繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要點(diǎn)

1、2”大孝sichuan university繼電保護(hù)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名課程繼電保護(hù)原理學(xué) 號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師陳皓o一四年五月三十日摘要：繼電器（relay ）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到 規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動(dòng)關(guān)系。 通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它 實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng) 調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工 況，以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼 電器來(lái)保護(hù)電力系

2、統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、母線等）使之免遭 損害，所以簡(jiǎn)稱繼電保護(hù)。本次實(shí)驗(yàn)我們通過(guò)繼電保護(hù)最基本的元件一一電流繼電器、功率方向繼電器進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理、 掌握繼電器的調(diào)試方法。了解繼 電器的原理及構(gòu)造（采用整流式原理，嵌入式結(jié)構(gòu)），繼電器的檢驗(yàn)方法（主要 部分）了解移相器和相位表的使用方法。關(guān)鍵詞：電流繼電器 功率方向繼電器 返回系數(shù) 最大靈敏角實(shí)驗(yàn)一電流繼電器特性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理。2、掌握繼電器的調(diào)試方法。、構(gòu)造原理及用途繼電器由電磁鐵、線圈、z型舌片、彈簧、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、整定把手、刻 度盤、軸承、限制螺桿等組成。繼電器動(dòng)

3、作的原理：當(dāng)繼電器線圈中的電流增加到一定值時(shí)， 該電流產(chǎn)生的 電磁力矩能夠克服彈簧反作用力矩和摩擦力矩，使 z型舌片沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)， 動(dòng)靜接點(diǎn)接通，繼電器動(dòng)作。當(dāng)線圈的電流中斷或減小到一定值時(shí)， 彈簧的反作 用力矩使繼電器返回。利用連接片可將繼電器的線圈串聯(lián)或并聯(lián)， 再加上改變調(diào)整把手的位置可使 其動(dòng)作值的調(diào)整范圍變更四倍。繼電器的內(nèi)部接線圖如下：圖一為動(dòng)合觸點(diǎn)，圖二為動(dòng)斷觸點(diǎn)，圖三為一動(dòng) 合一動(dòng)斷觸點(diǎn)。電流繼電器用于發(fā)電機(jī)、變壓器、線路及電動(dòng)機(jī)等的過(guò)負(fù)荷和短路保護(hù)裝置。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .外部檢查2 .內(nèi)部及機(jī)械部分的檢查3 .絕緣檢查4 .刻度值檢查5 .接點(diǎn)工作可靠性檢查四、實(shí)驗(yàn)步驟6

4、、外部檢查檢查外殼與底座間的接合應(yīng)牢固、 緊密；外罩應(yīng)完好，繼電器端子接線應(yīng)牢 固可靠。1 .內(nèi)部和機(jī)械部分的檢查a.檢查轉(zhuǎn)軸縱向和橫向的活動(dòng)范圍，該范圍不得大于 0.150.2mm,檢查舌 片與極間的間隙，舌片動(dòng)作時(shí)不應(yīng)與磁極相碰，且上下間隙應(yīng)盡量相同，舌片上 下端部彎曲的程度亦相同，舌片的起始和終止位置應(yīng)合適，舌片活動(dòng)范圍約為 7 度左右0b.檢查刻度盤把手固定可靠性，當(dāng)把手放在某一刻度值時(shí)，應(yīng)不能自由活 動(dòng)。c.檢查繼電器的螺旋彈簧：彈簧的平面應(yīng)與轉(zhuǎn)軸嚴(yán)格垂直，彈簧由起始位 置轉(zhuǎn)至刻度最大位置時(shí)，具層間不應(yīng)彼此接觸且應(yīng)保持相同的間隙。d.檢查接點(diǎn)：動(dòng)接點(diǎn)橋與靜接點(diǎn)橋接觸時(shí)所交的角度應(yīng)為5

