实验三 阶段式电流保护
一、实验目的：
1. 掌握阶段式电流保护的原理和整定计算方法 2. 熟悉无时限电流速断保护的特点 3. 理解各段保护间的配合关系
4. 理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器
的功用
二、基本原理
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，不能作为下一线路的后备保护，为此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阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。
在图3-1中：①表示在最大运行方式下，不同地点发生三相短路时的短路电流变化曲线；②表示在最小运行方式下，不同地点发生两相短路时的短路电流变化曲线。
图 3-1 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，若装设无时限电流速断保护，往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设无时限电流速断和过电流保护装置，这种保护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3-1。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t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第
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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，这种后备作用称为远后备。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。 综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点而构成的。
无时限电流速断保护是以躲过被保护线路外部最大短路电流为整定原则的，即靠动作电流的整定值获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护是以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。即依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。
三、实验内容与步骤
1﹑对实验模型进行保护设计,AB段设三段式保护,BC段只设无时限电流速断和过电流保护。可整理实验二中相关数据得到整定值，也可重新计算。在实验装置起动后把它们分别存入A﹑B站的微机保护装置中。
2﹑运行方式设为最大，将系统电势升至105V，合上A站和B站断路器。 3﹑先令BC段末端进行三相短路，注意保护的哪一段动作。
4﹑在BC段首端进行三相短路，注意是哪一段动作，是否发生越级跳闸。 5﹑断开保护装置B的跳闸压板，重复3﹑4两步，注意出现什么情况。 6﹑在AB段末端和首端进行三相短路，注意哪一段保护动作。
7﹑ 闭锁 A 站带时限电流速断保护，重复动作 6 注意会出现什么情况。
四﹑实验报告
1﹑ 按照实验模型，计算各段保护的整定值。要求阐明整定的依据和方法。 2﹑将实验结果填入下表： 站 段 整定电流 时 限 保护范围 2.18 / 15% A 保 护 电流 1 段 电流 2 段 0.96 0.5 本线路全长 电流 3 段 0.45 3.5 本线路全长和下一段 线路 B 保 护 电流 1 段 电流 3 段 0.87 / 37% 0.3a 3 本线路全长 3﹑ 在BC段首端和末端发生三相短路时，如果微机保护装置B失灵或断路器QF2拒动，A站保护装置能进行后备保护吗？如果能，应是保护装置A的哪一段动作？估算一下从发生故障到断路器跳闸至少需多少时间？
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实验四 电流电压联锁保护原理与实验
一、实验目的：
1. 通过实验进一步理解电流电压联锁保护的原理、并掌握其整定和计算方
法。
2. 掌握电流电压联锁保护适用的条件。
二、基本原理
1、电压速断保护
在电力系统的等值电抗较大或线路较短的情况下，当线路上不同地点发生相间短路时，短路电流变化曲线比较平坦，见图4-1所示的无时限电流速断保护。电流速断保护的保护范围较小，尤其是在两相短路和最小运行方式时的保护范围更小，甚至没有保护范围。在这种情况下，可以采用电压速断保护，而不采用电流速断保护。
在线路上不同地点发生相间短路时，母线上故障相之间残余电压Ucy的变化曲线如图4-2所示。从图中看出，短路点离母线愈远，Ucy愈高。其中：①表示最大运行方式下Ucy变化曲线；②表示最小运行方式下的 Ucy变化曲线。
电压速断保护是反应母线残余电压Ucy降低的保护。在保护范围内发生短路时，Ucy较低，保护装置起动；在保护范围以外发生短路时，Ucy较高，保护装置不起动。
图4-1 无时限电流速断保护举例 4-2 无时限电压速断保护的整定计算
如同电流速断保护一样，电压速断保护可以构成无时限的，也可以构成有延时的。
在图4-2所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电压速断保护，它的动作电压Udx应整定为
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式中Ucy.min —— 最小运行方式下在线路末端三相短路时，线路始端母线上的残余电压；
I(3)d.min—— 上述短路时的短路电流； Xl —— 线路电抗；
Kk —— 可靠系数，考虑到电压继电器的误差和计算误差等因素，它一般取
1.1～1.2。
从图4-2可见，在最小运行方式下，电压速断保护的保护范围（Ib.min）最大；在最大运行方式下，保护范围（Ib.max）最小。所以电压速断保护应按最小运行方式来整定动作电压，按最大运行方式来校准保护范围。
在线路上任何一点发生短路时，不论是三相短路还是两相短路，母线上故障相之间的残余电压是相等的。因此，保护相间短路的电压速断保护应采用三相式接线，电压继电器应接相间电压。这样，电压速断保护既能保护三相短路也能保护两相短路，而且保护范围与故障种类无关。 如同无时限电流速断保护一样，无时限电压速断保护的保护范围也可以用解析法进行计算.
Xx.min — 最大运行方式下的系统电抗； Xx.max — 最小运行方式下的系统电抗； X1
— 被保护线路每公里的电抗；
I — 被保护线路的全长（km）。
由式(4-2)不难看出，电压速断保护适用于运行方式变化小的场合，如图4-3所示。
图 4-3 无时限电流速断保护举例
2、电流、电压联锁速断保护
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为了保证选择性，电流速断保护应按最大运行方式来整定其动作电流，但在最小运行方式下保护范围要缩小；而电压速断保护应按最小运行方式来整定其动作电压，但在最大运行方式下保护范围要缩小。
在有些电网中，由于最大和最小运行方式相差很大，不能采用电流速断保护或电压速断保护。如果出现这两种运行方式的时间较短，大多数时间是在某一种运行方式（称为主要运行方式）下工作。对此，可以采用电流、电压联锁速断保护。
电流、电压联锁速断保护的起动元件包括电流起动元件和电压起动元件，它们的触点是相串联的，因此只有在两者都动作的情况下，保护才会起动，它们的整定值互相配合，以保证动作的选择性和协调性。
图4-4 无时限电流速断保护举例
在图4-4所示的线路上，如果装有保护相间短路的无时限电流、电压联锁速断保护。在主要运行方式下。要求它的保护范围达到线路全长的80%（考虑到电流、电压继电器误差等因素，不能要求保护线路的全长），也就是要求在主要运行方式下电流起动元件和电压起动元件的保护范围都为线路全长的80%。 电流起动元件的动作电流Idz应整定为 （4-3）
式中 E∮ —— 系统的次暂态电热（相）； XXT —— 主要运行方式下的系统电抗； XL —— 线路电抗。
电压起动元件的动作电压UdZ应整定为
n
式中 I(3)d —— 主要运行方式下保护范围末端的三相短路电流。
在主要运行方式下保护范围末端相间短路时，母线上故障相之
Udz ——
间的残余电压
按主要运行方式整定以后，当处在最大运行方式时，电流起动元件的动作范围将伸长，但由于电压起动元件的动作范围将缩小，所以整个保护装置的保护范围是缩小的，不会造成无选择性动作。当出现最小运行方式时，电压起动元件的
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