电力工程实验指导书.docx
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电力工程实验指导书
目录
第一章实验台使用说明2
QSEGP-I供配电实验系统常用字符表2
QSEGP-I实验台电源操作与安全3
第二章供配电技术实验6
实验一供电线路电流速断保护实验6
实验二供电线路过电流保护实验9
实验三配电变压器过负荷保护12
实验四供配电系统一次重合闸实验14
第一章实验台使用说明
QSEGP-I供配电实验系统常用字符表
序号
中文含义
文字符
旧符号
1
自动重合闸装置
ARD
ZCH
2
电容;电容器
C
C
3
熔断器
FU
RD
4
电流继电器
KA
LJ
5
热继电器
KH
RJ
6
冲击继电器
KI
CJJ
7
中间继电器
KM
ZJ
8
信号继电器
KS
XJ
9
时间继电器
KT
SJ
10
电压继电器
KV
YJ
11
电感、电抗器
L
L
12
断路器
QF
DL
13
电位器
RP
W
14
按钮
SB
AN
15
电流互感器
TA
LH
16
电压互感器
TV
YH
17
合闸线圈
YO
HQ
18
跳闸线圈
YR
TQ
QSEGP-I实验台电源操作与安全
一、开启实验装置的步骤
1)开启电源前,要检查控制屏上“直流高压电源”船形开关必须置“OFF”断的位置。
控制屏左侧面上安装的自耦调压器必须调在零位,即必须将调节手柄沿逆时针方向旋转到底。
2)检查无误后开启漏电断路器“电源总开关”“,停止”按钮指示灯、电源分相指示灯亮,表示实验装置的进线已接通电源,但还不能输出电压。
此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
3)按下“启动”按钮,“启动”按钮指示灯亮,只要调节自耦调压器的手柄,在输出口U、V、W处可得到0~450V的线电压输出,并由控制屏上交流电压表指示。
电压表指示三相电网进线的线电压值。
装置电源简图
4)按下“启动”按钮后,可打开直流操作电源,向微机保护装置控制回路和信号回路或向电磁继电器提供直流电源。
5)实验中如果需要改接线路,必须按下“停止”按钮以切断交流电源,保证实验操作的安全。
实验完毕,须将自耦调压器调回到零位,将“直流电源”的电源开关置于“关”断位置,最后,需关断“电源总开关”。
二、实验的基本要求
变压器线路保护实验的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。
培养学生根据实验目的、实验内容及实验设备拟定实验线路,确定实验步骤,测取所需数据,进行电路工作状态分析研究的能力,并得出必要结论,完成相应的实验报告。
增强对微机保护装置的认识,掌握线路保护的基本原理。
在整个实验过程中,必须集中精力,及时认真做好实验。
现按实验过程提出下列基本要求。
1、实验前的准备
实验前应复习教科书中有关章节的内容,认真阅读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤,明确实验过程中应注意的问题。
实验前应写好预习报告,经教师检查认可后,方能开始实验。
认真作好实验前的准备工作,对于培养学生独立工作能力,提高实验质量和保护实验设备、人身的安全等都具有相当重要的作用。
2、实验的进行
2.1、建立小组,合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2~3人组成,实验进行中的接线、负载、电压或电流调节、记录数据等工作每人应有明确的分工,以保证实验操作的协调,使记录的数据准确可靠。
2.2、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表,按图接线,接线要简单明了,接线原则应先接串联主回路,再接并联支路。
为方便检查线路的正确性,实验线路图中的直流回路、交流回路、控制回路等应分别用不同颜色的导线连接。
2.3、试运行
在正式实验开始之前,先按一定规范起动保护电路,观察所有仪表是否正常。
如果出现异常,应立即切断电源,并排除故障;如果一切正常,即可正式开始实验。
2.4、测取数据
预习时对继电器及其保护装置的试验方法及所测数据的大小做到心中有数。
正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
2.5、认真负责,实验有始有终
实验完毕,须将数据交指导老师审阅。
经指导老师认可后,才允许拆线,并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好,放至原位。
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察发现的问题,经过自己分析研究或分析讨论后写出的实验总结和心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
实验报告包括以下内容:
1、实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2、列出实验中所用器件的名称及编号,继电器铭牌数据等。
3、列出实验项目并绘出实验时所用的线路图,并注明仪表量程,电阻器阻值。
4、数据的整理和计算
5、解答各个实验的思考题,部分思考题在实验前要进行抽查提问,作为学生实验预习成绩的一部分。
6、根据数据说明实验结果与理论是否符合,可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。
实验报告应写在一定规格的报告纸上,保持整洁。
7、每次实验每人独立完成一份报告,按时送交指导老师批阅。
四、安全操作规程
为了按时完成电力自动化及继电保护实验,确保实验时人身与设备的安全,必须严格遵守如下规定的安全操作规程:
1、实验时,人体不可接触带电线路。
2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导老师检查和允许,并使组内其它同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故,应立即切断电源,断开实验台左面的漏电保护器,经查清问题和妥善处理故障后,才能继续进行实验。
4、通电前应先检查是否有短路回路存在,以免损坏仪表或电源。
5、实验室总电源或实验台控制屏上的电源应由实验指导教师来控制,其他人员只能经指导教师允许后方可操作,不得自行合闸。
五、实验注意事项
实验操作时,要做到快速、准确,不要让实验线路长时间工作在短路状态,对于本实验指导书来说即SA1、SA2万能转换开关不要长时间同时打在非正常工作位置。
第二章供配电技术实验
实验一供电线路电流速断保护实验
一.实验目的
1.掌握电流速断保护的电路原理,深入认识继电器保护自动装置的二次原理接线图和展开接线图。
2.进行实际接线操作,掌握电流速断保护的整定调试和动作试验方法。
二.预习与思考
1.为什么要选定主要继电器的动作值,并且进行整定?
