471工厂供配电实验实训装置实验指导书(7)

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4) 电动机正常起动实验

将负载箱面板上的1#、2#和3#按钮打开，即投入发电机带的白炽灯负载。

调节三相调压器，使电动机连接母线的电压在10kV左右（PT二次侧电压在100V左右）。 合上隔离开关QS7和断路器QF5，使电动机起动，通过观察保护装置液晶屏上电流的变化情况了解电动机正常起动过程。

5) 电动机过电流保护实验 设置过电流控制字为定时限方式。

电动机正常起动5s后，按负载箱上的机组两相短路按钮，设置电动机内部短路故障，观测过电流保护的动作情况，将数据记入表3-10。

6) 电动机反时限过电流保护实验 设置过电流控制字为反时限方式。

电动机正常起动5s后，按负载箱上的机组两相短路按钮，设置电动机内部短路故障，观测反时限过电流保护的动作情况，将数据记入表3-10。

7) 电动机负序过电流保护实验 退出电动机过电流保护。

电动机正常起动5s后，按负载箱上的机组两相短路按钮，设置电动机内部短路故障，观测电动机负序过电流保护的动作情况，将数据记入表3-10。

8) 电动机单相接地保护实验

按实验屏上线路L右侧的线路首端单相接地故障设置按钮，模拟电动机单相接地短路故障，观测电动机单相接地保护的动作情况，将数据记入表3-10。

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图3-22 电流、电压信号接线示意图

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图

3-23 断路器控制信号接线示意图

表3-10 电动机保护动作情况表

9) 电动机低电压保护实验

缓慢调节三相调压器，使10kV母线电压降低到6kV左右（PT二次侧电压在60V左右），模拟系统电压降低的情况，观测电动机低电压保护的动作情况，将数据记入表3-10。

10) 电动机起动时间过长保护实验

首先断开QF5。按住负载箱上的机组起动时间过长（Motor Startup Time Overlong）按钮不释放，然后合上断路器QF5，设置电动机起动时间过长故障，观测电动机起动过程及保护动作情况，将数据记入表3-10。保护动作后再释放故障机组起动时间过长（Motor Startup Time Overlong）按钮。

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3.5 电容器微机保护实验

3.5.1 实验目的

1) 了解电力电容器存在的各种故障情况。

2) 了解电力电容器保护配置及其整定。

3.5.2 实验原理及实验说明

3.5.2.1 保护原理及逻辑框图

本实验电容器保护配置如下：两段电流保护；过电压保护和母线失压保护。

(1) 限时电流速断保护

限时电流速断保护用于保护电容器内部相间短路故障或引出线相间故障，可瞬时或带一短延时动作跳闸。限时电流速断保护动作逻辑如图3-24，其中I?.max表示A、B、C三相电流的最大值，I2.zd表示电流定值，t2.zd表示时间定值。

图3-24 电容器限时电流速断保护动作逻辑框图

限时电流速断保护整定：

动作电流按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，一般整定为3～5倍额定电流。 考虑电容器投入过渡过程的影响，动作时间一般整定为0.1~0.2s。

(2) 过电流保护

过电流保护用于保护电容器过电流，可作为过负荷元件使用，可带一相对较长时间延时。过电流保护动作逻辑如图3-25，其中I?.max表示A、B、C三相电流的最大值，I

3.zd表示电流定值，t3.zd表示时间定值。

图3-25 电容器带时限过电流保护动作逻辑框图

过电流保护整定：

动作电流按可靠躲开电容器组额定电流计算，一般整定为1.5～2倍额定电流。

动作时限一般整定为0.3s~1s。

(3) 过电压保护

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为防止母线电压过高损坏电容器以及电压切除引起电压过高，装设电容器过电压保护，该保护的动作逻辑如图3-26，其中U???.max表示实际相间电压最大值，UOU.zd表示电压整定值，t0U.zd表示过电压保护时间定值。

图3-26 电容器过电压保护动作逻辑框图

过电压保护整定：

保护动作电压按母线电压不超过110%额定电压值整定：Udz?1.1Ue2

保护动作于信号或经3~5s时限动作于跳闸。

(4) 母线失压保护

母线失压时，为防止系统电压恢复时对电容器冲击损坏电容器，装设母线失压保护，该保护动作逻辑如图3-27。其中U???.max表示实际相间电压最大值，ULU.zd表示电压整定值，tLU.zd表示母线失压保护时间定值。

图3-27 电容器母线失压保护动作逻辑框图

母线失压保护整定：

保护动作电压按母线电压低于额定电压至一定值来整定：Udz?8V

保护动作于信号或经3~5s时限动作于跳闸。

3.5.2.2 实验说明

本实验中，将多功能微机保护实验装置配置成电容器保护装置使用，安装于10kV母线连接的1#电容器上，从TA3获取电流信号，从TV3获取电压信号，控制QF3跳闸。

3.5.3 实验内容及步骤

1) 在10kV电容器控制区（1# Capacitor Control）投入C1和C2组电容器，合上隔离开关QS5和断路器QF3。

2) 参见电动机保护实验的接线方法完成实验接线，注意保护装置应从TA3获取电流信号，从TV3获取电压信号，控制QF3跳闸。

3) 对电容器保护进行整定。

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4) 电容器引出线短路实验

实验前合上QF3。按实验屏上1#电容器下方的故障设置按钮（Capacitor Fault），模拟用来模拟电容器组和断路器之间连接线短路，观测电容器过电流保护的动作情况，将数据记入表3-11。

