電力系統運行與保護實驗指導書－繼電保護部分

1、電力系統運行與保護課程設計實驗指導書繼電保護部分電氣與自動化工程學院新能源利用與電氣控制實驗教學示范中心0 / 59目錄目錄0實驗注意事項2實驗一 常規(guī)繼電器特性實驗3第一部分：電流、電壓、時間繼電器特性實驗3第二部分：中間、負序、功率方向繼電器特性實驗12實驗二 輸電線路電流電壓常規(guī)保護實驗23實驗三 輸電線路的電流、電壓微機保護實驗29附錄一：ZNB-智能式多功能表使用說明37附錄二：微機保護裝置的使用方法401 / 59實驗注意事項實驗是教學的重要環(huán)節(jié)之一，通過實驗可以鞏固和豐富已學到的理論知識，發(fā)現和探討實驗中出現的新問題；培養(yǎng)實事求是、科學嚴謹的工作作風；并能進一步培養(yǎng)實驗技能，為學

2、生今后走上工作崗位打下良好基礎。為保證實驗正常順利進行，保證實驗教學質量，實驗者應遵循以下規(guī)定：1、實驗前做好充分預習，明確實驗目的、要求、方法、和步驟。2、通電前，必須經老師檢查電路接線，確認無誤后，方可通電實驗。3、愛護計算機及實驗設備，未搞清使用方法之前，不準隨便使用。4、實驗中要隨時注意現象的觀察，如果發(fā)生故障或異常（保險熔斷，表計指示不正常，電路出現冒煙等），必須立即斷開電源，并告知老師。5、對違反操作規(guī)定以及損壞儀器、設備、工具和元器件者應檢查原因，對情節(jié)嚴重者，還要按學校有關規(guī)定進行賠償。6、要始終保持實驗室安靜和整潔，不得在室內喧嘩、打鬧、隨意走動。7、實驗結束，應先斷開各儀器

3、電源開關，再斷開實驗臺上電源開關。把所有儀器設備、導線、座位等歸位，整理就緒，清掃后經允許才能離開。2 / 59實驗一 常規(guī)繼電器特性實驗第一部分：電流、電壓、時間繼電器特性實驗一、實驗目的1）了解繼電器基本分類方法及其結構。2）熟悉幾種常用繼電器，如電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器等的構成原理。3）學會調整、測量電磁型繼電器的動作值、返回值和計算返回系數。4）測量繼電器的基本特性。5）學習和設計多種繼電器配合實驗。二、繼電器的類型與原理繼電器是電力系統常規(guī)繼電保護主要元件，它的種類繁多，原理與作用各異。1）繼電器的分類繼電器按所反應的物理量的不同可分為電量與非電量的

4、兩種。屬于非電量的有瓦斯繼電器、速度繼電器等；反應電量的種類比較多，一般分類如下：（1）按結構原理分為：電磁型、感應型、整流型、晶體管型、微機型等。（2）按繼電器所反應的電量性質可分為：電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、阻抗繼電器、頻率繼電器等。（3）按繼電器的作用分為：起動動作繼電器、中間繼電器、時間繼電器、信號繼電器等。近年來電力系統中已大量使用微機保護，整流型和晶體管型繼電器以及感應型、電磁型繼電器使用量已有減少。IKA34Fa56127圖1-1 DL系列電流繼電器2）電磁型繼電器的構成原理繼電保護中常用的有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、信號繼電器、阻抗繼電器、功率方向繼電器、差

5、動繼電器等。下面僅就常用的電磁型繼電器的構成及原理作簡要介紹。3 / 59（1）電磁型電流繼電器電磁型繼電器的典型代表是電磁型電流繼電器，它既是實現電流保護的基本元件，也是反應故障電流增大而自動動作的一種電器。下面通過對電磁型電流繼電器的分析，來說明一般電磁型繼電器的工作原理和特性。圖6-1為DL系列電流繼電器的結構圖，它由固定觸點1、可動觸點2、線圈3、鐵心4、彈簧5、轉動舌片6、止擋7組成。當線圈中通過電流IKA 時，鐵心中產生磁通，它通過由鐵心、空氣隙和轉動舌片組成的磁路，將舌片磁化，產生電磁力Fe，形成一對力偶。由這對力偶所形成的電磁轉矩，將使轉動舌片按磁阻減小的方向（即順時針方向）轉

6、動，從而使繼電器觸點閉合。電磁力Fe與磁通的平方成正比，即 Fe2 其中 F =所以 式中，-繼電器線圈匝數；- 磁通 所經過的磁路的磁阻。分析表明，電磁轉矩Me 等于電磁力Fe與轉動舌片力臂的乘積，即 （1-1）式中， K2 為與磁阻、線圈匝數和轉動舌片力臂有關的一個系數，。從式（1-1）可知，作用于轉動舌片上的電磁力矩與繼電器線圈中的電流IKA的平方成正比，因此，Me不隨電流的方向而變化，所以，電磁型結構可以制造成交流或直流繼電器。除電流繼電器之外，應用電磁型結構的還有電壓繼電器、時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器。為了使繼電器動作（銜鐵吸持，觸點閉合），它的平均電磁力矩Me必須大于彈簧及

