電力系統(tǒng)繼電保護實驗報告

1、四川大學電氣信息學院繼電保護實驗報告實驗一 電流繼電器特性實驗一、實驗目的1、了解繼電器的結(jié)構及工作原理。2、掌握繼電器的調(diào)試方法。二、構造原理及用途 繼電器由電磁鐵、線圈、Z型舌片、彈簧、動觸點、靜觸點、整定把手、刻度盤、軸承、限制螺桿等組成。 繼電器動作的原理：當繼電器線圈中的電流增加到一定值時，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型舌片沿順時針方向轉(zhuǎn)動，動靜接點接通，繼電器動作。當線圈的電流中斷或減小到一定值時，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

2、為動合觸點，圖二為動斷觸點，圖三為一動合一動斷觸點。 電流繼電器用于發(fā)電機、變壓器、線路及電動機等的過負荷和短路保護裝置。三、實驗內(nèi)容 1. 外部檢查 2. 內(nèi)部及機械部分的檢查 3. 絕緣檢查 4. 刻度值檢查 5. 接點工作可靠性檢查四、實驗步驟 1、外部檢查 檢查外殼與底座間的接合應牢固、緊密；外罩應完好，繼電器端子接線應牢固可靠。 1. 內(nèi)部和機械部分的檢查 a. 檢查轉(zhuǎn)軸縱向和橫向的活動范圍，該范圍不得大于0.150.2mm，檢查舌片與極間的間隙，舌片動作時不應與磁極相碰，且上下間隙應盡量相同，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合適，舌片活動范圍約為7度左右。 b.

3、 檢查刻度盤把手固定可靠性，當把手放在某一刻度值時，應不能自由活動。 c. 檢查繼電器的螺旋彈簧：彈簧的平面應與轉(zhuǎn)軸嚴格垂直，彈簧由起始位置轉(zhuǎn)至刻度最大位置時，其層間不應彼此接觸且應保持相同的間隙。 d. 檢查接點：動接點橋與靜接點橋接觸時所交的角度應為5565度，且應在距靜接點首端約1/3處開始接觸，并在其中心線上以不大的摩擦阻力滑行，其終點距接點末端應小于1/3。接點間的距離不得小于2mm,兩靜接點片的傾斜應一致，并與動接點同時接觸，動接點容許在其本身的轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)1015度，并沿軸向移動0.20.3mm，繼電器的靜接點片裝有一限制振動的防振片，防振片與靜接點片剛能接觸或兩者之間有一不大于0

4、.10.2mm的間隙。 2、電氣特性的檢驗及調(diào)整 （1）實驗接線圖如下： （2）動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. 合上電源開關，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，直至繼電器動作，停止調(diào)節(jié)，記下此時的電流數(shù)值，即為繼電器的動作電流Idj,再重復二次，將其值填入表1-1，求其平均值。 c. 繼電器動作后，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）直至繼電器的常開接點剛剛打開，記下這時的電流，即為返回電流Ihj，重復

5、二次將其值填入表1-1，求其平均值。根據(jù)動作電流和返回電流算出返回系數(shù)Kf：Kf=Ihj/Idj 動作值于返回值的測量應重復三次，每次測量值與整定值誤差不超過±3%，否則應檢查軸承和軸尖。 過電流繼電器的返回系數(shù)應不小于0.85，當大于0.9時，應注意接點壓力。 a. 將整定把手放在其它刻度時，重復上述試驗。 b. 將繼電器線圈改為并聯(lián)接法，按上述步驟重新進行檢驗。 在運行中如需改變定值，除檢驗整定點外，還應進行刻度檢驗或檢驗所需改變的定值。用保護安裝處最大故障電流進行沖擊試驗后，復試定值與整定值的誤差不應超過±3%，否則，應檢查可動部分的固定和調(diào)整是否有問題，或線圈內(nèi)部有

6、無層間短路等。 （3）返回系數(shù)的調(diào)整 返回系數(shù)不滿足要求時應予調(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、靜觸點位置等，但影響較顯著的是舌片端部與磁極間的間隙和舌片的位置。 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，以改變舌片起始位置角，此時只能改變動作電流，而對返回電流幾乎沒有影響，故用改變舌片的起始角來調(diào)整動作電流和返回系數(shù)。舌片起始位置離開磁極的距離愈大，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，此時只能改變返回電流而對動作電流則無影響，故用改變舌片的終止角來調(diào)整返回電流和返回系數(shù)。舌

7、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. 適當調(diào)整觸點壓力也能改變返回系數(shù)，但應注意觸點壓力不宜過小。 （4）動作值的調(diào)整 a. 繼電器的調(diào)整把手在最大刻度值附近時，主要調(diào)整舌片的起始位置，以改變動作值。為此，可調(diào)整左上方的舌片起始位置限制螺桿，當動作值偏小時，使舌片的起始位置遠離磁極；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，主要調(diào)整彈簧，以改變動作值。 c. 適當調(diào)整觸點壓力也能改變動作值，但應注意觸點壓力不宜過小