5、565度，且應(yīng)在距靜接點(diǎn)首端約1/3處開(kāi)始接觸，并在其中心線上以不大的摩擦阻力滑行，其 終點(diǎn)距接點(diǎn)末端應(yīng)小于1/3。接點(diǎn)間的距離不得小于2mm,兩靜接點(diǎn)片的傾斜應(yīng)一 致，并與動(dòng)接點(diǎn)同時(shí)接觸，動(dòng)接點(diǎn)容許在其本身的轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn) 1015度，并沿軸 向移動(dòng)0.20.3mm,繼電器的靜接點(diǎn)片裝有一限制振動(dòng)的防振片，防振片與靜接 點(diǎn)片剛能接觸或兩者之間有一不大于 0.10.2mm的間隙。2、電氣特性的檢驗(yàn)及調(diào)整(1)實(shí)驗(yàn)接線圖如下：(2)動(dòng)作電流和返回電流的檢查a.將繼電器線圈串聯(lián)，并將整定把手放在某一整定值上，調(diào)壓器的手柄放 在輸出電壓的最小位置(或?qū)⒋腚娐返幕€可變電阻放在電阻最大位置)b.合上電源

6、開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓(調(diào)節(jié)可變電阻)，慢慢地增加繼 電器電流，直至繼電器動(dòng)作，停止調(diào)節(jié)，記下此時(shí)的電流數(shù)值，即為繼電器的動(dòng) 作電流idj,再重復(fù)二次，將其值填入表1-1,求其平均值。c.繼電器動(dòng)作后，均勻地減小調(diào)壓器的輸出電壓(增加可變電阻阻值使流 入繼電器電流減小)直至繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)剛剛打開(kāi)， 記下這時(shí)的電流，即為返 回電流ihj,重復(fù)二次將其值填入表1-1,求其平均值。根據(jù)動(dòng)作電流和返回電流 算出返回系數(shù)kf: kf=ihj/idj動(dòng)作值于返回值的測(cè)量應(yīng)重復(fù)三次， 每次測(cè)量值與 整定值誤差不超過(guò)土 3%,否則應(yīng)檢查軸承和軸尖。過(guò)電流繼電器的返回系數(shù)應(yīng)不小于 0.85,當(dāng)大于0.9時(shí)

7、，應(yīng)注意接點(diǎn)壓力。a.將整定把手放在其它刻度時(shí)，重復(fù)上述試驗(yàn)。b.將繼電器線圈改為并聯(lián)接法，按上述步驟重新進(jìn)行檢驗(yàn)。在運(yùn)行中如需改變定值，除檢驗(yàn)整定點(diǎn)外，還應(yīng)進(jìn)行刻度檢驗(yàn)或檢驗(yàn)所需改 變的定值。用保護(hù)安裝處最大故障電流進(jìn)行沖擊試驗(yàn)后，復(fù)試定值與整定值的誤差不應(yīng)超過(guò)± 3%,否則，應(yīng)檢查可動(dòng)部分的固定和調(diào)整是否有問(wèn)題，或線圈內(nèi) 部有無(wú)層間短路等。(3)返回系數(shù)的調(diào)整返回系數(shù)不滿足要求時(shí)應(yīng)予調(diào)整，影響返回系數(shù)的因素較多，如軸尖的光潔 度、軸承清潔情況、靜觸點(diǎn)位置等，但影響較顯著的是舌片端部與磁極間的問(wèn) 隙和舌片的位置。a.改變舌片的起始角與終止角，填整繼電器左上方的舌片起始位置限制螺 桿

8、，以改變舌片起始位置角，此時(shí)只能改變動(dòng)作電流，而對(duì)返回電流幾乎沒(méi)有影 響，故用改變舌片的起始角來(lái)調(diào)整動(dòng)作電流和返回系數(shù)。舌片起始位置離開(kāi)磁極的距離愈大，返回系數(shù)愈??；反之，返回系數(shù)愈大。調(diào)整繼電器右上方的舌片終止位置限制螺桿，以改變舌片終止位置角，此時(shí)只能改變返回電流而對(duì)動(dòng)作電流則無(wú)影響， 故用改變舌片的終止角來(lái)調(diào)整返回電 流和返回系數(shù)。舌片終止位置與磁極的間隙愈大，返回系數(shù)愈大；反之，返回系 數(shù)愈小。a.變更舌片兩端的彎曲程度以改變舌片與磁極間的距離，也能達(dá)到調(diào)整返 回系數(shù)的目的。該距離越大返回系數(shù)也越大；反之，返回系數(shù)越小。b.適當(dāng)調(diào)整觸點(diǎn)壓力也能改變返回系數(shù)，但應(yīng)注意觸點(diǎn)壓力不宜過(guò)小。(

