1、电力工程基础实验报告资料电力工程基础课程实验实验报告院 系： 工学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2013级 学生姓名： 学 号： 指导教师： 谢鸿龄 三段式电流电压方向保护实验一、实验目的1.熟悉三段电流保护的原理。2.掌握三段电流保护逻辑组态的方法。二、实验原理及逻辑框图三段式电流电压保护一般用于单电源出线上，对于双电源辐射线可以加入方向元件组成带方向的各段保护。反时限对于任何相间故障，包括接近电源的线路发生故障都可以在较短时间内切除，但保护的配合整定比较复杂，主要用于单电源供电的终端线路。WXH-822装置设三段电流电压方向保护。每一段保护的电压闭锁元件及方向元件均可单独投退
2、，通过分别设置保护软压板控制这三段保护的投退。其中电流电压方向段可以通过控制字选择是否闭锁重合闸。过流段可通过控制字YSFS选择采用定时限还是反时限，（若为0，则过流段为定时限段，若为13，则过流段分别对应三种不同的反时限段），根据国际电工委员会(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1996)的规定，本装置采用下列三个标准反时限特性方程，分别对应延时方式的13。反时限特性方程如下：一般反时限： (1) 非常反时限： (2)极端反时限： (3)上式中， Ip为电流基准值，取过流段定值Idz3；Tp为时间常数，取过流段时间定值T3，范围为0.051S。其中反时限特性可由控制字YSFS选择
3、（1为一般反时限，2为非常反时限，3为极端反时限）。方向元件采用90接线，按相起动。为消除死区，方向元件带有记忆功能。动作的最大灵敏角可以通过控制字选择为-45或者-30，动作范围12030或者10545。方向元件动作区域如图2-1所示：图2-1 方向元件动作区示意图逻辑原理框图如图2-2所示:图2-2 三段电流电压方向保护原理框图三、实验内容1首先接好控制回路，用导线将端子“合闸回路”两个接线孔短接，将端子“跳闸回路” 两个接线孔短接。合上“控制开关”和“电源开关”，使实验装置上电，保护装置得电同时停止按钮灯亮。2按下启动按钮，旋转“10kv进线电压”转换开关检查系统进线电压是否正常，根据实
4、验需要合QS101、QF101连接线路，实验时保护装置动作时跳开断路器QF101。3.通过实验装置面板上的“故障选择”旋转开关，可选择故障区“d1”、“d2”、“d3”分别进行保护实验。并把“远方/就地”开关都打到就地位置。4.修改保护定值：进入装置菜单“定值”“定值”，输入密码后，进入 “电流段保护” 按“确认”按钮，进入定值修改界面，如： 电流I段定值 Idz1 1.50 A 电流I段时限 T1 0.50S电流I段电压定值 Udz 100.00V -30灵敏角投退 ALM 1 电流段电压投退 UBS 1电流段方向投退 DBS 1 闭锁重合闸 BScHz 15.投入保护软压板。将电流段保护的
5、软压板投入（“定值”“压板”，输入密码后，进入“电流段保护”，将其保护软压板投入后 按“确认”后显示“压板固化成功”），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。 6.将”故障选择”旋转到位置1（或者2、或者3），在输电线路实验系统的故障模拟区中按下“A相”、“B相”、“C相”、“N相” 带自锁的试验按钮中的任意两相，来模拟相间短路或者单相接地实验，跳开断路器QF101实验结束。 7.实验完成后，在WXH-822微机线路保护测控装置的“报告”中记下两段电流保护动作时的保护动作信息，并制作相应的表格。三段保护的实验同上。8.记录保护动作信息后，可改变实验定值进行多次实验。表2-1 三段式电流保护实验数