8、。五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理表1-1 電流繼電器實驗數(shù)據(jù)記錄表繼電器刻度(A)線圈連接方式動作電流(A)返回電流(A)返回系數(shù)一次二次三次平均一次二次三次平均4串聯(lián)3.944.14.03.63.43.53.50.8755串聯(lián)5.15.255.14.44.54.64.270.8822.5并聯(lián)2.52.52.52.52.22.12.22.170.8678并聯(lián)88886.96.96.96.90.863六、實驗數(shù)據(jù)分析實驗數(shù)據(jù)如上表所示，該電流繼電器的返回系數(shù)滿足要求，均大于0.85。在切除故障的時候電流繼電器有較大的返回系數(shù)是有利的，可以快的返回，也有利降低保護定值，使之更靈敏。電流繼電器的返回系數(shù)會受

9、其線圈的接線方式的影響，串聯(lián)時返回系數(shù)較高。七、心得體會通過本次實驗對電磁式的電流繼電器的結(jié)構及工作原理有了進一步的了解，對其調(diào)試方法有了進一步的掌握，對其特性有了直觀的認識。雖然現(xiàn)在電磁式的電流繼電器已經(jīng)被微機保護的器件所取代，但我們了解和掌握流繼電器的結(jié)構及工作原理仍然是很有必要的，因為這是最根本的原理，對應的微機保護器件也是基于這個原理實現(xiàn)的。在這里還特別鳴謝實驗指導老師，在上實驗課的時候還給我們講了很多關于繼電保護的工程實際的知識，真的是受益匪淺！實驗二 LG_10系列功率方向繼電器特性實驗一、實驗目的 1. 了解繼電器的原理及構造（采用整流式原理，嵌入式結(jié)構） 2. 掌握繼電器的檢驗

10、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中的方向元件。繼電器采用嵌入式結(jié)構，全部元件安裝在一個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值，當繼電器加入電流Ij與電壓Uj以后，首先經(jīng)過電壓形成回路，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DKB的一次繞組W1，在其兩個二次繞組W2、W3上得到相等同的電壓Ud=KiIj，KiIj超前Ij的相位角為，此可以用DKB的W4繞組回路電阻R1和R2來調(diào)節(jié)，的余角為，稱之為繼電器的內(nèi)角，LG-11型繼電器的內(nèi)角有兩個數(shù)值，

11、一個是30°、另一個是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的一次繞組設有抽頭，另外還有一附加繞組，改變 YB的6、7、8三個抽頭位置，加入或減去9、10小繞組可以對諧振回路進行調(diào)整。YB的一次側(cè)有一電容C1，C1與YB一次繞組構成對50Hz的串聯(lián)諧振回路主要作用有二個：其一是經(jīng)諧振回路在電感上取得電壓，使電壓移相90°，其二是在保護安裝處正方向三相短路時，依靠諧振回路的記憶作用使繼電器能可靠動作，從而消除了死區(qū)。 諧振回路諧振時，該回路的電抗與容性電抗相等（L=1/C1），電路呈現(xiàn)純電阻性，Uc和Ul分別為電容器C1和繞組

12、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YB后把Ul轉(zhuǎn)化為二次電壓U2=Kul，K是一實數(shù)，故U2=KuUj，Ku是綜合考慮了Uj與Ul大小的比例關系、考慮了Ul超前Uj為90°的相移關系，又考慮了YB一次、二次繞組間的變比。所以Ku是一個復數(shù)的比例常數(shù)。 3. 比較電壓綜合量的絕對值原理 根據(jù)下圖所標的正方向，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)行元件動作稱為動作量。加到整流橋V2上的電壓為KiIj-KuUj，經(jīng)整流后為|KiIj-KuUj|，此量能制動執(zhí)行元件稱為制動量。這兩個量送入回路比較

13、，如果：|KiIj+KuUj|>|KiIj-KuUj|，則繼電器動作；|KiIj+KuUj|<|KiIj-KuUj|，則繼電器不動作；|KiIj+KuUj|=|KiIj-KuUj|，則繼電器處于動作邊界。 對于LG-11繼電器，DKB的二次繞組W4接R1(可改變整定位置)時，=45º，接R2時，=30º。在上圖中，Uj與Ij間的夾角j分別為(90º-)、-(90º+)、-時繼電器動作行為的相量圖。 從圖中可知直線AB就是LG-11型繼電器的動作邊界線。當j=，繼電器動作量|KiIj+KuUj|達到最大值，制動量|KiIj-KuUj|達到最小值

