供配电实验报告

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1、实验报告实验项目名称：高低压电器认识实验 同组人实验时间实验室指导教师、实验目的熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。三、实验原理()高压熔断器熔断器是常用的一种简单的保护电器。当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体 熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。1户内高压熔断器RN1和RN2型高压管式熔断器。RNI及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管触 座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。(a)外形图(b)熔管剖面图图1-1 RNI及RN2型熔断器结构图短路电流通过

2、时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。XRNT、XRNP型高压限流熔断器。XRNT、XRNP型高压限流熔断器结构如图1-2所示。(a)外形图(b)剖面图图1-2高压限流熔断器的结构图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。熔 断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效 应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。熔丝熔断时，撞击器迅速弹出 驱动连锁电器（常用负 荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。2、户外高压跌开式熔断器如图1

3、-3所示为RW4-10 （G）型跌落式熔断器结构。熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流 使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭。如图1-4所示为RW10-10F跌开式熔断器。在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单 的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关。图1-3 RW4-10（G）型跌落式熔断器图1-4 RW10-10负荷型跌开式熔断器（二）高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他 电气设备检修工作的安全。图1-5所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相

4、闸刀安 装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。图1-5 GN8-10型高压隔离开关外形（三）高压负荷开关高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。图1-6为FN12-12户内压气式负荷开关结构图。采用压气式灭弧原理，动触头由导电筒构成， 作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄 灭。图1-6 FN12-12户内压气式负荷开关结构（四）高压断路器咼压断路器是具有完善的灭弧装置的咼压开关电器。用来通断负荷电流；短路故障时，在保 护装置作用下自动跳闸。按采用的灭弧介质分，有油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器

5、等。61高压少油断路器高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成。图1-7所示是SN10-10型 高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图。（a）外形结构（b）内部剖面结构图1-7 SN10-10型少油断路器结构图工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。分 闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升 堵住中心孔，电孤在封闭的空间内燃烧。同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭 弧沟和纵吹油囊，油气混合物强烈地横吹、纵吹电弧。2高压真空断路器ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构

6、和绝缘支撑件等组成。真空灭弧室由 圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-8所示。图1-8 ZN12-10型真空断路器结构图开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表 面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间 隙又恢复了原有的高真空度。3. 六氟化硫（SF6）断路器6图1-9所示为LN2-10型高压SF断路器的结构图。6（a）外形图（b）灭弧室结构图1-9 LN2-10型高压SF6断路器结构图断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的。当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的 汽缸由断路

7、器的操动机构通过连杆带动离开静触头，使汽缸和活塞产生相对运动来压缩SF,气体 并使之通过喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧。（五）高压开关柜高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备。1固定式高压开关柜固定式咼压开关柜的柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上。图1-10为XGN56T2箱型（户内）交流金属封闭型高压开关柜外形图和内部结构图。该型开 关柜柜体骨架由钢板折弯后组装而成，柜内分断路器室、主母线室、电缆室、继电器仪表室等， 各隔室由接地良好的隔板相隔。（a）外形图（b）内部结构图图1-10 XGN56-12箱型开关柜结构图2. 手车式（移开式）高压开关柜将

8、某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。当手车上安装的电器设备发生故障或需检 修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。如图1-11所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。该开关柜完全金属铠装， 由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。（a）外形图（b）内部剖面图图1-11KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图（六）低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压 负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。1、低压熔断器（1） RM10系列熔断器结构如图1-12

9、所示。当短路电流通过时，熔片窄部先熔断，使熔管内 形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。(a)外形图(b)熔片图图1-12 RM10系列熔断器结构图(2)有填料密闭管式熔断器。以RT0型为例，其外形及内部结构如图1-13所示。(a)熔体(b)外形图图1-13 RT0低压熔断器结构图RT0熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂。熔体变截面小孔可 使熔体在短路电流通过时熔断，将长弧分割为多段短弧；引燃栅具有等电位作用，使粗弧分细； 电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧。2低压断路器(1) 图1T4为DZ20系列塑料外壳式低压断路器的结构图。其主要特征

10、是，所有部件都安 装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。1-14 DZ20型塑料外壳式低压断路器(2) 图1-15是DW15型低压断路器的外形图和内部结构图。由触头系统、操作机构和脱扣 器系统组成。灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。脱扣系统有过 负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。图1-15 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图3低压开关柜低压开关柜的种类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式。图1-16和图1-17所示分别为GGD固定式低压开关柜、GCS抽出式低压开关柜(PC柜)外形 图。图1-16 GGD固定

11、式低压开关柜外形图图1-17 GCS型低压抽出式开关柜外形图四、实验预习要求认真预习相关实验内容,明确实验的目的和要求，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤在实验条件具备的情况下，通过拆装、操作，熟悉电器设备结构、原理、工作特性等。在实验条件不具备的情况下，组织参观工厂、发电厂或变电站，对主接线、变压器及各种电 气设备有一个直观的了解。包括：电厂的生产过程、电厂各主要厂房布置情况、机组运行情况、 热力系统类型及构成、升压站主接线、电力设备结构及布置；变电站一次及二次系统；工厂供配 电系统的构成等。六、思考题1、电弧对电气设备的安全运行有哪些影响?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?其中最常用、 最