6、据表保护整定值保护动作信息电流I段保护定值电流段保护定值电流段保护定值IAIBIC过流加速保护实验一、实验目的1.熟悉过流加速保护的原理；2.掌握过流加速保护逻辑组态的方法。二、实验原理及逻辑框图装置设置了独立的加速保护段，可通过控制字选择合闸前加速或合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。前加速一般用于35kV及以下的具有几段串连的辐射形线路上，能快速切除故障，然后靠重合闸纠正这种非选择性动作。当重合于故障或者手合于故障时，后加速保护不带时限无选择性的动作跳闸加速故障的切除。装置设置了独立的过流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统的保护相比，使保护的配置更加灵
7、活。本保护在断路器处于合位后开放3s。原理框图如图2-3所示：图2-3 过流加速保护原理框图三、实验内容1首先接好控制回路，用导线将端子“合闸回路”两个接线孔短接，将端子“跳闸回路” 两个接线孔短接。合上“控制开关”和“电源开关”，使实验装置上电，保护装置得电同时停止按钮灯亮。2按下启动按钮，旋转“10kv进线电压”转换开关检查系统进线电压是否正常，根据实验需要合QS101、QF101连接线路，实验时保护装置动作时跳开断路器QF101。3.通过实验装置面板上的“故障选择”旋转开关，可选择故障区“d1”、“d2”、“d3”分别进行保护实验。并把“远方/就地”开关都打到就地位置。4.修改保护定值：
8、进入定值修改界面，“定值”“定值”，输入密码后，进入 “过流加速” 按“确认”按钮，定值整定例如下： 过流加速定值 Ijs 2.00A过流加速时限 Tjs 0.50S前加速方式投退 QJS 15.投入保护压板。将过流加速保护的软压板投入（“定值”“压板”，输入密码后，进入“过流加速”，将其保护软压板投入后 按“确认”后显示“压板固化成功”，同），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。 6.在重合闸充满电后，首先按照前面的实验方法完成电流段保护实验，然后保护装置进行故障后的重合闸，重合闸后再次给故障时过流加速保护的动作。当然根据过流加速保护逻辑框图也可通过其他方式实现过流加速保护动作。7.实验完成
9、后，在WXH-822微机线路保护测控装置的“报告”中记下过流加速保护动作时的保护动作信息，并制作相应的表格。8.记录保护动作信息后，可改变实验定值进行多次实验。表2-2 过流加速保护实验数据表过流加速保护整定值过流加速保护动作值 零序电流保护实验一、实验目的1.了解零序电流产生的原因。2.熟悉零序电流保护的作用及意义。二、实验原理及逻辑框图装置设有一段零序电流保护，通过设置保护压板控制投退。在不接地或小电流接地系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流保护来检测接地故障很难保证其选择性。本装置通过网络互联，与其他装置信息共享，通过CBZ-8000综合自动化
10、系统采用网络小电流接地选线的方法来获得接地间隔。 在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，故采用直接跳闸方法，本装置中设一段零序过流保护（可整定为报警或跳闸）。在某些不接地系统中，电缆出线较多，电容电流较大，也可采用零序电流保护直接跳闸方式。原理框图如图2-7所示。图2-7零序电流保护原理框图三、实验内容1.首先用导线将面板上保护装置下面的所有“合闸回路“、“跳闸回路”短接，再合上“控制开关”和“电源开关”，保护装置上电，按下启动按钮，旋转“10kv进线电压”开关，检查电压是否正常。2.把转换开关打到“就地”的位置（打到就地位置，进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现
11、远程操控）。3.进入WXH-822保护装置菜单“定值”中对零序电流保护定值进行修改整定。4.进入WXH-822保护装置菜单“压板”中投入零序电流保护软压板，其他所有保护的硬压板和软压板均退出。5.通过以上试验按钮可以做相应的单相接地或相间短路（A、B、C、N为自锁按钮，黄色试验按钮为顺动按钮，可以满足瞬时性故障），满足三相不平衡，产生零序电流。6.当保护动作条件满足时，断路器QF101跳开，保护装置面板跳闸灯亮。在保护装置报告中可查看保护的动作时间和动作值等相关信息，再进行实验分析。四、思考题为什么零序电流必须是自产零序电流？自产零序电流是如何产生的？比率差动保护一、实验目的1、熟悉WDH-8