7、摩擦的反抗力矩之和(Ms+M)。所以由式（1-1）得到繼電器的動作條件是： （1-2）當IKA達到一定值后，上式即能成立，繼電器動作。能使繼電器動作的最小電流稱為繼電器的動作電流，用IOP表示，在式（1-2）中用IOP代替IKA并取等號，移項后得：4 / 59 （1-3）從式（1-3）可見，IOP可用下列方法來調整：（1）改變繼電器線圈的匝數NKA；（2）改變彈簧的反作用力矩Ms；（3）改變能引起磁阻RC變化的氣隙d。當 IKA減小時，已經動作的繼電器在彈簧力的作用下會返回到起始位置。為使繼電器返回，彈簧的作用力矩Ms必須大于電磁力矩Me及摩擦的作用力矩M。繼電器的返回條件是： （1-4）當

8、IKA減小到一定數值時，上式即能成立，繼電器返回。能使繼電器返回的最大電流稱為繼電器的返回電流，并以Ire表之。在式（1-4）中，用Ire代替IKA并取等號且移項后得： （1-5）返回電流Ire與動作電流IOP的比值稱為返回系數Kre，即Kre=Ire/IOP。反應電流增大而動作的繼電器IOPIre，因而Kre1。對于不同結構的繼電器，Kre不相同，且在0.10.98這個相當大的范圍內變化。（2）電磁型電壓繼電器電壓繼電器的線圈是經過電壓互感器接入系統電壓Us的，其線圈中的電流為式中：Ur加于繼電器線圈上的電壓，等于Us/npT（npT為電壓互感器的變比）；Zr繼電器線圈的阻抗。繼電器的平均電

9、磁力，因而它的動作情況取決于系統電壓Us。我國工廠生產的DY系列電壓繼電器的結構和DL系列電流繼電器相同。它的線圈是用溫度系數很小的導線（例如康銅線）制成，且線圈的電阻很大。DY系列電壓繼電器分過電壓繼電器和低電壓繼電器兩種。過電壓繼電器動作時，銜鐵被吸持，返回時，銜鐵釋放；而低電壓繼電器則相反，動作時銜鐵釋放，返回時，銜鐵吸持。亦即過電壓繼電器的動作電壓相當于低電壓繼電器的返回電壓；過電壓繼電器的返回電壓相當于低電壓繼電器的動作電壓。因而過電壓繼電器的Kre1。DY系列電壓繼電器的優(yōu)缺點和DL系列電流繼電器相同。它們都是觸點系統不夠完善，在電流較大時，可能發(fā)生振動現象。觸點容量小不能直接跳閘

10、。6 / 59（3）時間繼電器特性時間繼電器是用來在繼電保護和自動裝置中建立所需要的延時。對時間繼電器的要求是時間的準確性，而且動作時間不應隨操作電壓在運行中可能的波動而改變。電磁型時間繼電器由電磁機構帶動一鐘表延時機構組成。電磁起動機構采用螺管線圈式結構，線圈可由直流或交流電源供電，但大多由直流電源供電。其電磁機構與電壓繼電器相同，區(qū)別在于：當它的線圈通電后，其觸點須經一定延時才動作，而且加在其線圈上的電壓總是時間繼電器的額定動作電壓。時間繼電器的電磁系統不要求很高的返回系數。因為繼電器的返回是由保護裝置起動機構將其線圈上的電壓全部撤除來完成的。（4）中間繼電器特性中間繼電器的作用是：在繼電

11、保護接線中，用以增加觸點數量和觸點容量，實現必要的延時，以適應保護裝置的需要。它實質上是一種電壓繼電器，但它的觸點數量多且容量大。為保證在操作電源電壓降低時中間繼電器仍能可靠地動作，中間繼電器的可靠動作電壓只要達到額定電壓的70%即可，瞬動式中間繼電器的固有動作時間不應大于0.05秒。（5）信號繼電器特性信號繼電器在保護裝置中，作為整組裝置或個別元件的動作指示器。按電磁原理構成的信號繼電器，當線圈通電時，銜鐵被吸引，信號掉牌（指示燈亮）且觸點閉合。失去電源時，有的需手動復歸，有的電動復歸。信號繼電器有電壓起動和電流起動兩種。三、實驗內容1）電流繼電器特性實驗電流繼電器動作、返回電流值測試實驗。

12、實驗電路原理圖如圖1-2所示：A220VKA+-RTY130W 5A 2A6 / 59圖1-2 電流繼電器動作電流值測試實驗原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接線，將電流繼電器的動作值整定為1A，檢查調壓器輸出指示為0V，滑線電阻的滑動觸頭放在中間位置。（2）查線路無誤后，先合上三相電源開關（對應指示燈亮），再合上單相電源開關和直流電源開關。（3）慢慢調節(jié)調壓器使電流表讀數緩慢升高，記下繼電器剛動作（動作信號燈XD1亮）時的最小電流值，即為動作值。（4）繼電器動作后，再調節(jié)調壓器使電流值平滑下降，記下繼電器返回時（指示燈XD1滅）的最大電流值，即為返回值。（5）重復步驟（3）至（4），測三組數據。