2.过电流保护中哪一种继电器属于测量元件?
三.原理说明
无时限电流速断保护通常用于3—66kV电力线路的相间短路保护。
在被保护线路上发生短路时,流过保护安装点的短路电流值,随短路点的位置不同而变化。
在线路的始端短路时,短路电流值最大;短路点向后移动时,短路电流将随线路阻抗的增大而减小,直至线路末端短路时短路回路的阻抗最大,短路电流最小。
短路电流值还与系统运行方式及短路的类型有关。
图7-1曲线1表示在最大运行方式下发生三相短路时,线路各点短路电流变化的曲线;曲线2则为最小运行方式下两相短路时,短路电流变化的曲线。
由于本线路末端f1点短路和下一线路始端的f2点短路时,其短路电流几乎是相等的(因f1离f2很近,两点间的阻抗约为零)。
如果要求在被保护线路的末端短路时,保护装置能够动作,那么,在下一线路始端短路时,保护装置不可避免地也将动作。
这样,就不能保证应有的选择性。
为了保证保护动作的选择性,将保护范围严格地限制在本线路以内,就应使保护的动作电流Iop1.1(为保护1的动作电流折算到一次电路的值)大于最大运行方式下线路末端发生三相短路时的短路电流If.B.max,即
Iop1.1If.b.max,Iop1.1=KrelIf.b.max
式中,Krel—可靠系数,当采用电磁型电流继电器时,取Krel=1.2~1.3。
显然,保护的动作电流是按躲过线路末端最大短路电流来整定,可保证在其他各种运行方式和短路类型下,其保护范围均不至于超出本线路范围。
但是,按照以上公式整定的结果(如图7-1中的直线3)。
保护范围就必然不能包括被保护线路的全长。
因为只有当短路电流大于保护的动作电流时,保护才能动作。
从图11-1中能够得出保护装置的保护范围。
还可以看出,这种保护的缺点是不能保护线路的全长,而且随着运行方式及故障类型的不同,其保护范围也要发生的相应变化。
图7-1中在最大运行方式下三相短路时,其保护范围为lmax;而在最小运行方式下两相短路时,其保护范围则缩小至lmin。
无时限电流速断保护的优点是:
因为不反应下一线路的故障,所以动作时限将不受下一线路保护时限的牵制,可以瞬时动作。
无时限电流速断保护的灵敏度可用其保护范围占线路全长的百分数来表示。
通常,在最大运行方式下保护区达到线路全长的50%、在最小运行方式下发生两相短路时能保护线路全长的15%—20%时,即可装设瞬时电流速断。
所以在线路始端一定范围内短路时,无时限电流速断保护可以做到快速地切除附近故障。
四.实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
控制屏
1
2
EGP-00
电源板
1
3
EGP-01
二次回路
4
EGP-03
断路器及信号指示
5
EPL-13
交流仪表
6
EPL-04
继电器
(一)—DL-21C电流继电器
7
EPL-06
继电器(四)—DZ-31B中间继电器
1
8
EPL-07
继电器(五)—DX-8信号继电器
1
五.实验内容
1.选择电流继电器的动作值(确定线圈接线方式)。
2.对电流继电器进行元件参数整定调试。
3.按图6-1过流保护实验接线图接线。
KA1采用EPL-04的DL-21C电流继电器,KM采用DZ-31B中间继电器,
4.接通电源,进行保护动作的试验,并认真观察动作过程,做好记录,深入理解多个继电器在保护电路中的作用和动作次序。
六.实验报告
1.试验结束后要认真进行分析总结,按实验报告要求及时写出过电流保护的实验报告。
2.叙述过电流保护整定试验的操作步骤。
3.分析说明过电流保护装置的实际应用和保护范围。
4.书面解答本实验的思考题。
表8-1
序号
代号
型号规格
实验整定值
线圈接法
整定范围
过电流时的工作状态
1
KA
2
KM
实验二供电线路过电流保护实验
一.实验目的
1.掌握过流保护的电路原理,深入认识继电器保护自动装置的二次原理接线图和展开接线图。
2.进行实际接线操作,掌握过流保护的整定调试和动作试验方法。
二.预习与思考
1.为什么要选定主要继电器的动作值,并且进行整定?