12、23保护装置电动机比率差动保护的作用和意义。2、掌握WDH-823保护装置电动机比率差动保护的原理。二、实验原理装置采用常规比率差动原理，其动作方程如下：当IresIzd时，IopIdz; 当IresIzd时，IopIdz + Kzd*(Ires-Izd).满足上述两个方程，差动元件动作。式中：Iop为差动电流，Idz为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Izd为最小制动电流整定值，Kzd为比率制动系数。动作电流： Iop = IT +IN制动电流： Ires = （IT -IN）/2式中：IT、IN分别为机端、中性点电流互感器（TA）二次侧电流。在电动机起动过程中，保护通过控制字（Q
13、DYS）增加延时120ms保护出口，通过控制字（QDT）退出本保护或通过控制字（QDXS）把起动时的比率改为0.8，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性。装置设有差动保护开入硬压板（N220）投入比率差动保护,并设有闭锁比率差动开入硬压板（N221）。通过控制字可选择瞬时TA断线发告警信号的同时是否闭锁比率差动保护。本保护只配置在WDH-823电动机保护中。比率差动保护能保证外部短路不动作，内部故障时有较高的灵敏度，其差动动作曲线如图4-2所示。图4-2 差动动作曲线三、实验步骤1.首先用导线将面板上保护装置下面的所有“合闸回路“、“跳闸回路”短接，再合上“控制开关”和“电源
14、开关”，保护装置上电，旋转“10kv进线电压开关”，检查电压是否正常，按下启动按钮。然后依次合上隔离开关和断路器使电动机运行（方法同电动机启动实验）。2.把转换开关打到“就地”的位置（打到就地位置，进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。3.进入WDH-823保护装置菜单“定值”中对比率差动定值进行修改整定。4.投入保护压板。将比率差动保护的硬压板投入（用导线将端子“开入”接到端子“差动保护压板”）和软压板投入（“定值”“ 压板” ，输入密码后，进入“比率差动保护”，将其保护软压板投入后 按“确认”后显示压板固化成功），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。 5.
15、通过以上试验按钮可以做相应的单相接地或相间短路（A、B、C、N为自锁按钮，黄色试验按钮为瞬动按钮，可以满足瞬时性故障），满足实验要求。6.当保护动作条件满足时，断路器QF105跳开，保护装置面板跳闸灯亮。在保护装置报告中可查看保护的动作时间和动作值等相关信息，再进行实验分析。 反时限电流保护一、实验目的1、熟悉WDH-823保护装置电动机反时限保护的原理和作用。二、实验原理在电动机起动过程中，反时限电流定值自动升为整定电流值的整定倍数（菜单整定），以躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护定值恢复原整定电流值。这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动。保护由控制字YSFS（分别由
16、0、1、2表示）选取曲线。反时限电流保护原理框图如图4-3。图4-3 反时限电流保护原理框图反时限电流保护由以下三条曲线（0代表一般反时限，1代表非常反时限，2代表极度反时限）组成： 一般反时限(方式0)： 非常反时限(方式1)： 极端反时限(方式2)： 式中： I为故障电流 Ip为反时限电流定值Ifsx tp为反时限时间定值Tfsx t为动作时间三、实验步骤1.首先用导线将面板上保护装置下面的所有“合闸回路“、“跳闸回路”短接，再合上“控制开关”和“电源开关”，保护装置上电，旋转“10kv进线电压开关”，检查电压是否正常，按下启动按钮。然后依次合上隔离开关和断路器使电动机运行（方法同电动机启