13、 （6）實驗完成后，使調壓器輸出為0V，斷開所有電源開關。（7）分別計算動作值和返回值的平均值即為電流繼電器的動作電流值和返回電流值。（8）計算整定值的誤差、變差及返回系數。誤差 動作最小值整定值 整定值變差 動作最大值動作最小值 動作平均值 100%返回系數返回平均值動作平均值表1-1 電流繼電器動作值、返回值測試實驗數據記錄表動作值/A返回值/A123平均值誤差整定值Izd變差返回系數2）電流繼電器動作時間測試實驗220VKABK停止A多功能表啟動TY1電流繼電器動作時間測試實驗原理圖如圖1-3所示：7 / 59圖1-3 電流繼電器動作時間測試實驗電路原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接線，將

14、電流繼電器的常開觸點接在多功能表的“輸出2”和“公共線”，將開關BK的一條支路接在多功能表的“輸入1”和“公共線”，使調壓器輸出為0V，將電流繼電器動作值整定為1.2A，滑線電阻的滑動觸頭置于其中間位置。（2）檢查線路無誤后，先合上三相電源開關，再合上單相電源開關。（3）打開多功能表電源開關，使用其時間測量功能（對應“時間”指示燈亮），工作方式選擇開關置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。（4）慢慢調節(jié)調壓器使其輸出電壓勻速升高，使加入繼電器的電流為1.2A。（5）先拉開刀閘（BK），復位多功能表，使其顯示為零，然后再迅速合上BK，多功能表顯示的時間即為動作時間，將時間測量值記錄于

15、表1-2中。（6）重復步驟（5）的過程，測三組數據，計算平均值，結果填入表1-2中。表1-2 電流繼電器動作時間測試實驗數據記錄表I1.2A1.5A1.8A2.0A123平均123平均123平均123平均T/ms（7）先重復步驟（4），使加入繼電器的電流分別為1.5A、1.8A、2.4A，再重復步驟（5）和（6），測量此種情況下的繼電器動作時間，將實驗結果記錄于表1-2。（8）實驗完成后，使調壓器輸出電壓為0V，斷開所有電源開關。（9）分析四種電流情況時讀數是否相同，為什么？3）電壓繼電器特性實驗電壓繼電器動作、返回電壓值測試實驗（以低電壓繼電器為例）。低電壓繼電器動作值測試實驗電路原理圖如下

16、圖1-4所示：220VKV+-TY1150VV8 / 59圖1-4 低電壓繼電器動作值測試實驗電路原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接線，檢查線路無誤后，將低電壓繼電器的動作值整定為60V，使調壓器的輸出電壓為0V，合上三相電源開關和單相電源開關及直流電源開關（對應指示燈亮），這時動作信號燈XD1亮。（2）調節(jié)調壓器輸出，使其電壓從0V慢慢升高，直至低電壓繼電器常閉觸點打開（XD1熄滅）。（3）調節(jié)調壓器使其電壓緩慢降低，記下繼電器剛動作（動作信號燈XD1剛亮）時的最大電壓值，即為動作值，將數據記錄于表1-3中。表1-3 低電壓繼電器動作值、返回值測試實驗數據記錄表動作值/V返回值/V123平均值

17、誤差整定值Uset變差返回系數（4）繼電器動作后，再慢慢調節(jié)調壓器使其輸出電壓平滑地升高，記下繼電器常閉觸點剛打開，XD1剛熄滅時的最小電壓值，即為繼電器的返回值。（5）重復步驟（3）和（4），測三組數據。分別計算動作值和返回值的平均值，即為低電壓繼電器的動作值和返回值。（6）實驗完成后，將調壓器輸出調為0V，斷開所有電源開關。（7）計算整定值的誤差、變差及返回系數。4）時間繼電器特性測試實驗220VKTBK停止多功能表啟動+時間繼電器特性測試實驗電路原理接線圖如圖1-5所示：9 / 59圖1-5 時間繼電器動作時間測試實驗電路原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接好線路，將時間繼電器的常開觸點接在

18、多功能表的“輸入2”和“公共線”，將開關BK的一條支路接在多功能表的“輸入1”和“公共線”，調整時間整定值，將靜觸點時間整定指針對準一刻度中心位置，例如可對準2秒位置。（2）合上三相電源開關，打開多功能表電源開關，使用其時間測量功能（對應“時間”指示燈亮），使多功能表時間測量工作方式選擇開關置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。（3）斷開BK開關，合上直流電源開關，再迅速合上BK，采用迅速加壓的方法測量動作時間。（4）重復步驟（2）和（3），測量三次，將測量時間值記錄于表1-4中，且第一次動作時間測量不計入測量結果中。表1-4 時間繼電器動作時間測試整定值123平均誤差變差T/ms

19、（5）實驗完成后，斷開所有電源開關。（6）計算動作時間誤差。5）多種繼電器配合實驗（1）過電流保護實驗該實驗內容為將電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器、調壓器、滑線變阻器等組合構成一個過電流保護。要求當電流繼電器動作后，啟動時間繼電器延時，經過一定時間后，啟動信號繼電器發(fā)信號和中間繼電器動作跳閘（指示燈亮）。AKA+ao220VKT+-KS-KM+-AB圖1-6 過電流保護實驗原理接線圖實驗步驟如下：圖1-6為多個繼電器配合的過電流保護實驗原理接線圖。按圖接線，將調壓器輸出置0V，滑線變阻器的滑動觸頭放置在中間位置，實驗開始后可以通過改變滑線變阻器的阻值來改變流入繼電器電流的大小。