9、4)動(dòng)作值的調(diào)整a.繼電器的調(diào)整把手在最大刻度值附近時(shí)，主要調(diào)整舌片的起始位置，以 改變動(dòng)作值。為此，可調(diào)整左上方的舌片起始位置限制螺桿，當(dāng)動(dòng)作值偏小時(shí)， 使舌片的起始位置遠(yuǎn)離磁極；反之，則靠近磁極。b.繼電器的調(diào)整把手在最小刻度值附近時(shí)，主要調(diào)整彈簧，以改變動(dòng)作值。c.適當(dāng)調(diào)整觸點(diǎn)壓力也能改變動(dòng)作值，但應(yīng)注意觸點(diǎn)壓力不宜過(guò)小。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及分析表1-1電流繼電器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表繼電器刻度(a)線圈連 接力式動(dòng)作電流(a)返回電流(a)返回 系數(shù)次次次平 均次次次平 均4串聯(lián)4.24.13.94.13.63.73.73.70.902.52.62.62.62.62.42.52.42.40.92

10、55.25.15.15.14.64.64.54.60.904并聯(lián)8.08.18.18.17.47.57.57.50.92由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果可以得出，該電流繼電器的返回系數(shù)小于 0.85滿 足要求，繼電器銘牌上的刻度值為繼電器線圈串聯(lián)時(shí)的刻度值。 繼電器線圈并聯(lián) 時(shí)，名牌上的刻度值乘2為線圈實(shí)際通過(guò)的電流值。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度數(shù)上的指針，改變 游絲的作用力矩，從而可以改變繼電器的動(dòng)作值。返回系數(shù)是確保保護(hù)選擇性的重要指標(biāo)，讓不該動(dòng)作的繼電器及時(shí)返回，使正常運(yùn)行的部分系統(tǒng)不被切除。返回系數(shù)不滿足要求時(shí)應(yīng)予以調(diào)整。 影響返回系 數(shù)的因素較多，如軸間的光潔度、軸承清潔情況、靜觸點(diǎn)位置等。但影響較顯著 的是舌

11、片端部與磁極間的間隙和舌片的位置。附：實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)圖電磁型電流繼電器實(shí)驗(yàn)二lg 10系列功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 了解繼電器的原理及構(gòu)造（采用整流式原理，嵌入式結(jié)構(gòu)）2 .掌握繼電器的檢驗(yàn)方法（主要部分）3 .掌握移相器和相位表的使用方法二、結(jié)構(gòu)原理繼電器的原理接線圖如下：lg-11型繼電器可作為相間故障保護(hù)中的方向元件。繼電器采用嵌入式結(jié) 構(gòu)，全部元件安裝在一個(gè)帶透明蓋子的金屬外殼內(nèi)。繼電器采用整流式原理比較電流電壓綜合量的絕對(duì)值，當(dāng)繼電器加入電流ij與電壓uj以后，首先經(jīng)過(guò)電壓形成回路，該回路分成電流及電壓回路兩部分。1 .電流回路：電流ij通過(guò)dkb的一次繞組 w1,在其兩

12、個(gè)二次繞組 w2、 w3上得到相等同的電壓ud=kiij , kiij超前ij的相位角為丫，此丫可以用dkb 的w4繞組回路電阻r1和r2來(lái)調(diào)節(jié)，t的余角為a ,稱之為繼電器的內(nèi) 角，lg-11型繼電器的內(nèi)角有兩個(gè)數(shù)值，一個(gè)是 30°、另一個(gè)是45°。2 .電壓回路：lg-11型繼電器的電壓uj加到中間變壓器yb,yb的一次繞 組設(shè)有抽頭，另外還有一附加繞組，改變 yb的6、7、8三個(gè)抽頭位置，加入 或減去9、10小繞組可以對(duì)諧振回路進(jìn)行調(diào)整。yb的一次側(cè)有一電容 c1, c1與yb 一次繞組構(gòu)成對(duì)50hz的串聯(lián)諧振回路主要作用有二個(gè)：其一是經(jīng)諧振回 路在電感上取得電壓，使

