471工厂供配电实验实训装置实验指导书(6)

'IT.max?KSSIT.max (3-10)

'式中，KSS为负荷自起动系数，KSS取1.5～2.5，IT.max为正常的最大负荷电流。

(5) 带低电压起动的过电流保护整定

电流元件和电压元件的动作值分别为：

Ipu?KrelIN.T/Kre (3-11)

'?（0.6~0.7）UN (3-12) Upu?KrelUW.min/Kre

'式中，Krel为可靠系数，取1.1～1.2；Kre为电流继电器返回系数，取0.85；Kre为电压继电器

返回系数，取1.15；UW.min为最低工作电压，一般取0.9UN 。

(6) 复合电压起动的过电流保护

负序电压定值可取：

Upu.2＝0.06UN (3-13)

电流和电压动作值按式3-34和3-35整定。

(7) 过负荷保护

过负荷保护的动作电流可取：

Ipu?KrelIN.T/Kre=2.47 (3-14)

式中，Krel为可靠系数，取1.05，Kre为返回系数，取0.85。为避免外部故障时保护误发信号，动作时间一般取7～9秒。

3.3.2.3 实验说明

多功能微机保护实验装置既可作为主保护，也可作为变压器后备保护使用。当作为变压器主保护使用时，安装于配电变压器T1上，从TA6二次侧获取高压侧电流，从TA7二次侧获取低压侧电流，控制QF6动作。作为后备保护使用时，作为T1的高压侧后备保护使用，从TA6二次侧获取电 42

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流，控制QF6动作。

3.3.3 实验内容及步骤

3.3.3.1 变压器主保护实验

进入多功能微机保护实验装置的主菜单，选择变压器主保护功能。

如图3-16完成变压器高低压侧电流信号的接线，注意应从保护装置的变压器主保护接线端子区接线。

TA3

TA4

如图3-16完成断路器信号控制部分的接线。其中-KM与二次接线区中的直流电源的24V-端子相连。

首先投入变压器差动速断保护，退出比率制动差动保护，选择变压器接线方式为：△/Y接线。对变压器差动速断保护和比率制动差动保护进行整定。

1) 模拟变压器正常运行实验

将电动机-发电机组带白炽灯回路接到2#出线上，并合上2#出线处的空气开关，使变压器T1带负荷运行。

从读取保护装置显示屏上读取变压器高、低压侧三相电流、三相差动电流、三相制动电流数值，记入表3-6和表3-7。

图3-16 变压器主保护实验电流信号接线示意图

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图3-17 变压器主保护实验断路器控制信号接线示意图

表3-6 变压器正常运行记录表1

表3-7 变压器正常运行记录表2 2) 模拟变压器故障

按下T1右侧的变压器短路故障设置按钮，观测变压器差动速断保护动作情况，将动作情况和动作值记入表3-8。

合上QF6，退出差动速断保护，投入比率制动差动保护，再次设置变压器短路故障，观测变压器比率制动差动保护动作情况，将动作情况和动作值记入表3-8。

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表3-8 变压器主保护动作情况记录表

3) 模拟变压器外部故障

按下380V母线上的短路按钮，观测变压器保护动作情况，将动作情况和动作值记入表3-8。 3.3.3.2 变压器过电流保护实验

进入多功能微机保护实验装置的主菜单，选择变压器后备保护功能。

如图3-18完成变压器过电流保护的接线，注意应从保护装置的线路保护和变压器后备保护接线端子区接线。

图3-18 变压器过电流保护实验电流信号接线示意图

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投入变压器过电流保护，对过电流保护进行整定。

1) 模拟变压器故障

按下T1右侧的变压器短路故障设置按钮，观测变压器过电流保护动作情况，将动作情况和动作值记入表3-9。

表3-9 变压器过电流保护动作情况记录表

2) 模拟变压器外部故障

按下380V母线上的短路按钮，观测变压器过电流保护动作情况，将动作情况和动作值记入表3-9。

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3.4 电动机微机保护实验

3.4.1 实验目的

1) 了解电动机存在的各种故障情况。

2) 了解电动机保护配置及其整定。

3.4.2 实验原理及实验说明

3.4.2.1 保护原理及逻辑框图

本实验电动机保护配置如下：过电流保护、负序过电流保护、接地保护、低电压保护、起动时间过长保护。

(1) 过电流保护

过电流保护用于保护电动机内部相间短路故障，分定时限和反时限过电流。

由于电动机起动电流较大，过电流保护可能误动，因此在起动过程中暂时退出过电流保护，在电动机启动完毕后自动投入。

过电流保护整定：

IGL.zd一般按躲开最大负荷电流进行整定：IGL.zd?kkIf.max/Kh，其中kk为可靠系数，取1.15，Kh为返回系数，取0.85。

(2) 负序过电流保护

负序过电流保护用于处理电源断相、反相以及严重的不对称故障，主要针对各种非接地性不对称故障，如：电动机发生某相断相时，负序分量的大小因故障前的负荷率而不同，负荷率大于0.7时，健全相才能引起过电流，因此常规保护不能有效保护不对称故障。在电动机正常运行时，由于供电电源的不对称，总存在一定的负序电流，该电流不会超过30%额定电流，负序保护的整定应躲过此负序电流。动作时间特性有两种时限特性可选择，选择定时限和反时限。