20、將電流繼電器動作值整定為2A，時間繼電器動作值整定為2.5秒。11 / 59經檢查無誤后，依次合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。調節(jié)單相調壓器輸出電壓，逐步增加電流，當電流表電流約為1.8A時，停止調節(jié)單相調壓器，改為慢慢調節(jié)滑線電阻的滑動觸頭位置，使電流表數值增大直至信號指示燈變亮。仔細觀察各種繼電器的動作關系。調節(jié)滑線變壓器的滑動觸頭，逐步減小電流，直至信號指示燈熄滅。仔細觀察各種繼電器的返回關系。實驗結束后，將調壓器調回零，斷開直流電源開關，最后斷開單相電源開關和三相電源開關。（2）低電壓閉鎖的過電流保護實驗過電流保護按躲開可能出現的最大負荷電流整定，啟動值比較大，往往不能滿

21、足靈敏度的要求。為此，可以采用低電壓啟動的過電流保護，以提高保護的靈敏度。AKA+KV1ao220VKT+-KS-KM+-ABKV2圖1-7 低電壓閉鎖過流保護實驗原理接線圖實驗步驟如下： 1-7為多個繼電器配合的低電壓閉鎖過流保護實驗原理接線圖。按圖接線，試驗臺上單相調壓器TY2輸出端的接法與上個實驗電流回路接法相同；單相調壓器TY1的輸出端a、0接到電壓繼電器的線圈端子A、B上，同時并聯上一塊交流電壓表。整定電流繼電器為1A，電壓繼電器為60V。經檢查無誤后，依次合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。先調TY1使電壓表讀數為50伏；再調TY2，逐步增加電流，使電流表讀數為表1-5中

22、的給定值，然后調TY1減小調壓器的輸出電壓至表1-5中的給定值。觀察各種繼電器的動作關系，對信號指示燈在給出的電壓、電流值下亮、滅情況進行分析。也可自行設定電壓、電流值進行實驗。實驗完畢后，注意將調壓器調回零，斷開直流電源開關，最后斷開單相電源開關和三相電源開關。表1-5 低電壓閉鎖過流保護實驗數據記錄表I/AU/V動作信號燈亮熄情況0.57011 / 591.5601.530四、思考題（1）電磁型電流繼電器、電壓繼電器和時間繼電器在結構上有什么異同點？（2）如何調整電流繼電器、電壓繼電器的返回系數？（3）電磁型電流繼電器的動作電流與哪些因素有關？（4）過電壓繼電器和低電壓繼電器有何區(qū)別？（5

23、）在時間繼電器的測試中為何整定后第一次測量的動作時間不計？（6）為什么電流繼電器在同一整定值下對應不同的動作電流，有不同的動作時間？（7）詳細描述多種繼電器配合實驗的動作關系和返回關系。第二部分：中間、負序、功率方向繼電器特性實驗一、實驗目的（1）熟悉中間繼電器結構、作用和工作原理；掌握中間繼電器調整以及中間繼電器動作值、返回值、保持值、動作時間和返回時間的實驗方法；（2）熟悉 DY-4 型負序電壓繼電器的結構、作用和工作原理；掌握 DY-4 型負序電壓繼電器電氣特性的檢驗方法。（3）熟悉 LG-11 型功率方向繼電器的結構、作用和工作原理；掌握 LG-11 型功率方向組電器電氣特性的檢驗方法

24、。二、實驗內容（一）電磁型中間繼電器電氣特性試驗（1）極性檢驗對有兩個線圈以上的繼電器，在新安裝或線圈重繞后，應檢查各線圈極性標示的正確性。極性檢驗接線如圖1所示，試驗電源可用1.5干電池，如果合上閘刀開關瞬間，毫伏表指針正偏，拉開刀閘時反偏，則接電池正極的端子與接毫伏表正極的端子是同極性，反之為異極性。繼電器的線圈極性應符合廠家規(guī)定。線圈極性也可在繼電器保持值檢驗時判明。13 / 59（2）動作值與返回值檢驗1）合上電源開關，調節(jié)變阻器，繼電器沖擊加入電壓（或電流），記下使繼電器銜鐵完全被吸合的最低電壓（或電流）值即動作值。若動作時出現銜鐵緩慢運動或吸合不到底以及聲音不清脆等現象，應加大電壓

25、（或電流）試驗。2）調節(jié)可變電阻使電壓（或電流）升至繼電器的額定電壓（或電流）， 然后逐漸減小輸入量，測試能使繼電器的銜鐵返回到初始位置的最大電壓（或電流）即繼電器的返回值。3）重復測試三次，求取動作值和返回值的平均值。繼電器的動作電壓一般應不大于，動作電流不應大于其額定電流，一般以的額定電流為適宜。中間繼電器返回值一般不小于其額定值的5。測量次數1 2 3 平均 動 作 值 返 回 值 圖2（a）檢驗動作電流、返回電流接線圖 圖2（b）檢驗動作電壓、返回電壓接線圖（3）保持值檢驗電壓動作電流保持中間繼電器1）依次合上開關、，調整使繼電器動作線圈的電壓升至其額定值，繼電器應動作。2）調節(jié)2使保