17、动实验）。2.把转换开关打到“就地”的位置（打到就地位置，进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。3.进入WDH-823保护装置菜单“定值”中对反时限电流保护定值进行修改整定。4.投入保护压板。将反时限电流保护的软压板投入（“定值”“ 压板” ，输入密码后，进入“反时限电流表保护”，将其保护软压板投入后 按“确认”后显示压板固化成功），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。 5.通过以上试验按钮可以做相应的单相接地或相间短路（A、B、C、N为自锁按钮，黄色试验按钮为瞬动按钮，可以满足瞬时性故障），满足实验要求。6.当保护动作条件满足时，断路器QF105跳开，保护装
18、置面板跳闸灯亮。在保护装置报告中可查看保护的动作时间和动作值等相关信息，再进行实验分析。过负荷保护一、实验目的1、了解WDH-823保护装置电动机过负荷保护的原理和意义。二、实验原理装置设有过负荷保护功能，由压板投退。过负荷保护由控制字选择跳闸或告警。在电动机起动过程中，过负荷保护自动退出。过负荷保护原理框图如图4-5。如果电动机长期工作在过负荷状态下，会使电动机的温升超过允许值，加速线圈绝缘老化，甚至将电动机烧坏。图4-5 过负荷保护原理框图三、实验步骤1.首先用导线将面板上保护装置下面的所有“合闸回路“、“跳闸回路”短接，再合上“控制开关”和“电源开关”，保护装置上电，旋转“10kv进线电
19、压开关”，检查电压是否正常，按下启动按钮。然后依次合上隔离开关和断路器使电动机运行（方法同电动机启动实验）。2.把转换开关打到“就地”的位置（打到就地位置，进行实验装置的实验；打到远方位置，进行远方操作即在后台上实现远程操控）。3.进入WDH-823保护装置菜单“定值”中对过负荷保护定值进行整定。4.投入保护压板。将过负荷保护的软压板投入（“定值”“ 压板” ，输入密码后，进入“过负荷保护”，将其保护软压板投入后 按“确认”后显示压板固化成功），其他所有保护的硬压板和软压板均退出。 5.通过以上试验按钮可以做相应的单相接地或相间短路（A、B、C、N为自锁按钮，黄色试验按钮为瞬动按钮，可以满足瞬
20、时性故障），满足实验要求。6.当保护动作条件满足时，断路器QF105跳开，保护装置面板跳闸灯亮。在保护装置报告中可查看保护的动作时间和动作值等相关信息，再进行实验分析。无功功率补偿器操作实验一、实验目的1、了解无功功率补偿器的操作方法。2、掌握无功功率补偿器的原理和作用。二、实验方法注意：此实验必须用35kv进线线路带电动机或外加负载箱来做，不能用变频器控制电机，因为变频器自身具有一定的补偿功能。1、首先合上“电源开关”和“控制开关”， 保护装置上电，旋转35kV侧“转换开关”，检查35kv进线电压是否正常。用实验导线把“A”、“B”、“C”两端短接起来。然后按下启动按钮，依次合上QS301、
21、QS104、QF301、QF103, 旋转10KV侧“转换开关”， 检查10kvI母电压是否正常（若电压不对可通过“升压”、“降压”来调节调压器来实现），再依次合上QS105、QF104、QF105,最后三相指示灯亮，电机运行。2、旋转“补偿方式”开关，打到自动位置，无功功率补偿器工作，此时显示功率因数，当显示功率因数低于“投入”设定值时，无功功率补偿器会自动按顺序投入电容，当显示功率因数高于“切除”设定值时，无功功率补偿器会自动按顺序切除电容，四组电容周期循环，一直达到“投入”值与“切除”值之间为止。3、旋转“补偿方式”开关，打到手动位置，投入一组电容，打到“2”时，投入两组电容，依次类推，反过来依次切除电容。4、打开加载电源开关，调节加载旋钮对电动机进行加载，进而改变电动机的功率因数来做无功补偿实验。5.分析电容器组如何提高功率因素。