2.过电流保护中哪一种继电器属于测量元件?
三.原理说明
电力自动化与继电保护设备称为二次设备,二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与其他电气设备相连接的电路称为二次回路,或叫二次接线。
二次电路图中的原理接线图和展开接线图是广泛应用的两种二次接线图。
它是以两种不同的型式表示同一套继电保护电路。
1.原理接线图
原理接线图用来表示继电保护和自动装置的工作原理。
所有的电器都以整体的形式绘在一张图上,相互联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起,为了表明这种回路对一次回路的作用,将一次回路的有关部分也画在原理接线图里,这样就能对这个回路有一个明确的整体概念。
图8-1表示6~10KV线路的过电流保护原理接线图,这也是最基本的继电保护电路。
从图中可以看出,整套保护装置由五只继电器组成,电流继电器KA2、KA1的线圈接于A、C两相电流互感器的二次线圈回路中,即两相两继电器式接线。
当发生三相短路或任意两相短路时,流过继电器的电流超过整定值,其常开触点闭合,接通了时间继电器KT的线圈回路,直流电源电压加在时间继电器KT的线圈上,使其起动,经过一定时限后其延时触点闭合,接通信号继电器KS和保护出口中间继电器KM的线圈回路、二继电器同时起动,信号继电器KS触点闭合,发出6~10KV过流保护动作信号并自保持,中间继电器KM起动后把断路器的辅助触点和跳闸线圈YR二者串联接到直流电源中,跳闸线圈YR通电,跳闸电铁磁励磁,脱扣机构动作,使断路器跳闸,切断故障电路,断路器QF跳闸后,辅助触点分开,切断跳闸回路。
原理接线图主要用来表示继电保护和自动装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备,它可作为二次回路设计的原始依据。
由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表示的,没有画出它们的内部接线和引出端子的编号、回路的编号;直流仅标明电源的极性,没有标出从何熔断器下引出;信号部分在图中仅标出“至信号”,无具体接线。
因此,只有原理接线图是不能进行二次回路施工的,还有其他一些二次图纸配合才可,而展开接线图就是其中的一种。
2.展开接线图
展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼此独立的部分,仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里,为了避免混淆,属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号。
展开接线图一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。
每一部分又分成若干行,交流回路按a、b、c的相序,直流回路按继电器的动作顺序各行从上至下排列。
每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列,每一回路的右侧标有文字说明。
展开接线图中的图形符号和文字符号是按国家统一规定的图形符号和文字符号来表示的。
二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表示,即指开关电器在非动作状态和继电器线圈断电的状态。
因此,所谓的常开(动合)触点就是继电器线圈不通电时,该触点断开,常闭(动断)触点则相反。
图8-2是根据8-1所示的原理接线图而绘制的展开接线图。
左侧是保护回路展开图,右侧是示意图。
从中可看出,展开接线图由交流电流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。
交流电流回路由电流互感器TA的二次绕组供电,电流互感器又装在A、C两相上,其二次绕组各接入一个电流继电器线圈,然后用一根公共线引回构成不完全星形接线。
直流操作回路中,画在两侧的竖线表示正、负电源。
横线条中上面两行为时间继电器起动回路,第三行为信号继电器和中间继电器起动回路,第四行为信号指示回路,第五行为跳闸回路。
四.实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