26、持線圈的電流也達到其額定值，再斷開，此時繼電器應自保持。3）調節(jié)使保持線圈的電流逐漸減小到繼電器返回，記下返回值。合上，調節(jié)使保持線圈的電流略大于返回值，再斷開，若繼電器能自保持，則該電流為其最小保持值；否則，再增大電流測出繼電器能自保持的最小電流。測量次數1 2 3 平均 保持值電流動作電壓保持中間繼電器13 / 591）依次合上開關、，調整使繼電器動作線圈的電流升至其額定值，繼電器應動作。2）調節(jié)1使保持線圈的電壓也達到其額定值，再斷開，此時繼電器應自保持。3）調節(jié)使保持線圈的電壓逐漸減小到繼電器返回，記下返回值。合上、，調節(jié)使保持線圈的電壓略大于返回值，再斷開、，若繼電器能自保持，則該電

27、壓為其最小保持值；否則，再增大電壓測出繼電器能自保持的最小電壓。測量次數1 2 3 平均 保持值繼電器的保持電流應不大于，保持電壓應不大于。圖3 電流、電壓保持中間繼電器檢驗接線（二）電磁型負序電壓繼電器電氣特性試驗 圖4 DY-4型負序電壓繼電器的內部接線圖 整定點的負序電壓動作值和返回值檢驗14 / 591、實驗接線 2、實驗步驟 模擬相間短路的方法試驗時，動作電壓應為負序動作線電壓的倍。模擬的方法是將模擬短路的繼電器兩相端子短接，于非故障相端子間加單相電壓。DY 4 型負序電壓繼電器加入單相交流電壓，用單相法檢驗。 故障類型 端子連接方法 AB 短路 、 BC 短路 、 CA 短路 、

28、以上接法，分別模擬 AB 、 BC CA 三種方式的兩相短路，所測定的動作值與整定值的誤差不應超過 3 ，返回系數不小于 0.8 。 由于執(zhí)行元件的刻度值是指濾過器輸入端的負序相間電壓動作值 U ,因此，采用單相法進行檢驗時，應加入刻度值倍的電壓，即 U DZ(3) ，如下表： 執(zhí)行元件刻度值（伏） 6 7 8 9 10 11 12 U DZ（3） （伏） 10.4 12.13 13.86 15.57 17.3 19.03 20.76 （三）LG11 型功率方向繼電器電氣特性試驗 453056*BZ1BZ278*Y*W1W2W3W4W2W3W1DKBYBC1UmImR1R2LG11 型功率繼電

29、器用于相間短路方向保護，作為功率方向的判別元件。繼電器的原理電路圖見下圖。15 / 59(a) 交流回路圖R5c51112JJR5BZ29102QFR6C2C4C3BZ1 (b)直流回路圖圖1 LG-11功率方向繼電器原理接線圖1）功率方向繼電器電壓潛動現象檢查實驗LG-11功率方向繼電器實驗原理接線如圖2所示。圖中，380V交流電源經三相自耦調壓器、移相器和變阻器調整后，由bc相分別輸入功率方向繼電器的電壓線圈，A相電流輸入至繼電器的電流線圈，注意多功能表同名端方向。ABCO移相器多功能表L G JbcR三相調壓器220TY 130W/5A 2AAVBKa0圖2 LG-11 功率方向繼電器實

30、驗原理接線圖實驗步驟如下：（1）熟悉LG-11功率方向繼電器的原理接線和ZNB-智能式多功能表的操作方法及試驗原理。認真閱讀LG-11功率方向繼電器原理圖和實驗原理接線圖，在實驗原理接線圖上畫出功率方向繼電器LGJ中的接線端子號和所需測量儀表接法。（2）按實驗原理線路圖接線。（3）調節(jié)三相調壓器和單相調壓器，使其輸出電壓為0V，操作開關BK閉合,將移相器調至0度，將滑線電阻滑動觸頭移到其中間位置。16 / 59（4）合上三相電源開關、單相電源開關。（5）打開多功能表電源開關，將其功能選擇開關置于相位測量位置（“相位”指示燈亮），相位頻率測量單元的開關拔到“外接頻率”位置。（6）調節(jié)三相調壓器使

31、移相器輸出電壓為50V，調節(jié)單相調壓器使電流表讀數為1A，觀察分析多功能表讀數是否正確。若不正確，則說明輸入電流和電壓相位不正確，分析原因，并加以改正。（7）在多功能表讀數正確時，使三相調壓器和單相調壓器輸出均為0V，斷開單相電源開關。檢查功率繼電器是否有潛動現象。電壓潛動測量：調整移相器至靈敏角位；將電流回路開路，對電壓回路加入110V電壓；用萬用表測量極化繼電器JJ線圈端子、 兩端之間電壓，若小于0.1V，則說明無電壓潛動。電流潛動測量：調整移相器至靈敏角位；將電壓回路開路，調整電流回路的電流為10倍額定電流，使其突然加入或去除，觀察繼電器動合觸點應無瞬時動作現象。 2）用實驗法測LG-1

