微机保护实验报告.doc

第二节电流保护实验
实验目的:
1、了解实验原理;
2、掌握实验装置调试与整定;
3、掌握实验方法。
实验设备:
1、WLZB-Ⅱ微机线路保护教学实验台 1台
2、连接线若干
实验原理:
当输电线路上发生相间短路时,输电线路故障相上的电流会增大。根据这个特点,可以构成电流保护。电流保护分无时限电流速断保护(简称Ⅰ段)、带时限速断保护(简称Ⅱ段)和过电流保护(简称Ⅲ段)。下面分别讨论它们的作用原理和整定计算方法。
无时限电流速断保护(Ⅰ段)
无时限电流速断保护的原理可用图3—1来说明。短路电流的大小和短路点至电源间的总电阻及短路类型有关。三相短路和两相短路时,短路电流IK与RΣ的关系可分别表示如下:
IK³ = ES/RΣ= ES/RS+ROl
IK² = √3/2 = ES/RS+ROl
式中,ES——电源的等值计算相电势;
RS——归算到保护安装处网络电压的系统等值电阻;
RO——线路单位长度的正序电阻;
l——短路点至保护安装处的距离。
由上两式可以看出,短路点距电源愈远(l愈长)短路电流IK愈小;系统运行方式小(RS愈大的运行方式)IK亦小。IK与l的关系曲线如图1—3曲线1和2所示。
KA2 KA1


A I> B I> C
~
I K1 K2
1
2 3
lmin

lmax Iop IkB max
0 l
图1—3 单侧电源线路上无时限电流速断保护的计算图
现在线路AB和BC上均装有仅反应电流增大而瞬时动作的电流速断保护,则当线路AB上发生故障时,希望保护KA2能舜时动作,而当线路BC上故障时,希望保护KA1能瞬时动作,它们的保护范围最好能达到本线路全长的100%。但是这种愿望是否能实现,需要作具体分析。
以保护KA2为例,当本线路末端K1点短路时,希望速断保护KA2能够瞬时动作切除故障,而当相邻线路BC的始端(习惯上又称出口处)K
2点短路时,按照选择性的要求,速断保护KA2就不应该动作,因为该处的故障应由速断保护KA1动作切除。但是实际上,K1和K2点短路时,从保护KA2安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的,因此,希望K1点短路时速断保护KA2能动作,而K2点短路时又不动作的要求就不可能同时得到满足。
为了获得选择性,保护装置KA2的动作电流Iop2必须大于被保护线路AB外部(K2点)短路时的最大短路电流Ikmax。实际上K2点与母线B之间的阻抗非常小,因为认为母线B上短路时的最大短路电流IKBmax=Ikmax。根据这个条件得到
Iop2 = K'rclIKBmax
式中,K'rcl——可靠系数,一般取为 〜。
由此可见,无时限电流速断保护不能保护线路的全长,规程规定,其最小保护范围一般不应小于被保护线路全长的15%〜20%(实验时可调节滑线电阻来寻找保护范围)。因此,无时限电流速断保护具有相当长的非保护区,在非保护区短路时,如不采取措施,故障便不能被切除,这是不允许的,为此必须加装带时限的电流速断保护,以便在上述情况下用它切除故障。
带时限电流速断保护(Ⅱ段)
对这个新设保护的要求,首先应在任何故障情况下都能保护本线路的全长范围,并具有足够的灵敏性。其次是在满足上述要求的前提下,力求具有最小的动作时限。正是由于它能以较小的时限切除全线路范围以内的故障,因此,称之为带时限速断保护。带时限电流速断保护的原理可用图1—4来说明。
A A B B C
IAB IBC
K
(a)
I
2 1 I'B
I'opA
3 4 (b)
I"opA I'opB
l"A l
t'A t"A t'B
0 t"A t"B l
图 1—4 带时限电流速断保护计算图
(a)网络图(b)Ik=f(l)关系及保护范围(c)延时特性
图中:1-- Ik=f(l)关系;2--I'opA线;3--I"opA线;4--I'opB线
由于要求带时限电流速断保护必须保护本线路AB的全长,因此,它的保护范围必须伸到下一线路中去。例如,为了使线路AB上的带时限电流速断保护A获得选择性,它必须和下一线路BC上的无时限电流速断保护B配合,即在无时限电流速断保护B的保护范围末端(K点)短路时,它不应动作。为此,带时限电流速断保护A的动作电流必须大于无时限电流速断保护B的动作电流。若带时限电流速断保护A的动作电流用I"opA表示,无时限电流速断保护B的动作电流用I'opB表示,则
I"opA =K"relI'opB (1)
式中,K"rel——可靠系数,〜。
保护的动作时限应比下一条线路的速断保护高出一个时间阶段,此时间阶段以△t表示。即
保护的动作时