13、電壓移相 90。，其二是在保護(hù)安裝處正方向三相短路 時(shí)，依靠諧振回路的記憶作用使繼電器能可靠動(dòng)作，從而消除了死區(qū)。諧振回路諧振時(shí)，該回路的電抗與容性電抗相等(cdl=1/cdc1),電路呈現(xiàn) 純電阻性，uc和ul分別為電容器c1和繞組電感上的電壓，故在 yb 一次繞組 上的電壓ul比uj超前90° ,通過(guò)yb后把ul轉(zhuǎn)化為二次電壓u2=kul , k是 一實(shí)數(shù)，故u2=kuuj , ku是綜合考慮了 uj與ul大小的比例關(guān)系、考慮了 ul 超前uj為90°的相移關(guān)系,又考慮了 yb 一次、二次繞組間的變比。所以 ku 是一個(gè)復(fù)數(shù)的比例常數(shù)。3 .比較電壓綜合量的絕對(duì)值原理根

14、據(jù)下圖所標(biāo)的正方向，加到整流橋 v1的電壓為kiij+kuuj ,經(jīng)整流后為| kiij+kuuj ,此量能驅(qū)使執(zhí)行元件動(dòng)作稱為動(dòng)作量。加到整流橋 v2上的 電壓為kiij-kuuj ,經(jīng)整流后為| kiij-kuuj ,此量能制動(dòng)執(zhí)行元件稱為制動(dòng)量。 這兩個(gè)量送入回路比較，如果：| kiij+kuuj |>| kiij-kuuj | ,則繼電器動(dòng)作；| kiij+kuuj |<| kiij-kuuj | ,則繼電器不動(dòng)作；| kiij+kuuj |=| kiij-kuuj | ,則繼電器處于動(dòng)作邊界。對(duì)于lg-11繼電器，dkb的二次繞組 w4接r小1(可改變整定位置)時(shí)，a 二

15、45。，接r2時(shí)，a =300。在上圖中，uj與ij間的夾角j分別為(90o-a )、 -(90 0+a )、- a時(shí)繼電器動(dòng)作行為的相量圖。從圖中可知直線ab就是lg-11型繼電器的動(dòng)作邊界線。當(dāng)j二-a ,繼電 器動(dòng)作量| kiij+kuuj |達(dá)到最大值，制動(dòng)量|kii卜kuuj |達(dá)到最小值，此時(shí)繼電器處于最靈二900-a和-(900-a)時(shí)，繼電器處于臨界動(dòng)作狀態(tài)， ab線右邊為繼電器動(dòng)作 區(qū)(陰影部分)，左邊為非動(dòng)作區(qū)。如繼電器內(nèi)角為 300,則-12000j0600為動(dòng)比較回路采用環(huán)流式比較回路，執(zhí)行元件采用jh_1y極化繼電器，由整流橋v1和v2的直流側(cè)引到執(zhí)行元件，該回路中的

16、電阻r5、r6和c2、c3、c4均做濾波用，c3與執(zhí)行元件jj并聯(lián)，以進(jìn)一步濾掉jj線圈中的交流分量，防止 繼電器動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，極化繼電器觸點(diǎn)上并聯(lián)有電容與電阻串聯(lián)的消弧回 路以增加觸點(diǎn)的斷弧能力。lg-11功率方向繼電器與感應(yīng)型功率方向繼電器一樣也存在電流潛動(dòng)和電壓潛動(dòng)，這是由于比較回路里各元件參數(shù)不對(duì)稱。致使在繼電器上只加電流或只加電壓時(shí)，執(zhí)行元件jj線圈上的電壓出現(xiàn)，為了消除電壓潛動(dòng)可調(diào)整電阻rp2,用rp1作電流潛動(dòng)調(diào)整，經(jīng)反復(fù)調(diào)整可完全消除電流及電壓潛動(dòng)。三、步驟及調(diào)試方法1、按以下實(shí)驗(yàn)接線圖接好線路：2、電流潛動(dòng)和電壓潛動(dòng)的檢查，要求電流和電壓均無(wú)潛動(dòng)a、電流潛動(dòng)：電壓回路、