控制屏
1
2
EGP-00
电源板
1
3
EGP-01
二次回路
4
EGP-03
断路器及信号指示
5
EPL-13
交流仪表
6
EPL-04
继电器
(一)—DL-21C电流继电器
7
EPL-05
继电器
(二)—DS-21时间继电器
1
8
EPL-06
继电器(四)—DZ-31B中间继电器
1
9
EPL-07
继电器(五)—DX-8信号继电器
1
五.实验内容
1.选择电流继电器的动作值(确定线圈接线方式)和时间继电器的动作时限。
2.对电流继电器和时间继电器进行元件参数整定调试。
3.按图8-1过流保护实验接线图接线。
KA2、KA1分别采用EPL-04的DL-21C电流继电器,KM采用DZ-31B中间继电器,
4.接通电源,进行保护动作的试验,并认真观察动作过程,做好记录,深入理解多个继电器在保护电路中的作用和动作次序。
六.实验报告
1.试验结束后要认真进行分析总结,按实验报告要求及时写出过电流保护的实验报告。
2.叙述过电流保护整定试验的操作步骤。
3.分析说明过电流保护装置的实际应用和保护范围。
4.书面解答本实验的思考题。
表8-1
序号
代号
型号规格
实验整定值
线圈接法
整定范围
过电流时的工作状态
1
KA
2
KT
3
KS
4
KM
实验三配电变压器过负荷保护
一、实验目的
l、加深对变压器过负荷保护原理的理解。
2、掌握变压器过负荷保护的安装原则。
二、实验预习
l、仔细阅读实验指导书中关于实验装置及微机保护装置的使用说明。
2、为什么通常只装设单相过负荷保护?
3、对于不同用途的双绕组变压器,过负荷保护的安装原则是否相同.如果不同,则其安装原则有什么不同?
三、实验原理
变压器的过负荷电流,在大多数情况下都是三相对称的,因此,大多数变压器都只装设单相过负荷保护,其原理接线如图12-1所示。
微机过负荷保护检测的是变压器三相信号,因此单相过负荷也能可靠动作。
过负荷保护经延时动作于信号。
过负荷保护安装侧的选择,应能反应所有绕组的过负荷情况,通常应该遵循下面几条原则:
(1)双绕组升压变压器的过负荷保护应装在低压侧:
一侧无电源的三绕组升压变压器,过负荷保护应装在低电压主电源侧和无电源侧,三侧有电源的三绕组变压器,各侧均应装设过负荷保护,
(2)双绕组降压变压器的过负荷保护应装在高压侧。
单侧电源的三绕组降压变压器,若三侧容量相同,过负荷保护仅装在电源侧;若三侧容量不同,则在电源侧和容量较小侧分别装设过负荷保护。
双侧电源供电的三绕组降压变压器或联络变压器三侧均成装跛过负荷保护。
过负倚保护的动作电流,按躲过变压器的额定电流整定,即
式中
——可靠系数,取1.05;
——返回系数,取0.85,微机保护取1;
——保护安装侧变压器的额定电流。
过负荷保护的动作时间,应大于变压器后备保护的最大时限,一般在9~10s。
四、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
控制屏
1
2
EGP-00
电源板
1
3
EGP-01
二次回路
4
EGP-03
断路器及信号指示
5
EPL-13
交流仪表
6
EPL-04
继电器
(一)—DL-21C电流继电器
7
EPL-05
继电器
(二)—DS-21时间继电器
1
8
EPL-06
继电器(四)—DZ-31B中间继电器
1
9
EPL-07
继电器(五)—DX-8信号继电器
1
五、实验内容
1.根据教学要求及实验二的实验数据来整定差动继电器的动作电流及线圈匝数和其他继电器的动作值。
2.按图12-1变压器差动保护接线原理图进行安装接线。
3.变压器故障设置转换开关SA1打在正常位置。
4.检查上述接线的正确性,经老师确定无误后,直流电源操作回路。
5.合上漏电断路器开关。
6.合上实验电源,合上隔离开关几相关断路器合上变压器高、中、低压侧模拟断路器,此时,一次系统处于正常运行状态。
7.将转换开关SA2打在过负荷,观察并记录其动作情况。
8.实验完成后,断开所有电源开关
9.分析保护动作情况几其参数值,并完成实验报告
实验四供配电系统一次重合闸实验
一.实验目的
1.熟悉三相一次重合闸装置的电气结构和工作原理。
2.理解三相一次重合闸内部器件的功能和特性,掌握其实验操作及调整方法。
二.原理说明
DH-3型三相一次重合闸装置用于输电线路上实现三相一次自动重合闸,它是重要的保护设备。
重合闸装置内部接线见图15-1。