32、1型功率方向繼電器角度特性Upu = f（j），并最大靈敏角試驗，實驗步驟如下：（1）按圖2所示原理接線圖接線。將靈敏角開關置于-30位置，操作開關BK閉合。（2）檢查線路無誤后，合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。（3）調節(jié)單相調壓器和R1使電流表的讀數為1A，并保持此電流值不變。（4）調節(jié)三相調壓器的輸出電壓使電壓表讀數為50V。（5）調節(jié)移相器，在電壓位給定值的條件下，改變加入繼電器電流與電壓的相位角，測出動作區(qū)的邊界角度j1（正角度）、j2（負角度），即找到使繼電器動作（動作信號燈由滅變亮）的兩個臨界角度j1、j2，將測量數據記入表1中。（6）保持電流為1 A不變，調節(jié)三相調

33、壓器，依次降低電壓值，重復步驟（5）的過程，在給定電壓為30、20、10等情況，測量使繼電器動作的j1、j2，將數據記入表1中。（7）實驗完成后，使調壓器輸出為0，斷開所有電源開關。（8）計算繼電器最大靈敏角的最大靈敏角和動作區(qū)，動作區(qū) |1|2|，繪制角度特性曲線，并標明動作區(qū)。 表1 角度特性Upu = f（j）實驗數據記錄表U/V50302010517 / 59j1/度j2/度3）用實驗法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu = f（Ir）和最小動作電壓實驗步驟如下：（1）調整功率方向繼電器的內角j = -30，調節(jié)移相器使j = jsen，并保持不變。（2）實驗接線與圖2相同，檢查線路無

34、誤后，合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。（3）將電壓表讀數調至表2中的某一給定值。（4）調節(jié)單相調壓器的輸出，改變繼電器輸入電流的大小，當繼電器動作時，記錄此時電流表的讀數。（5）重點步驟（3）和（4），在依次給出不同的電壓時，找出使繼電器動作（指示燈由不亮到亮）的相應的電流值，記入表2。注意找出使繼電器動作的最小電壓和電流。（6）實驗完成后，使所有調壓器輸出電壓為0V，斷開所有電源開關。（7）繪出Upu = f（Ir）特性曲線。表2 伏安特性Upu = f（Ir）實驗數據記錄表Upu/V10521.510.5Ir/A（四）LCD-4差動繼電器特性實驗12R5R63LBDKB15C

35、3C1L1C6W2L2C4C5R142Dwy220kV791011141719R36BZ4BZ3BZ1Dwy5BZR13R41QP2123132462LBR2R1C27BZR122BZ1BZR7R8W1C7JH1LB82QPR9R10R11W3ZJ2C83DWY 4DWYZJ51JHZJ13LPC9R15LCD-4型差動繼電器用于電力變壓器的差動保護。差動繼電器的結構原理內部接線如圖2-26所示。18 / 59 LCD-4差動繼電器原理圖1）電流動作值檢查實驗步驟（1）按圖下接線，將差動繼電器的端子，接指示燈回路的端子D2；繼電器端子，接指示燈回路的端子D1，端子與端子短接，ZNB多功能表不接

36、入（即公共端、輸入2懸空）。注意：接線時不能將指示燈和ZNB多功能表同時接在繼電器端子和上，否則將損壞ZNB多功能表。（2）繼電器動作值壓板放在1A位置。（3）合上三相電源開關、單相電源開關、直流電源開關和操作開關BK，調節(jié)單相調壓器TY2，使電流增大到1A位置。（4）觀察繼電器是否動作，若有誤差，可調節(jié)動作值微調W1。實驗完成后使調壓器輸出為0V，斷開所有電源開關。AA8216453220VK1K2I1I2TY2ZNB1234公共端輸入1公共端輸入2D1D2測電流定值接線測動作時間接線（5）改變繼電器動作值壓板位置分別在1.5A、2A、2.5A位置。重復上述步驟（3）和（4）。差動繼電器動作

37、值及諧波制動系數測試接線圖2）繼電器動作時間檢查實驗步驟（1）按圖接線，接入ZNB多功能表，并將公共端接差動繼電器端子，輸入2接端子20 / 59；指示燈回路端子D1、D2懸空。（2）繼電器動作值壓板放在1A位置，閉合操作開關BK，調節(jié)調TY2使電流至整定動作電流后，打開操作開關BK。（3）打開多功能表電源，將其功能選擇開關置于時間測量檔（“時間”指示燈亮），選“連續(xù)”工作方式，按“清零”按鈕使顯示為0。（4）快速合上BK開關，記錄差動繼電器動作時間于表2-13中。（5）調TY2使電流分別增大到1.5A，2A，3A；重復步驟（3）、（4）重做試驗，并將測定的時間記錄于表2-13中。表2-13

38、差動繼電器的動作時間測定記錄動作電流/A11.523動作時間/ms（6）實驗完成后，將調壓器輸出調至0V，斷開所有電源開關。（7）繪制差動繼電器動作時間特性曲線。3）瞬動元件動作值測試（1）按圖2-29接線，將繼電器端子、的連接片解開，動作信號燈的D1、D2端子接在1、3端子上。ZNB多功能表不接入，公共端、輸入2懸空。（2）合上三相電源開關、單相電源開關、直流電源開關及操作開關BK，調TY2，使流入繼電器的電流增大，調節(jié)面板上瞬動調節(jié)，使瞬動電流等于繼電器事先確定的整定值。若有誤差可調節(jié)瞬動整定電位器W3。（3）改變瞬動電流的整定值重做試驗。4）測定瞬動元件的動作時間（1）按圖2-29接線，