17、端經(jīng)20q電阻端接，電流回路、端子通 入額定電流5a,測(cè)量極化繼電器線圈上的電壓（即、端子上的電壓）， 測(cè)得的電壓應(yīng)接近于0v （或不大于0.1v）,如電壓不為零，可調(diào)整電位器 rp1使電壓為零。b、電壓潛動(dòng)：電流回路、端開(kāi)路，在電壓回路、端子加電壓100v, 測(cè)量極化繼電器線圈上的電壓，測(cè)得的電壓應(yīng)接近于0v （或不大于0.1v）, 如電壓不為0,可調(diào)整電位器rp2,使電壓為00反復(fù)調(diào)整電壓及電流潛動(dòng)，使極化繼電器線圈上的電壓均接近于0,然后突然加入及切除額定電流 5a及額定電壓100v,繼電器接點(diǎn)不應(yīng)有短 時(shí)動(dòng)作現(xiàn)象。在電流回路開(kāi)路情況下突然加入或切除（電壓回路）100v,繼電器觸點(diǎn)同 樣

18、要求不應(yīng)有瞬時(shí)閉合現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)有瞬時(shí)接通現(xiàn)象，可更換比較回 路的電阻核電容，使制動(dòng)回路電容放電時(shí)間常數(shù)不小于工作回路電容放電 時(shí)間常數(shù)。更換后應(yīng)重新進(jìn)行潛動(dòng)調(diào)整。潛動(dòng)調(diào)整結(jié)束后，將電位器鎖緊。3、動(dòng)作區(qū)和最大靈敏角檢查在額定電流及額定電壓下，用移相器改變電流和電壓之間的相角， 讀出 動(dòng)作邊界的兩個(gè)角度8 1和8 2（即繼電器接點(diǎn)閉合和斷開(kāi)的兩個(gè)邊界交度）如圖一或圖二所示，按下式求最大靈敏角:小 m=( 9 1+8 )/2式中：8 1、9 2加在繼電器端子上的電流和電壓之間的相角，電流 滯后電壓時(shí)，角度為正值，電流超前電壓時(shí)，角度為負(fù)值。國(guó)二對(duì)于lg-11型繼電器，當(dāng)連接片 hp接到-45&

19、#176;位置時(shí)，要求 m=-45°i5°, 當(dāng)hp改接到-30°位置時(shí)，要求 m= 30° ±5° 。如上述要求達(dá)不到，可以改變諧振繞組的抽頭及加減一小繞組來(lái)達(dá)到。如 改變?cè)褦?shù)仍達(dá)不到要求時(shí)，則應(yīng)檢查諧振回路。測(cè)量電容上電壓和電感上電壓， 要求uc-ul=10v15v,如電壓差過(guò)大則允許在電容 c1上并聯(lián)0.1uf0.47uf耐 壓為400v的電容。4、動(dòng)作電壓檢查在靈敏角及額定電流下，測(cè)量繼電器的動(dòng)作電壓，要求動(dòng)作電壓不大于 2v,返回系數(shù)不小于0.45,如發(fā)現(xiàn)動(dòng)作電壓過(guò)大，則應(yīng)檢查諧振回路電感線圈， 有無(wú)短路匝存在，在正常情況下，在電壓回路加100v電壓時(shí)，電感線圈上電壓ul應(yīng)達(dá)到80v90v,如發(fā)現(xiàn)返回系數(shù)過(guò)小，則應(yīng)檢查潛動(dòng)是否調(diào)好，以及極化 繼電器的動(dòng)作電流及返回電流。5、記憶特性檢查在靈敏角下突然加0.5倍額定電流和10倍額定電流，電壓自100v突然降到零， 繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作。做此項(xiàng)檢驗(yàn)，模擬突然短路，因電流大，故需折除相位表， 為能做到10倍的額定電流，可采用升流器來(lái)調(diào)節(jié)電流，可以減輕調(diào)壓器負(fù)擔(dān)。-14 -四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1.動(dòng)作區(qū)和最大靈敏角檢查圖2-1圖2-22.動(dòng)作電壓檢查圖2-3分析：從圖2-1、2-2中可以看出當(dāng)連接片hp接到-30°時(shí)，最大靈敏角為-30.18 連接片hp