12、基本的灭弧方法是什么？2、比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意 哪些事项？实验目的1)熟悉电流保护的组成，学习电流保护中电流、时间的整定及调整方法。2）掌握电流保护接线方式，并进行实际接线。3)观察短路时保护装置的动作情况。二实验主要仪器与设备LHDJZ-III型电气自动化及继电保护综合试验台、TQDB-III继电保护及变电站综合自动化仿真 培训系统。三实验原理常用继电器构成原理参考教材2、带时限过电流保护装置的组成和原理1)保护装置原理电路定时限过电流保护装置的原理电路如图3-1（a）所示。反时限过电流保护装置的原理电路如图 3T（b）所示。2）过电流

13、保护动作电流的整定带时限过电流保护（含定时限和反时限）的动作电流I ,应躲过线路的最大的负荷电流（包op括正常过负荷电流和尖峰电流），以免在通过时保护装置误动作；而且其反回电流Ire也应躲过 线路的最大的负何电流op过电流保护装置动作电流的整定计算公式为 式中，K为保护装置的可靠系数，对DL型电流继电器取，对GL型电流继电器取；Kw为保护装rel置的接线系数，对两相两继电器式接线（相电流接线）为1,对两相一继电器式接线（两相电流 差接线）为3;为线路上的最大负荷电流，可取为（3）1 ,1为线路计算电流。3030(a)图3-1过电流保护装置的原理电路3)过电流保护动作时限的整定过电流保护的动作时

14、限，应按“阶梯原则”进行整定，即前一级保护的动作时间q应比后一 级保护中最长的动作时间t2大一个时间级差厶t，即t t+At1 2对于定时限过电流保护，可取At=；对于反时限过电流保护，可取从二。3、电流速断保护装置的组成和原理电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。对于采用DL系列电流继电器的速断保护来 说，就相当于定时限电流保护中抽去时间继电器。参考图3-1(a)，此处图略。如果采用GL系列 电流继电器，则利用该继电器的速断元件来实现电流速断保护。前后两级电流速断保护的选择性通过其动作电流(即速断电流)的整定来实现，如图3-2所 示。图3-2 线路电流速断保护整定说明动作电流(速断电流)

15、Iqb应躲过它所保护线路的末端的最大短路电流，即整定计算公式为K KI rel W IqbKk. maxi式中，Krel为可靠系数，对DL型继电器，取；对GL型继电器，取。4、电流保护常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形接线和在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线三种，如 图3-3所示，供接线时参考。(a) 完全星形两段式接线图(b) 不完全星形接线(c) 在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线图3-3电流保护常用的几种接线四、预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，掌握实验的原理及方法，了解实验操作及 所用仪器的使用方法，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤1、定时限过电

16、流保护该实验内容为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器组合构成一个 过电流保护。要求当电流继电器动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电 器发信号和中间继电器动作跳闸(指示灯亮)。一次系统图见图3-4；实验电路原理图如图3-1(a)所示；模拟实验电路如图3-4。图3-4 一次系统图图3-5定时限过电流保护模拟实验电路实验步骤如下： 图3-5为多个继电器配合的过电流保护实验原理接线图。 按图接线，将滑线变阻器的滑动触头放置在中间位置，实验开始后可以通过改变滑线变 阻器的阻值来改变流入继电器电流的大小。将电流继电器动作值整定为2A,时间继电器动作值整 定为秒。

17、经检查无误后，依次合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(各电源对应指 示灯均亮。) 调节单相调压器输出电压，逐步增加电流，当电流表电流约为时，停止调节单相调压器, 改为慢慢调节滑线电阻的滑动触头位置，使电流表数值增大直至信号指示灯变亮。仔细观察各种 继电器的动作关系。 调节滑线变压器的滑动触头，逐步减小电流，直至信号指示灯熄灭。仔细观察各种继电 器的返回关系。 实验结束后，将调压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源 开关。2、电流速断保护LHDJZTII试验台的常规继电器都没有接入电流互感器和电压互感器，在实验之前应参阅图 3-4的一次系统图，设计好保护接线图，

18、并接好线后才能进行实验。正常运行方式实验(1) 三相调压器输出为0V。(2) 系统运行方式置于“正常”位置。(3) 按前面介绍的常规电流保护接线方式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定 值大小。(4) 合上三相电源开关，调节调压器输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。- 13 -(5) 合上直流电源开关。- 13 -(6) 合上变压器二侧的模拟断路器。此时，负荷灯泡亮，模拟系统即处于正常运行状态。(7) 实验结束后，使调压器输出回零，最后断开实验电源。短路故障方式实验(1) 三相调压器输出为0V。(2) 选择系统运行方式为最小运行方式。(3) 将模拟线路电阻可移动头放置在中间

