电流保护多用于输电线路，因为线路长，情况复杂。线路中有正常电流、过负荷电流、漏电电流、近距离短路电流、远路离短路电流、瞬时短路电流（如雷电感应、风吹碰线等）等。通过电流大小的检测配合时间的长短来护得不同的继电保护。如过负荷、过流、速断、漏电等保护。

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实训项目二 反时限电流保护

一、实训目的

1．掌握反时限过流保护原理和动作特性。 2．熟悉反时限过流保护的整定参数。

3．参考有关教材深刻理解反时限，了解微机反时限的优缺点。

二、实训设备

THPWJZ-1电力系统微机保护综合 实训装置

三、实训内容

一般电力系统的电气设备允许通过电流和时间成反比，因而反时限过电流保护有较大的优越性。在同线路的不同点发生短路时，短路电流大小不同，反时限过电流保护具有不同的动作时限，在线路靠近电源端短路时，短路电流较大，动作时限较短，反之就长。反时限过电流保护主要用于小型发电站、变电所、工厂等部门的输电线路及大型电动机的保护中。 图2-1(a)、(b)所示为输电线路反时限过电流保护的原理图。因感应型过电流继电器本身既是起动元件，又是时间元件，并且还带有机械掉牌信号装置可以代替好几只继电器的功能和作用，因而接线比较简单。

反时限保护动作电流的计算方法与定时限过电流保护相同。其动作时限也按阶梯原则选择，不同的是由于反时限电流继电器的动作时限与被保护线路中短路电流大小有关，因而相邻线路间时限配合比较复杂。反时限过电流保护的时限配合指的是，在某一配合点上相邻线路保护的时限配合。一般是将配合点选在相邻下一线路的首端。如图2-2(a)中的D1点。

图2-1(a) 二相式一段线路反时限过流保护原理

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图2-1 (b) 输电线路反时限过电流保护原理图

图2-2所示输电线路XL-1和XL-2分别装设了反时限过电流保护。实际工程整定或实验时均应首先算出保护装置1与2的动作电流Idz，1和Idz，2，并使二者相互配合，即Idz，1>Idz，2。假定保护装置2的时限特性已经确定，即图2-2（a）及（b）中的曲线②，考虑保护装置1的时限特性时，需算出配合点即线路XL-2始端D1处短路时的短路电流Id1，在流过Id1的作用下，保护装置2的动作时限为t2（D1），见图2-2（a）及（b）中曲线②的A点；在Id1作用下，保护装置1也会起动，按照保护动作选择性的要求，其动作时限t1（D1）应比保护2的动作时限t2(D1)大一个△t。即：t1(D1)= t2(D1)+△t。

因感应式继电器的铝盘有转动惯性，误差较大，所以，实际应用的△t应取较大的数值，一般取△t为0.7秒。

算得t1(D1)，即获得保护装置1时限特性曲线上一点B，见图2-2（a）及（b），保护装置1的动作电流Idz。1已经算出，只要Idz。1和B点这两个因素一确定，保护装置1的时限特性曲线①即可完全确定下来。

通过实验掌握上述配合整定方法，完全满足实际应用的要求，因为根据上述配合计算，在D1短路点，保护1和保护2动作的时限级差为△t′，保证了选择性，进一步观察时限特性曲线可知，在其它点(如D2点)，时限级差为为△t′，且△t′>△t，短路点离电源越远，时限级差越大，显然，只要在D1点能满足时限配合要求，那末在其它各点短路时，均能满足选择性要求。

（a）t=f（L） （b）t=f（Id）

图2-2 反时限过电流保护的时限配合

下面介绍一下微机保护中的反时限特性，反时限过流保护通常是基于下式（1）的时间t—电流I反时限特性：

I t K （1）

式（1）中，K为常数。r根据保护不同场合而取不同的值：一般在保护线路末端短路时电流变化较小的情况下，常采用定时限过流保护。定时限可以认为是一种特殊的反时限特性，即r 0；而在线路首端短路时电流变化较大的情况下，则采用非常反时限特性，即r 1；通常输电线路采用一般反时限，即0﹤r﹤1；反映过热状态的过流保护，在与熔断器配合的场合则采用特别反时限特性，即r=2。

目前普遍采用的是基于BS142.1966和IEC 255-4标准的四条反时限曲线，分别为一般反时限、强反时限、超反时限、长反时限，其通用表达式如下：

r

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t 其中：

IIopr 1

k

（2）

t：以秒为单位的动作时间；

k：时间系数（整定值）；它的整定应由“当短路电流为I时装置的动作时间为t”反过

来推算得到。

I：测量电流；

Iopr：电流动作定值。整定时应躲过可能的最大负荷电流。

四条曲线的陡度不同，其陡度由 和 共同决定。 不同类型曲线α和β

但是也有专家指出了这种模型的不足之处。这种模型在电流极大时对应延时时限极小，而在过流整定值附近时对应延时时限极大，这样在累加时间精度及与定时限保护的配合方面都存在缺陷。