39、使繼電器端子、接至ZNB多功能表的公共端和輸入2上；指示燈的端子D1，D2懸空。（2）調節(jié)繼電器面板上的瞬動整定調節(jié)，使動作電流為最小。（3）拉開操作開關BK開關，將多功能表復位，然后快速合上操作開關BK，記錄動作時間。（4）調TY2使電流增大到瞬動元件動作值的1.2倍，重復步驟（3），再測試繼電器動作時間。（5）記錄兩次動作時間，并進行比較。（6）實驗完成后，使調壓器輸出為0V，斷開所有電源開關。5）諧波制動系數測試實驗步驟如下：接線如圖所示。（1）將繼電器的電流整定在最小1A位置。（2）合三相電源開關、單相電源開關、直流電源開關及K2，調節(jié)整流電流I21 / 592為I2=(0.81)IN

40、，讀取直流電流I2。（3）合K1，通入額定正弦電流使繼電器剛好可靠動作，讀取電流I1；（4）減小I1使繼電器剛好返回；（5）拉合單相電源開關繼電器不應動作，若動作則應再減小I1，直到拉合單相電源開關繼電器剛好不動作，讀取電流I1；（6）計算諧波制動系數：Kresf=（7）Kresf應為0.150.25之間，通過調整高次諧波制動電位器W2能獲得所需的制動系數。6）比率制動系數測量 實驗接線如圖下所示。KAA12864102153TY1TY2圖2-30 比率制動特性實驗接線圖實驗步驟如下：（1）將差動電流動作整定值固定在1A位置，按圖接通制動回路1012端子，差動電流回路28端子，將制動系數設置為

41、0.4。（2）合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。（3）先調TY2使制動回路電流為0，調TY1增加差動回路電流，使繼電器動作，記錄此時的動作電流，填入表2-14中；然后調節(jié)TY1為0。表2-14 比率制動系數測量實驗數據記錄表制動電流I2/A0123456動作電流Iop/A 制動系數Kres（4）調TY2逐漸增加制動電流，使制動電流分別為表2-14中的數值，再調TY1，增加差動回路電流使繼電器動作，記下相應的起動電流，填入表2-14中。（5）按下式計算制動系數：21 / 59式中Iop2 制動電流為Ires2時的動作電流；Iop1制動電流為Ires1時的動作電流。（6）更換壓板1QP

42、位置，分別改變制動系數為0.5或0.6，重復以上實驗步驟。（7）繪制出比率制動曲線。（8）更換差動電流動作整定值，重復上述步驟，可得到不同的比率制動曲線。三、思考題（1）功率方向繼電器為什么會有死區(qū)？應如何消除死區(qū)？（2）用相量圖分析加入功率方向繼電器的電壓、電流極性發(fā)生變化對動作特性的影響。（3）LG-11整流型功率方向繼電器的動作區(qū)是否等于180度？為什么？（4）整流型功率方向繼電器的角度特性與感應型功率方向繼電器角度特性有什么差異？（5）功率方向繼電器為什么要采用90接線？用0接線行不行？（6）改變內角a對保護動作性能有何影響？它有何實質意義？（7）角度特性及伏安特性有什么用途？（8）L

43、CD-4差動繼電器中，設置二次諧波制動回路的目的是什么？為什么Ires越大，Iop就越大。（9）LCD-4差動繼電器中增設瞬動元件的目的是什么？它與差動動作元件有什么不同？（10）差動保護中，為什么會出現不平衡電流？22 / 59實驗二 輸電線路電流電壓常規(guī)保護實驗（一）實驗目的1了解電磁式電流、電壓保護的組成。2學習電力系統電流、電壓保護中電流、電壓、時間整定值的調整方法。3研究電力系統中運行方式變化對保護靈敏度的影響。4分析三段式電流、電壓保護動作配合的正確性。（二）實驗內容DJZ-試驗臺的常規(guī)繼電器都沒有接入電流互感器和電壓互感器，在實驗之前應按圖1試驗臺的一次系統圖，設計好保護接線圖，

44、并接好線后才能進行實驗。12,4,5W測量孔1KO1CTTB220/127VRS最小最大區(qū)內區(qū)外PT測量2KO2CTK11R2W3KORd10W2R45WDXK3移相器圖1 電流、電壓保護實驗一次系統圖電流、電壓保護其中：1KO實驗系統的斷路器； 2KO實驗線路的斷路器； 3KO模擬短路操作開關； Rs系統阻抗，Rs.min=2歐，Rs.n=4歐，Rs.max=5歐；Rd輸電線路阻抗，阻值分別為每相10歐；K1元件選擇開關，分三檔；選擇變壓器區(qū)外故障、選擇變壓器區(qū)內故障、選擇輸電線路；K3系統阻抗選擇開關，設有“最大”、“正常”、“最小”三個選擇檔；1R短路實驗限流電阻，阻值為每相2歐；2 R

