新微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書DJZ

1、一、前 言（一）發(fā)電廠變電所二次系統(tǒng)的基本概念1一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的概念發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備有發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電力電纜以及母線、輸電線路等。由這些設(shè)備按一定規(guī)律相互連接構(gòu)成的電路稱為一次接線或一次回路，它是發(fā)電、變電和輸配電的主體。二次設(shè)備包括監(jiān)察測(cè)量?jī)x表、控制及信號(hào)器具、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等。這些設(shè)備通常是由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組成或廠（所）用低壓電源供電，表明它們互相連接關(guān)系的電路稱為二次接線又稱二次回路。二次回路的設(shè)備通常為低壓設(shè)備。在發(fā)電廠和變電所中，雖然一次接線是主體，但是，要實(shí)現(xiàn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、

2、經(jīng)濟(jì)地發(fā)、變、輸配電，二次接線同樣是不可缺少的重要組成部分。特別是對(duì)于運(yùn)行控制而言，二次接線顯得更加重要。2斷路器的控制回路和信號(hào)回路在發(fā)電廠和變電所內(nèi)對(duì)斷路器的控制，按控制地點(diǎn)可分集中控制和就地控制兩種。對(duì)主要設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、主變壓器、母線分段或母聯(lián)、旁路斷路器、35KV及以上電壓的線路以及高、低壓廠用工作與備用變壓器等采用集中控制，對(duì)610kV線路以及廠用電動(dòng)機(jī)等采用就地控制。所謂集中控制就是集中在主控制室內(nèi)進(jìn)行控制，被控的斷路器與主控制室之間一般都有幾十米到幾百米的距離。所謂就地控制是指在斷路器安裝地點(diǎn)進(jìn)行控制，可以大大地減少主控制室的建筑面積和節(jié)省控制電纜。斷路器的控制通常是通過電氣回

3、路來實(shí)現(xiàn)的，為此必須有相應(yīng)的二次設(shè)備，在主控制室的控制屏上應(yīng)當(dāng)有能發(fā)出跳、合閘命令的控制開關(guān)，在斷路器上應(yīng)當(dāng)有執(zhí)行命令的操動(dòng)機(jī)構(gòu)（跳、合閘線圈）。（二）繼電保護(hù)的任務(wù)與作用原理及組成 1作用原理電力系統(tǒng)中發(fā)生故障和出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行遭到破壞，以致造成對(duì)用戶的停止供電或少供電，有時(shí)甚至破壞設(shè)備。為了預(yù)防事故或縮小事故范圍，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連續(xù)供電，在電力系統(tǒng)中，必須有專門的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置必須能正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行還是發(fā)生故障，必須能正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這些功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故

4、障前后電氣物理量發(fā)生變化的特征為基礎(chǔ)來構(gòu)成。例如：（1）根據(jù)短路故障時(shí)電流的增大，可構(gòu)成過電流保護(hù)。（2）根據(jù)短路故障時(shí)電壓的降低，可構(gòu)成低電壓保護(hù)。（3）根據(jù)短路故障時(shí)電流與電壓之間相角的變化，可構(gòu)成功率方向保護(hù)。（4）根據(jù)短路故障時(shí)電壓與電流比值（）的變化，可構(gòu)成距離保護(hù)。（5）根據(jù)故障時(shí)，被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化，可構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。（6）根據(jù)不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)的電流、電壓的相序分量，可構(gòu)成零序電流保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)及零序和負(fù)序功率方向保護(hù)等等。2. 繼電保護(hù)的組成繼電保護(hù)實(shí)質(zhì)上是一種自動(dòng)控制裝置，根據(jù)控制過程信號(hào)性質(zhì)的不同，可以分為模擬型和數(shù)字型兩大類。多年來應(yīng)用的常規(guī)繼電保護(hù)裝