装置由一只DS-32时间继电器(作为时间元件)、一只电码继电器(作为中间元件)及一些电阻、电容元件组成。
装置内部的元件及其主要功用如下:
1.时间元件KT:
该元件由DS-32时间继电器构成,其延时调整范围为1.2-5S,用以调整从重合闸装置起动到接通断路器合闸线圈实现断路器重合的延时,时间元件有一对延时常开触点和一对延时滑动触点及两对瞬时切换触点。
2.中间元件KM:
该元件由电码继电器构成,是装置的出口元件,用以接通断路器的合闸线圈。
继电器线圈由两个绕组组成:
电压绕组KM(V),用于中间元件的起动;电流绕组KM(I),用于在中间元件起动后使衔铁继续保持在合闸装置。
3.电容器C:
用于保证装置只动作一次
4.充电电阻R4:
用于限制电容器的充电速度。
5.附加电阻R5:
用于保证时间元件DS的线圈热稳定性。
6.放电电阻R6:
在需要实现分闸,但不允许重合闸动作(禁止重合闸)时,电
容器上储存的电能经过它放电。
7.信号灯HL:
在装置的接线中,监视中间元件的触点ZJ1、ZJ2、和控制按钮的辅助触点是否正常,故障发生时信号灯应熄灭,当直流电源发生中断时,信号灯也应熄灭。
8.附加电阻R7:
用于降低信号灯HL上的电压。
在输电线路正常工作的情况下,重合闸装置中的电容器C经电阻R4已经充足电,整个装置处于准备动作状态。
当断路由于保护动作或其它原因而跳闸时,断路器的辅助接点起动重合闸装置的时间元件KT,经过延时后触点KT闭合,电容器C通过KT对KM(V)放电,KT起动后接通了KT(I)回路并自保持到断路器完成合闸。
如果线路上发生的是暂时性故障,则合闸成功后,电容器自形充电,装置重新处于准备动作的状态。
如线路上存在永久性故障,此时重合闸不成功,断路器第二次跳闸,但这一段时间远远小于电容器充电到使KT(V)起动所必须时间(15-25S),因而保证装置只动作一次。
三.实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
控制屏
1
2
EGP-00
电源板
1
3
EGP-01
二次回路
1
4
EGP-03
断路器及信号指示
1
5
EPL-08
自动重合闸
1
6
EPL-14
按钮及电阻盘
1
四.实验内容
1.DH-3型自动重合闸装置实验接线见图15-2,按图接线完毕后首先进行自检,然后请指导教师检查。
电位器R1、R2采用EPL-14的双联电阻盘,注意接线必须按照图示,否则容易引起保护动作。
SB1、SB2采用EPL-14的按扭开关。
2.时间继电器动作电压、返回电压的测定
(1)断开开关SB2,合上开关SB1,调节R1使直流电压表的读数为220V(装置的额定值),信号灯应发光,检查元件有无异常现象。
(2)调节R1逐步降低输入电压至最小,合上开关SB2,再反方向调节R1逐步提高输入电压至KT铁心可靠吸合。
读取此时的电压值Udj填入表15-1。
(3)上述KT动作后,向反方向调节R1,逐步降低输入电压,读取KT返回的最高电压Ufj(以时间继电器在弹簧作用下返回起始位置为准),并断开开关SB1和SB2。
表9-1时间继电器动作电压、返回电压的测定
动作电压Udj
返回电压Ufj
3.保证只动作一次测定
(1)闭合220V电源船形开关和SB1按钮开关,调节可变电阻R1使直流电压表的读数为220V。
(2)断开SB1按钮开关,使自动重合闸电容器C放电,并对电秒表进行复位,量程置于秒档。
(3)合上SB1,对电容器C进行充电,同时电秒表开始记时,当到30秒后,合上SB2,时间元件动作,经过整定时间过后,重合闸发出重合信号,光示牌闪一下。
(4)接着断开SB2,断开之后再合上SB2,重合闸时间元件动作,但中间元件不应动作。
4.充电时间的测定
在额定电压下合上SB1对C充电,经T(12-25)秒后再投入SB2,中间元件DS应能可靠地动作并自保持。
这时电秒表所记录的时间即为T。
重复测定充电时间时,应先断开SB1,后断开SB2,以保证电容器的放电状态。
并将电秒表回零,减小投入SB2的时间T重复以上操作,进行第二次试验,直至测出中间元件DS刚好能可靠地动作的最小时间T。
则最小充电时间Tmin等于T加上时间元件的整定值,若时间元件整定值小于0.5S,则可忽略。
如充电时间不符合要求,因检查充电电阻
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- 电力工程 实验 指导书