14、，此時繼電器處于最靈敏狀。當j=90º-和-(90º-)時，繼電器處于臨界動作狀態(tài)，AB線右邊為繼電器動作區(qū)(陰影部分)，左邊為非動作區(qū)。如繼電器內(nèi)角為30º，則-120ºj60º為動作。 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)，以進一步濾掉JJ線圈中的交流分量，防止繼電器動作時出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，極化繼電器觸點上并聯(lián)有電容與電阻串聯(lián)的消弧回路以增加觸點的斷弧能力。 LG-11功率方向繼電器與感應型功率方向繼電器

15、一樣也存在電流潛動和電壓潛動，這是由于比較回路里各元件參數(shù)不對稱。致使在繼電器上只加電流或只加電壓時，執(zhí)行元件JJ線圈上的電壓出現(xiàn)，為了消除電壓潛動可調(diào)整電阻Rp2，用Rp1作電流潛動調(diào)整，經(jīng)反復調(diào)整可完全消除電流及電壓潛動。二、實驗項目1、 潛動試驗2、 動作區(qū)和最大靈敏角檢查3、 動作電壓檢查4、 記憶特性檢查三、實驗步驟及調(diào)試方法1、按以下實驗接線圖接好線路：2、電流潛動和電壓潛動的檢查，要求電流和電壓均無潛動a、電流潛動：電壓回路、端經(jīng)20電阻端接，電流回路、端子通入額定電流5A，測量極化繼電器線圈上的電壓（即、端子上的電壓），測得的電壓應接近于0V（或不大于0.1v），如電壓不為零，

16、可調(diào)整電位器Rp1使電壓為零。b、電壓潛動：電流回路、端開路，在電壓回路、端子加電壓100v，測量極化繼電器線圈上的電壓，測得的電壓應接近于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0。 反復調(diào)整電壓及電流潛動，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，繼電器接點不應有短時動作現(xiàn)象。 在電流回路開路情況下突然加入或切除(電壓回路)100v，繼電器觸點同樣要求不應有瞬時閉合現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)觸點有瞬時接通現(xiàn)象，可更換比較回路的電阻核電容，使制動回路電容放電時間常數(shù)不小于工作回路電容放電時間常數(shù)。更換后應重新進行潛動調(diào)整。潛動調(diào)整結(jié)束

17、后，將電位器鎖緊。3、動作區(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，讀出動作邊界的兩個角度1和2(即繼電器接點閉合和斷開的兩個邊界交度)如圖一或圖二所示，按下式求最大靈敏角： m=(1+)/2式中：1、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，角度為正值，電流超前電壓時，角度為負值。對于LG-11型繼電器，當連接片HP接到-45°位置時，要求m=-45°±5°,當HP改接到-30°位置時，要求m=30°±5°。如上述要求達不到，可以改變諧振繞組的抽頭及加減一小繞組來

18、達到。如改變匝數(shù)仍達不到要求時，則應檢查諧振回路。測量電容上電壓和電感上電壓，要求Uc-UL=10v15v,如電壓差過大則允許在電容C1上并聯(lián)0.1uf 0.47uf耐壓為400v的電容。4、動作電壓檢查在靈敏角及額定電流下，測量繼電器的動作電壓，要求動作電壓不大于2v，返回系數(shù)不小于0.45，如發(fā)現(xiàn)動作電壓過大，則應檢查諧振回路電感線圈，有無短路匝存在，在正常情況下，在電壓回路加100v電壓時，電感線圈上電壓UL應達到80v90v，如發(fā)現(xiàn)返回系數(shù)過小，則應檢查潛動是否調(diào)好，以及極化繼電器的動作電流及返回電流。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

19、然降到零，繼電器應可靠動作。做此項檢驗，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，可采用升流器來調(diào)節(jié)電流，可以減輕調(diào)壓器負擔。四、實驗結(jié)果1、潛動試驗：如上圖所示：電壓為100V，電流為0A時，繼電器不動作。從上圖中，可以看出：電壓為0V，電流為5A時，繼電器不動作2、最大靈敏角檢查LG-11型繼電器，當連接片HP接到-30°位置時，最大靈敏角測試結(jié)果LG-11型繼電器，當連接片HP接到-45°位置時，最大靈敏角測試結(jié)果分析：從圖中可以讀出當連接片HP接到-30°時，最大靈敏角為-30.18°；當連接片HP接到-45°，最大靈敏角為-42.3°。3、動作電壓檢查結(jié)果：分析：從圖中可以讀出，在最大靈敏角-42.3°和額定電流下，繼電器的動作電壓V=1V，滿足動作電壓不大于2V的要求；而返回電壓V=0.5V，那么依據(jù)：返回系數(shù)K=返回電壓/動作電壓，得出返回系數(shù)K=0.5，也滿足返回系數(shù)不小于0.45的要求。五、討論與分析（1）為了檢驗繼電器在正方向出口短路時，是否能可靠動作，在靈敏角下，必須使加入繼電器的電流由某一電流（例如額定電流）突然增加至另一電流（例如10倍額定電流），與此同時，電壓由100v突然降到零，繼電器應可靠動作。 討論：