5、置都屬于模擬型，而上世紀(jì)70年代發(fā)展的計(jì)算機(jī)保護(hù)則屬于數(shù)字型，雖然這兩類保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法和構(gòu)成各不相同，但其基本原理是相同的。繼電保護(hù)根據(jù)被保護(hù)的對(duì)象不同，又分為元件保護(hù)和線路保護(hù)兩類。元件保護(hù)指發(fā)電機(jī)、變壓器、母線和電動(dòng)機(jī)等元件的保護(hù)；線路保護(hù)指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的保護(hù)。繼電保護(hù)的構(gòu)成方式雖然很多，但一般均由測(cè)量回路、邏輯回路和執(zhí)行回路三部分組成，其方框圖如圖1-1所示，測(cè)量回路1的作用是測(cè)量被保護(hù)設(shè)備物理量（如電流、電壓、功率方向）的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生故障和不正常工作情況，然后輸出相應(yīng)的信號(hào)至邏輯回路。邏輯回路2的作用是根據(jù)測(cè)量回路的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，以確定是否向執(zhí)行回

6、路發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。執(zhí)行回路3的作用是根據(jù)邏輯回路的判斷執(zhí)行保護(hù)的任務(wù)，跳閘或發(fā)出信號(hào)。123跳閘或信號(hào)被測(cè)物理量圖1-1 繼電保護(hù)的方框圖現(xiàn)以電磁型過電流保護(hù)為例來說明繼電保護(hù)裝置的組成和作用原理。圖1-2示出其單相原理圖。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)量回路（電流繼電器KA的線圈回路）流過的是負(fù)荷電流，繼電器KA的觸點(diǎn)不閉合，沒有輸出信號(hào)至邏輯回路（時(shí)間繼電器KT的線圈回路），斷路器不會(huì)跳閘。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量回路電流增大，電流繼電器KA的觸點(diǎn)閉合，接通邏輯回路，經(jīng)邏輯判斷（此電路為延時(shí)判斷）后，時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)閉合，接通執(zhí)行回路（信號(hào)繼電器KS的線圈），經(jīng)過中間繼電器KM使斷路器跳閘。KA

7、KTKSKMTQ發(fā)信號(hào)圖1-2 電磁型線路過電流保護(hù)的單相原理圖由圖1-2可以看到：（1）電磁型繼電保護(hù)是由若干個(gè)不同功能的繼電器組合而成的。例如，用電流繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器可以組合成電流保護(hù)，用電流、低壓、時(shí)間、中間、信號(hào)等繼電器可以組合成低壓閉鎖過流保護(hù)。同樣，用阻抗繼電器、差動(dòng)繼電器和時(shí)間、中間、信號(hào)等繼電器的組合，可構(gòu)成距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等。（2）所有電磁型繼電器都具有可動(dòng)的觸點(diǎn)，繼電器是否動(dòng)作，容易看到，對(duì)于繼電保護(hù)的初學(xué)者，易于理解接受，因此，機(jī)電型繼電器常常被作為繼電保護(hù)的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講授。（三）試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)及其應(yīng)用1試驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn) DJZ-型電氣控制

8、與繼電保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)是專為熟悉各種繼電器特性實(shí)驗(yàn)，變壓器常規(guī)和微機(jī)差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)，模擬線路電流電壓常規(guī)保護(hù)和微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)以及常規(guī)距離保護(hù)和微機(jī)距離保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的裝置，試驗(yàn)臺(tái)上設(shè)有各種常規(guī)電磁式繼電器和線路模型、變壓器和微機(jī)型繼電保護(hù)裝置等組成。試驗(yàn)臺(tái)的主要特點(diǎn)有：（1）試驗(yàn)臺(tái)上裝有漏電保護(hù)，確保實(shí)驗(yàn)進(jìn)程安全。（2）試驗(yàn)臺(tái)配置齊全，既有常規(guī)的各種電磁式繼電器、常規(guī)和微機(jī)的電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)又有線路模型,還可以完成常規(guī)和微機(jī)的變壓器差動(dòng)保護(hù)。學(xué)生可以自行設(shè)置短路點(diǎn)，真實(shí)模擬線路故障情況，學(xué)生還可以自行設(shè)計(jì)保護(hù)接線，提高動(dòng)手能力和分析能力。（3）試驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)保護(hù)含有電流、電壓保護(hù)、阻抗保護(hù)、變壓器差動(dòng)