现在有关专家又提出了一种新型反时限，可以解决上述问题。这种新型反时限特性在I/IP

≥20时，按最小动作时限动作，此时可与定时限保护配合。当I/IP≤2时，按最大动作时限动作。

（南自的微机只有一种：极端反时限）（依据IEC225-4标准），构成电流速段加反时限过流保护。

(1) 一般反时限

t

0.14TP

I0.02() 1IP

(2) 非常反时限

t

13.5TP

() 1IP

(3) 极端反时限

t

80TP()2 1IP

其中TP 为时间系数，IP为启动电流。

我们在用到反时限时，需要选择一种反时限特性，还要修改保护定值，即整定TP和IP，

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当（I/IP）r≥1时，程序开始按以上模型进行逻辑运算。

反时限过电流保护的优点是：越靠近电源端短路，保护的动作时限越短，与定时限电流保护比较，反时限过电流保护在故障电流等于(1~2) Idz时，见图2-2(b)，动作时限比定时限保护动作时限长得多，这一特性有利于使得保护装置躲开短时间的过负荷。此外，在线路首端短路时，短路电流比在末端短路时大得多，故采用反时限过电流保护可加速切除线路首端的短路。

反时限的缺点是：时限配合较复杂；虽然每条线路在靠近电源端短路时动作时限要比末端短路时短，但当线路级数较多时，近电源端保护总的动作时限仍然很长，不能满足快速切除故障的要求。

四、实训步骤

1．按照实训接线总图接线，按照实训一项目中的步骤2的顺序启动控制屏。运行方式设置为“正常”。

2．

“电流反时限保护” 设为“投入”,其它项均设为“退出”

PT变比”设为“10”，“CT变比”设为“0.1”，“反时限过流定值”设置为“1.0A”，“反时限延时定值”设置为“0.2s”，其它定值项无需设置。

3．闭合断路器QF1、QF2、QF3，使线路带电，将短路时间调为40S，短路点区域选择为“线路”。

4．分别在短路电流最大位置，中间位置，最小位置设置三相短路，粗略比较下三个位置的反时限时间tmax,tmid,tmin的大小，思考出现这种现象的原因。

5．按正确顺序使微机保护装置和控制屏退出运行，结束实验。认真总结实验结果，仔细填写实验报告。

五、实训数据分析与处理

1．简述微机反时限过流保护定值整定及动作特性实训的操作要点

tmin=40s 电流I段 故障相别C Imax=0.31A

tmid=9s QF3保护跳闸信号 电流反时限动作 故障相别BC Imax=0.89A

tmax=3s QF3保护跳闸信号 电流反时限动作 故障相别BC Imax=0.85A

反时限过电流保护的动作时间是一个变数，随短路电流大小而变，短路电流大，动作时间快，短路电流小，动作时间慢，表现为反时限特性。就是说继电保护的动作时间与短路电流大小有关，成反比例关系。

2．反时限电流保护适用于哪些情况？

反时限过电流保护原理上和很多负载的故障特性相接近，因此保护特性

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更为优越。本机的反时限过流保护符合IEC标准，可通过整定选择IEC A（一般反时限）、IEC B（非常反时限）、IEC C（极度反时限）三种反时限特性任一种。

六、心得体会

反时限过电流保护在原理上和很多负载的故障特性相近，因此保护特性更为优越。实际上，许多工业用户要求宝珠为反时限特性，而且对于不同的用户（负荷），所需的反时限特性并不相同 、

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实训项目三 微机变压器纵差动保护

一、实训目的

1．熟练掌握微机主保护装置的操作方法。

2．掌握微机纵差动保护实现双绕组变压器纵差动保护的安装和整定原则。

二、实训设备

THPWJZ-1电力系统微机保护综合 实训装置

三、实训内容

变压器的纵差动保护中，为了使变压器在正常工作或外部短路时差动电流尽量接近于零，对于一次侧接线方式不一样的双绕组变压器，其电流互感器的二次侧电流必须进行相位补偿。否则会产生较大的差动电流。在传统的差动继电器的纵差动保护中，进行相位补偿的方式是在Y型侧的电流互感器二次侧采用△型接线，△型侧的电流互感器的二次接线采用Y型接线，使纵差动保护的两差动臂电流相位相同，在选择TA变比时Y型侧的二次电流还应该乘以3的接线系数。在微机型保护中，由于软件算法的灵活性，同时为了简化保护接线，通常在二次侧均采用Y型接线。在进行差动计算时由软件对变压器Y型侧电流进行相位和幅值的补偿。

图3-1 △/ Y -11双绕组变压器纵差动保护原理接线图

四、实训步骤

1．按“微机变压器保护接线总图”进行实训接线，将电流互感器TA3,TA4二次端短接。 2．合上三相和单相空开电源，按下“启动”按钮 ，启动控制屏。调节系统调压器，使系统电压达到105V，短路电流大小调到最小位置，系统运行方式打到“正常”档。

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3．合上断路器QF1、QF2、QF3，将微机变压器保护中的“比率差动保护”和主变参数Ⅰ侧主变接线“三角形”和Ⅱ侧主变参数“星形”投入，其它保护退出。在数值定值中将“差动电流启动定值”设置为0.5A。

4．将短路区域选择设置为“区内”，设置系统三相短路，观察记录断路器QF1、QF2、微机变压器保护的动作情况。将短路区域选择设置为“区外”，重复上述步骤。

5．按正确顺序使微机保护装置和控制屏退出运行，结束实验。认真总结实验结果，仔细填写实验报告。

五、实训数据分析与处理

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六、心得体会

通过实训，明白了关于差动保护的部分知识，差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。

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