5) 电容器过电压保护实验

实验前合上QF3。缓慢调节三相调压器，使10kV母线电压升高到10.6kV左右，模拟电容器连接的母线电压升高的情况，观测电容器过电压保护的动作情况，将数据记入表3-11。

6) 电容器母线失压保护实验

实验前合上QF3。断开QF1断路器，使10kV母线失压，观测电容器母线失压保护的动作情况，将数据记入表3-11。

表3-11 电容器保护动作情况表

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第四章 断路器控制回路相关实验

4.1 具有事故灯光控制的断路器控制回路实验

4.1.1 实验目的

1) 掌握断路器控制回路的工作原理。

2) 掌握断路器控制回路合继电保护的接线方法。

4.1.2 断路器控制回路模块简介及工作原理

4.1.2.1 断路器控制模块简介

断路器控制模块应用于二次回路实验中，对模拟断路器进行操作控制、信号报警和防跳。模块位于总降压变屏右下方，其面板示意图如图4-1所示。

图4-1 断路器控制模块面板示意图

端子1：接正控制母线+KM。

端子2：跳闸控制输入（TZ）。当TZ端子输入控制信号时，可控制端子10（TQ）输出跳闸电压。

端子3：合闸控制输入（HZ）。当HZ端子输入控制信号时，可控制端子9（HQ）输出合闸电压

端子4：跳合回路使能控制（BS）。接入控制信号后跳闸及合闸控制回路接通。

端子5：信号复归输入。接入+KM信号后跳闸或合闸信号复归。

端子6、端子7：断路器防跳跃回路。两端子短接后，可防止断路器在合闸和跳闸之间多次跳跃。

端子8：接负控制母线-KM。

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端子9：合闸输出（HQ）。此输出应连接断路器的合闸线圈（HQ），控制断路器合闸。

端子10：跳闸输出（TQ）。此输出应连接断路器的跳闸线圈（TQ），控制断路器跳闸。

端子11、端子13：断路器合闸信号输出接点。当合闸控制输入端子3（HZ）输入控制信号时，此两端子输出信号，并自保持，可通过端子5复归。

端子12、端子14：断路器跳闸信号输出接点。当跳闸控制输入端子4（TZ）输入控制信号时，此两端子输出信号，并自保持，可通过端子5复归。

4.1.2.2 断路器控制模块工作原理

断路器控制模块工作原理图如图4-2所示。其内部包含：跳合使能控制回路、合闸操作回路、跳闸操作回路、合闸信号回路、跳闸信号回路、断路器防跳回路、信号复归回路等。

图中，FTJ表示防跳继电器，BSJ表示跳合闸闭锁继电器，HXJ表示合闸信号继电器，TXJ表示跳闸信号继电器，HBJ表示合闸保持继电器，TBJ表示跳闸保持继电器，FGJ表示信号复归继电器。

图4-2 断路器控制模块工作原理图

跳合使能：当禁止断路器跳闸或合闸时，端子4无输入，BSJ继电器线圈不带电。BSJ继电器的常开触点BSJ-1、BSJ-2均不闭合，因此，即使合闸端子3、跳闸端子2上有高电平输入，也无法使端子9、端子10有输出。

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合闸操作：当跳合使能允许时，BSJ继电器线圈带电，BSJ继电器触点BSJ-1闭合，当合闸动作操作开始时，电压信号通过端子3→ BSJ-1常开触点 → 防跳继电器的常闭触点(FTJ-2) → 合闸保持继电器(HBJ)线圈 → 断路器常闭辅助触点 → 断路器合闸线圈(HQ) → 负控制母线(-KM),驱动断路器合闸。在合闸过程中，为防止断路器合闸成功前，合闸动作触点收回而导致合闸失败，将合闸保持继电器(HBJ)的一对触点(HBJ-1)串连在合闸保持继电器(HBJ)的线圈上，这样，只要合闸保持继电器(HBJ)的线圈带电, 触点(HBJ-1)闭合，+KM向合闸保持继电器(HBJ)的线圈供电，使HBJ自保持，即使合闸动作触点收回，也能保持合闸回路导通，直至合闸成功，断路器的常闭触点打开，切断合闸回路。

合闸信号：当合闸动作后，合闸信号继电器(HXJ)的电流线圈得电，合闸信号继电器的两对常开触点（HXJ-1,HXJ-2）闭合。通过复归继电器（FGJ）的常闭触点(FGJ-1) 合闸信号继电器(HXJ)的电压线圈、触点(HXJ-1)自保持.触点HXJ-2给出合闸信号。

跳闸操作：当跳合使能允许时，BSJ继电器线圈带电，BSJ继电器触点BSJ-2闭合，当跳闸动作操作开始时，电压信号通过端子3→ BSJ-2常开触点 → 跳闸保持继电器(TBJ)线圈 → 断路器常开辅助触点 → 断路器跳闸线圈(TQ) → 负控制母线(-KM),驱动断路器跳闸。在跳闸过程中，为防止断路器跳闸成功前，跳闸动作触点收回而导致跳闸失败，将跳闸保持继电器(TBJ)的一对触点(TBJ-1)串连在跳闸保持继电器(TBJ)的线圈上，这样，只要跳闸保持继电器(TBJ)的线圈带电, 触点(TBJ-1)闭合，+KM向跳闸保持继电器(TBJ)的线圈供电，使TBJ自保持，即使跳闸动作触点收回，也能保持跳闸回路导通，直至跳闸成功，断路器的常开触点打开，切断跳闸回路。

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