常规电流速断保护和电流电压联锁速断保护实验

2.9.1 实验目的

(1) 掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的构成和基本原理。 (2) 掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的整定方法。 (3) 测试并比较电流速断保护和电流电压联锁速断保护的保护范围。

2.9.2 实验原理及实验说明

2.9.2.1 保护基本原理

(1) 电流速断保护

仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护。为保证选择性，必须保证下一出口处短路时保护不起动，因此电流速断保护的动作电流必须大于最大运行方式下下一线路出口处发生短路的短路电流。

即电流速断保护的整定值为：IpuIKrelE'XSX0L。

式中：E'为系统的等效相电势；XS为最大运行方式下，系统的等值电抗；X0为线路

I单位长度电抗；L为线路全长；Krel为可靠系数，考虑到整定误差、短路电流计算误差和非

周期分量的影响等，可取1.2~1.3。

电流速断保护的主要优点是简单可靠，动作迅速，其缺点是不能保护线路全长，而且保护范围受系统运行方式变化影响很大，当被保护线路的长度较短时，速断保护可能没有保护范围，因此不能采用。

(2) 电流电压联锁速断保护

电流电压联锁速断保护是由过电流元件和低电压元件共同组成的保护，只有当电流、电压元件同时动作时保护才能动作跳闸。由于电流电压联锁速断保护采用了电流和电压的测量元件，因此，在外部短路时，只要一个测量元件不动作，保护就能保证选择性。

保护整定主要考虑保证在正常运行方式下有较大的保护范围。为保证选择性，在正常运行方式时的保护区为：L1L0.75L Krel其中，Krel为可靠系数，一般取1.3~1.4。 则电流继电器的动作电流为：

IpuE'XSX0L1

式中：E'为系统的等效相电势；XS为正常运行方式下，系统的等值电抗；X0为线路单位长度电抗；L1=0.75L。

Ipu就是在正常运行情况下，保护范围末端发生三相短路时的短路电流。由于在该点发

生短路时，低电压继电器也应该动作，因此电压继电器的动作电压应设置为：

Upu3IpuX0L1

由于电流电压联锁速断保护的电流继电器整定值小于电流速断保护的电流整定值，因而具有更高的灵敏度。 2.9.2.2 实验说明

本实验以实验台的成组保护接线图为系统模型，模型如图2-24所示。本实验中，保护安装在A变电站1QF处，电流速断保护由DL-31电流继电器和DZY-202中间继电器组成（如图2-25）；电流电压联锁速断保护由DL-31电流继电器和DY-36电压继电器组成（如图2-27）。

说明：

由于电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈，因此在实际中一般先起动中间继电器，再由中间继电器的触点（容量较大）去跳闸。

本实验考虑实际中的接线，也将中间继电器接入保护回路。

10kV2TA20MVAr1=0 x1=0.46r2=0 x2=0.46r0=0 x0=∞20MVA200/535kV1QF 3TA500/5LGJ-125/40r1=0 x1=0.4r0=0 x0=1.435kV2QF 4TA35kV6TA10MVA2000/504QF10kVp00kwud10.5%ABLGJ-125/140r1=0 x1=0.4r0=0 x0=1.4Cp00kwud10.5%D图2-24 常规电流保护模型图

2.9.3 实验内容

2.9.3.1 常规电流速断保护实验

A1QF Ia跳闸1TVIn24V+3TA电流继电器中间继电器IInUUn24V-

图2-25 电流速断保护实验接线

(1) 实验接线

常规电流速断保护实验接线如图2-25所示，将保护安装处（1QF）的电流互感器的端子Ia、In分别与DL-31电流继电器的电流输入端子I和In连接。电流继电器的动作触点连接至中间继电器电压线圈上，中间继电器的动作触点与断路器1QF的跳闸信号接孔连接，控制1QF跳闸。

注意：

实验台上的保护实验模式切换开关应拨到“独立模式”，否则继电器无法获取电流信号！

(2) 整定值设置

根据图2-24中给出的一次模型结构及参数，进行整定计算，将电流整定值填入表2-13，并对DL-31电流继电器进行整定。

提示：

整定值应考虑保护安装处电流互感器的变比，转变为二次电流。

(3) 测试电流速断保护的动作范围

首先打开测试仪电源，运行“电力网信号源控制系统”软件，在“文件”菜单中选择“打开项目”，选择“常规电流保护实验模型.ddb”打开。双击左侧树形菜单中的“文件管理”中的“常规电流保护实验模型.ddb”，并双击“测试”打开实验模型。在“选项”中点击“显示元件名称”和“显示元件参数”，各元件名称和参数将显示在系统模型一次图中。

a. 在线路上设置三相短路故障。方法：在线路模型图标上点击右键，选择“设置故障”。点击图2-26中AB线路指示处，设置故障。“线路全长％”根据需要输入数值1～99，过渡电阻Rf、Rg均设为0，“故障限时”设置为0（0表示最长的故障限时）。

图2-26 故障设置方法示意图

提示：在故障设置中，输入的“线路全长％”切勿设置为0%或者100%。如果有需要，应该直接在相应母线上设置故障。

b. 点击菜单中的“设备管理”，选择“设备初始化”。

c. 点击“运行”，等待软件界面左下角状态栏出现“下载数据结束”的提示后，按下实

验台面板上1QF处的红色合闸按钮，控制测试仪发出系统正常运行时的电流电压信号。

d. 按下实验台面板上的“短路按钮”，控制测试仪发出设置的故障状态下的电流电压信号，观察保护的动作情况，并记录动作值。

e. 断路器断开后，软件界面一次图上断路器1QF将呈现断开状态（绿色），再次做实验前要先将断路器合上，方法是：右键点击断路器所在的线路，点击“故障设置”将“故障设置”前的选中项取消。然后双击断路器，选择“合闸”并确定，再次进行“设备初始化”后即可对断路器合闸。

f. 设置不同的短路点，重复步骤a-e，测试不同地点发生短路时保护动作情况，测多组数据后找出保护在三相短路时的保护范围，填入表2-15。

g. 在线路上设置AB相间短路故障，同样测出保护在AB相间短路时的保护范围，填入表2-13。

表2-15 电流速断保护和电流电压联锁速断保护实验记录表

电流整定值(A) （用相电压表示） 电流速断保护 电流电压联锁速断保护 三相短路 AB相间短路 电压整定值(V) 保护范围 2.9.3.2 电流电压联锁速断保护实验

(1) 实验接线

电流电压联锁速断保护实验接线如图2-27所示，将保护安装处（1QF）的电压互感器(1TV)的端子Ua、Ub，分别连接DY-36电压继电器的U、Un；将保护安装处（1QF）的电流互感器(TA)的端子Ia、In，分别连接DL-31电流继电器的I、In；电流继电器和电压继电器的的动作接点串联后经过中间继电器控制1QF跳闸。注意电压继电器应接入常闭触点！

(2) 整定值设置

对电流电压联锁速断保护进行整定计算，将整定值填入表2-13，并对电压继电器和电流继电器进行整定。

提示：

电压整定值也应为二次值，电压互感器二次额定电压为100V。

A1QF Ia跳闸1TVUaUb3TAIn24V+电流继电器电压继电器中间继电器UUnIInUUn24V-

图2-27 电流电压联锁保护实验接线图

(3) 测试电流电压联锁速断保护的动作范围

同样的，测出保护在三相短路和AB相间短路情况下的保护范围，填入表格2-13。

2.9.4 思考题

分析电流速断保护与电流电压联锁速断保护的区别？