负序过电流保护整定：

负序过电流定值可整定为：I2zd?kkIe，式中：kk为可靠系数，保护断线和反相时kk取0.8～1，保护三相不平衡时kk取0.2~0.8，可以带有0.1 s以上的延时。

(3) 接地保护实验原理

电动机接地电流取决于供电系统接地方式。在不接地或高阻接地系统中，故障电流仅是几安培，在中阻接地系统中为数百安培，在中性点直接接地系统中将是更大的数值。对于具有高的接地故障电流水平的系统，如果三相都装有电流互感器，零序电流可由三相电流之和取得。在大多数情况下，为了检测低的接地电流，常常需要零序电流互感器来取得零序电流。动作时间特性有两种时限特性可选择。动作时间可整定，对于大中电流接地系统和断路器控制的电动机整定时间一般较短，可选 47

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择整定反时限特性，而对于小电流系统或用接触器控制的带熔断器保护的电动机整定时间一般较长，可选择整定为定时限特性。

本实验采用定时限零序过电流保护，动作逻辑如图3-19。其中I0表示实际零序电流，I0.zd表示零序过流定值，t0.zd表示零序过电流保护时间定值。

图3-19 电动机零序过电流保护（接地保护）动作逻辑框图

接地保护整定：

对大电流接地系统有专用零序TA时，单相接地电流整定值可以按躲过电机启动时的最大零序不平衡电流来整定；对于三相TA收尾来产生零序电流时，为了防止TA二次回路断线保护误动作，也可按躲一相断线时的电流来整定，动作时间一般可取0.3~0.5s。对电机起动时的最大零序不平衡电流最好实测，根据多年来运行经验，一般可按0.2~0.4倍电机额定电流之间来整定，当内部中性点附近发生单相接地接地故障时，这样整定能最大限度地保护电动机。

(4) 低电压保护实验原理

供电系统电压太低时可引起电动机过电流甚至堵转，而当电动机机端电压下降到60%时，电动机的自启动将发生困难，有时为保证电压恢复时重要电动机的自启动需将不太重要的电动机从系统中切除。故对不重要的电动机要装设低电压保护；一些生产工艺不允许或不需要的电动机也要装设低电压保护。为防止TV断线时误动作，采用电流闭锁低电压保护。低压保护对不能自起动的电动机，或为了保证安全生产，对不允许自起动的电动机，在电源电压消失后，动作于断路器跳闸，将电动机从电网中自动断开。UAB和UBC两个线电压都低于定值时，低压保护动作；当电动机从电网中断开，电流消失后，低压自动退出，这样可使电动机能随时重新启动。

低电压保护动作逻辑如图3-20。其中UD.zd表示低电压定值，tDY.zd表示低电压保护动作时限。

图3-20 电动机低电压保护动作逻辑框图

低电压保护整定：

低电压定值UD.zd可取kkUe，Ue为电动机额定电压(通过电压互感器的折算值)；kk为可靠系数。 48

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对于不需要自起动的电动机，异步电机取0.6~0.7；同步电机取0.5~0.6。

动作时间tDY.zd：对于不需要自起动的电动机，t = 0.5~1.5s；允许自起动的电机，可延长为5~10s。

(5) 起动时间过长保护实验原理

正常的起动完成后电机的运行电流将在额定值的附近，起动时间过长(一般因机械原因)则在正常起动时间之后电动机的运行电流仍保持较大的值，当整定的起动时间到达后，电动机的电流仍大于整定值时本保护动作。起动时间过长保护是由起动时间Tstart和堵转保护配合来实现的。若计算的正序电流值大于0.4A，则认为电动机开始启动，在起动时间Tstart后，电动机电流仍在堵转定值以上，经过一个延时后保护动作。

本实验起动时间过长保护动作逻辑如图3-21。其中I?.max表示A、B、C三相电流的最大值，ID.zd表示堵转定值，tQ.zd表示起动时间过长保护动作时限。

图3-21 电动机起动时间过长保护动作逻辑框图

起动时间过长保护整定：

Tstart设置为电动机实际起动时间，tQ.zd可取一短延时，如0.5s。

3.4.2.2 实验说明

本实验中，将多功能微机保护实验装置配置成电动机保护装置使用，安装于10kV母线连接的出线1#FEEDER上，从TA5获取电流信号，从TV3获取电压信号，控制QF5跳闸。

3.4.3 实验内容及步骤

1) 将负载箱中的电动机-发电机组，连接到实验屏侧面的出线1插座上。

2) 如图3-22和3-23完成实验接线，注意应从保护装置的线路保护和变压器后备保护接线端子区接线。

3) 投入过电流保护、负序过电流保护、接地保护、低电压保护、起动时间过长保护，并进行整定。