45、負荷電阻，阻值為每相45歐。1正常運行方式實驗（1）三相自耦調壓器輸出為0V。（2）系統運行方式置于“正?！蔽恢谩＃?）按圖2所示的常規(guī)電流保護接線方式的完全星型接線進行接線，根據理論計算值確定各繼電器的整定值大小。（4）合上三相電源開關，將線路模型的PT測量處并接一個交流電壓表，合上直流電源開關。24 / 59（5）合上變壓器副邊的模擬斷路器2KO。（6）調節(jié)三相自耦調壓器輸出，使并入線路中的電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。此時，負荷燈泡亮，模擬系統即處于正常運行狀態(tài)。（7）實驗結束后，使三相自耦調壓器輸出回零，最后斷開實驗電源。KA1KTKAM2KSKA2KA3KA4KA5KA6KS

46、ABCabco圖2 完全星形兩段式接線圖2短路故障方式實驗（1）三相自耦調壓器輸出為0V。（2）選擇系統運行方式為最小運行方式。（3）將模擬線路電阻Rd可移動頭放置在中間（50%）位置。（4）按圖2所示的常規(guī)電流保護接線方式的完全星型接線進行接線，根據理論計算值確定各繼電器的整定值大小。（5）退出所有出口連接片(微機出口，常規(guī)出口)。（6）合上三相電源開關，合上直流電源開關，對應的電源開關燈全亮。 （7）合上變壓器二側的模擬斷路器，調節(jié)三相自耦調壓器的輸出，使并入線路中的電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。此時負荷燈泡亮(與正常運行方式相同)。（8）合上短路模擬開關（二相或三相均可）。（9）

47、合上故障模擬斷路器3KO，模擬系統發(fā)生短路故障。此時，根據短路類型，負荷燈全部熄滅或部分熄滅。電流表指示數值較大。模擬系統即處于短路故障方式。短路故障發(fā)生后，應立即斷開故障模擬斷路器3KO操作開關，以免短路電流過大燒壞設備。斷開故障模擬斷路器3KO操作開關，即可切除短路故障。（10）實驗結束后，將故障模擬斷路器斷開，三相自耦調壓器輸出調回零，最后斷開實驗電源。3三相短路時段保護動作情況及靈敏度測試實驗在不同的系統運行方式下，做三段式常規(guī)電流保護實驗，找出段電流保護的最大和最小保護范圍，具體實驗步驟如下：24 / 59（1）按前述完全星形實驗接線，將變壓器原方CT的二次側短接，調整段三個電流繼電

48、器的整定值為5.16A，段三個電流繼電器的整定值為2.78A或者III段整定值為1.62A。（2）系統運行方式選擇置于“最大”，將重合閘開關切換至“OFF”位置。（3）把“區(qū)內”、“線路”和“區(qū)外”轉換開關選擇在“線路”檔(“區(qū)內”、“區(qū)外”是對變壓器保護而言的，在線路保護中不使用)。（4）合三相電源開關，三相電源指示燈亮(如果不亮，則停止下面的實驗)。（5）合上直流電源開關，直流電源指示燈亮(如果不亮，則停止下面的實驗，檢查直流線路，解決問題)。（6）合上變壓器兩側的模擬斷路器，（7）緩慢調節(jié)三相自耦調壓器輸出，使并入線路中的電壓表顯示讀數從0V上升到100V為止。此時負載燈全亮。（8）將常

49、規(guī)出口連接片LP2投入，微機出口連接片LP1退出。（9）合上模擬短路選擇開關SA、SB、SC。（10）模擬線路段不同處做短路實驗。先將短路點置于100%的位置（順時針調節(jié)短路電阻至最大位置），合上故障模擬斷路器，檢查保護段是否動作，如果沒有動作，斷開故障模擬斷路器，再將短路電阻調至90%處，再合上故障模擬斷路器，檢查保護段是否動作，沒有動作再繼續(xù)本步驟前述方法改變短路電阻大小的位置，直至保護段動作，然后再慢慢調大一點短路電阻值，直至段不動作，記錄最后能夠使段保護動作的短路電阻臨界值于表1中。（11）分別將系統運行方式置于“最小”和“正常”方式，重復步驟（4）至（10）的過程，將段保護動作時的短

50、路電阻值記錄在表1中。（12）實驗完成后，將調壓輸出調為0V，斷開所有電源開關。（13）根據實驗數據分析出無時限電流速斷保護最大保護范圍。表1 三相短路實驗數據記錄表 短路電阻/W運行方式10987654321最大最小正常4兩相短路時段保護動作情況及靈敏度測試實驗在系統運行方式為最小時，做三段式常規(guī)電流保護實驗，找出段電流保護的最小保護范圍，具體實驗步驟如下：（1）按前述完全星型實驗接線，將變壓器原方CT的二次側短接。調整I段三個電流繼電器的整定值為5.16A，段三個電流繼電器的整定值為2.78A或者段整定值為1.62A。25 / 59（2）系統運行方式選擇置于“最小”。（3）把“區(qū)內”、“線路”和“區(qū)外”轉換開關選擇在“線路”檔。（4）合三相電源開關，三相電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實驗）。（5）合上直流電源開關，直流電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實驗）。（6）合上變壓器兩側的模擬斷路器，（7）緩慢調節(jié)三相自耦調壓器輸出，使并入的線路中的電壓數顯示值從0V上升到100V為止。此時負載燈全亮。（8）將常規(guī)出口連接片LP2