19、(50%)位置。(4) 按前面介绍的常规电流保护接线方式进行接线，根据理论计算值确定各继电器的整定 值大小。(5) 退出所有出口连接片。(6) 合上三相电源开关，调节调压器的输出，使屏上电压表指示从0V慢慢升到100V为止。(7) 合上直流电源开关，合上变压器二侧的模拟断路器，此时负荷灯泡亮(与正常运行方式 相同)。(8) 合上短路模拟开关(二相或三相均可)。(9) 合上故障模拟断路器，模拟系统发生短路故障。此时，根据短路类型，负荷灯泡全部熄灭或部分熄灭。电流表指示数值较大。模拟系统即处 于短路故障方式。短路故障发生后，应立即断开短路操作开关，以免短路电流过大烧坏设备。断 开短路操作开关。即可

20、切除短路故障。(10) 实验结束后，将故障模拟断路器断开，调压器输出调回零，最后断开实验电源。三相短路时I段(速断)保护动作情况及灵敏度测试实验在不同的系统运行方式下，做三段式常规电流保护实验，找出I段电流保护的最大和最小保 护范围，具体实验步骤如下：(1) 按前述完全星形实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接，调I段三个电流继电器的 整定值为，11段三个电流继电器的整定值为，或者II I段整定值为。(2) 系统运行方式选择置于“最大”，将重合闸开关切换至OFF”位置。(3) 把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档(“区内”、“区外”是对 变压器保护而言的，在线路保护中不使用)

21、。(4) 合三相电源开关，三相电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。(5) 缓慢调节调压器输出，使并入线路中的电压表显示读数从0V上升到100V为止。(6) 合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。(7) 合上模拟断路器，负载灯全亮。(8) 将常规出口连接片LP2投入，微机出口连接片LP1退出。(9) 合上短路选择开关SA、SB、SC。(10) 模拟线路段不同处做短路实验。先将短路点置于100%的位置(顺时针调节短路电阻至 最大位置)，合上故障模拟断路器，检查保护I段是否动作，如果没有动作，断开故障模拟断路 器，再将短路电阻调至90%处，再合上故障模拟断路器，检

22、查保护I段是否动作，没有动作再继续本步骤前述方法改变短路电阻大小的位置，直至保护1段动作，然后再慢慢调大一点短路电阻 值，直至1段不动作，记录最后能够使1段保护动作的短路电阻值于表3-1中。(11) 分别将系统运行方式置于“最小”和“正常”方式，重复步骤)至(10)的过程， 将丨段保护动作时的短路电阻值记录在表3-1中。(12) 实验完成后，将调压输出调为0V,断开所有电源开关。表3-1三相短路实验数据记录表短路电阻/?运行方式最大最小正常两相短路时1段保护动作情况及灵敏度测试实验在系统运行方式为最小时，做三段式常规电流保护实验，找出1段电流保护的最小保护范围， 具体实验步骤如下：(1) 按前

23、述完全星型实验接线，将变压器原方CT的二次侧短接。调整1段二个电流继电器 的整定值为，11段三个电流继电器的整定值为或者III段整定值为。(2) 系统运行方式选择置于“最小”。(3) 把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。(4) 合二相电源开关，二相电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。(5) 缓慢调节调压器输出，使并入的线路中的电压数显示值从0V上升到100V为止。(6) 合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验)。(7) 合上模拟断路器，负载灯全亮。(8) 将常规出口连接片LP2投入，微机出口连接片退出(断开LP1)。(9) 合上短路选择开关S

24、A、SB、SC按钮中任意二相，如AB相。(10) 模拟线路段不同处做短路实验，先将短路电阻置于100%的位置，合上故障模拟断路器，检查I段保护是否动作，如果没有动作，则断开故障模拟断路器，再将短路点调至90%处，合上 故障模拟断路器，检查I段是否动作，没有动作再继续本步骤前述方法改变短路电阻大小的位置 直至I段保护动作，再慢慢调大一点短路电阻值，直至I段保护不动作，记录能使保护I段动作 的最大短路电阻值于表3-2中。表3-2两相短路实验数据记录表、短路电阻/? 运行方式J、AB相短路BC相短路CA相短路最大最小正常(11) 分别将系统运行方式置于“最大”和“正常”方式，重复步骤至(10)的过程

25、， 将能够使I段保护动作的最大短路电阻值记录在表3-2中。(12) 实验完成以后，将调压器输出调为0V，断开所有电源。(13) 分别将短路选择开关设为AC或BC相，重复步骤(2)至(12),将实验数据记录于表 3-2 中。3、反时限过电流保护实验模拟实验电路如图3-3。图3-3反时限过电流保护模拟实验电路实验步骤如下： 按图接线接好，调压器输出电压调至零。 整定继电器的动作电流和动作时间。 调小电阻R,即假定一次电路发生短路，合0K，调节调压器输出电压，使继电器动作，观 察交流操作去分流跳闸的情况，模拟跳闸线圈YR的灯泡闪光。六、思考题1、带时限电流保护和电流速断保护的整定值计算方法，有什么不同？