9、保護(hù)三種功能，可以分別做三種保護(hù)實(shí)驗(yàn)。（4）試驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)保護(hù)，具有良好的自診斷功能、事故記錄和事件順序記錄功能。能顯示各種信息，調(diào)試方便，有利于教學(xué)活動(dòng)。（5）試驗(yàn)臺(tái)的微機(jī)保護(hù)可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)跳、合閘操作，當(dāng)配置上位機(jī)和我們研究所的有關(guān)軟件包時(shí)，可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信和遙控功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和修改下位機(jī)的整定值設(shè)置。（此功能作為附加功能，要求實(shí)現(xiàn)此功能必須在產(chǎn)品訂貨合同里加以注明。）裝置外形圖見圖1-3。一次系統(tǒng)圖見圖1-4。面板布置圖見1-5。圖1-3 DJZ-IIIC電氣控制及繼電保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)外形圖YHB-III微機(jī)保護(hù)裝置移相器DX區(qū)外測(cè)量孔PT測(cè)量最小R2Rd2,4,5W2WR1SAV1SAV3

10、TM2CT1CT1KM2KM45W10W3KM最大RS220/127V圖1-4 DJZ-IIIC一次系統(tǒng)圖區(qū)內(nèi)2試驗(yàn)臺(tái)面板布置圖1-5 DJZ-IIIC型試驗(yàn)臺(tái)面板布置圖本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中所介紹的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及到的部分設(shè)備，其符號(hào)代號(hào)及作用定義如下：DX1 動(dòng)作信號(hào)DX2 閃光燈 DX3 單相電源指示燈 DX4 三相電源指示燈 DX5 直流電源指示燈 DX6 手動(dòng)合閘光字牌 DX7 手動(dòng)分閘光字牌 DX8 故障動(dòng)作光字牌 DX9 重合閘動(dòng)作光字牌 DX10 模擬斷路器2KM合閘信號(hào)燈 DX11模擬斷路器2KM分閘信號(hào)燈 DX12模擬線路A相負(fù)載指示燈 DX13模擬線路B相負(fù)載指示燈 DX14模擬線路

11、C相負(fù)載指示燈BK 操作開關(guān)DK 單相電源開關(guān) SK 三相電源開關(guān) ZK 直流電源開關(guān) FTK 防跳開關(guān) CHK 重合開關(guān) JSK 加速方式選擇開關(guān)（有前加速，不加速，后加速） GLJ 功率方向繼電器 CDJ 差動(dòng)繼電器 ZKJ 方向阻抗繼電器 FDJ 負(fù)序電壓繼電器CHJ 電磁式三相一次重合閘繼電器 KA 電流繼電器 KV 電壓繼電器 KT 時(shí)間繼電器 KS 信號(hào)繼電器 KM 中間繼電器GC1 交流220V電源（單相調(diào)壓器TY1）輸出接線柱（a,o）GC2 三相交流電源輸出接線柱（a,b,c,o）GC3 直流220V電源輸出接線柱（,）GC4 交流220V電源（單相調(diào)壓器TY2）輸出接線柱（

12、a,o）GC5 移相器輸出接線柱（A,B,C）GC6 電流、電壓量測(cè)試孔GC71CT二次側(cè)測(cè)試孔GC8 PT測(cè)試孔GC9 2CT二次側(cè)測(cè)試孔LP1 微機(jī)保護(hù)出口投退連接片 LP2 常規(guī)保護(hù)出口投退連接片1SK 模擬斷路器1KM的合閘按鈕1SKP 模擬斷路器1KM的分閘按鈕2SK 模擬短路開關(guān)SA、SB、SC分別是A、B、C三相模擬短路選擇開關(guān)SAV1 模擬變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障轉(zhuǎn)換開關(guān)，設(shè)有“區(qū)內(nèi)”、“區(qū)外”、“線路”三個(gè)選擇檔SAV2 手動(dòng)跳合閘及信號(hào)控制開關(guān)，設(shè)有“合閘”、“分閘”二檔，中間為自恢位點(diǎn)SAV3 模擬系統(tǒng)阻抗切換開關(guān)，設(shè)有“最大”、“正?！?、“最小”三個(gè)選擇檔ZNB-I

13、I 型智能式多功能表（其使用方法見附錄1中的說明）YHB-III 微機(jī)保護(hù)箱（其使用方法見附錄2的說明）1KM、2KM 分別為線路段兩個(gè)模擬斷路器3KM 故障模擬斷路器Rd 線路段三相模擬電阻，阻值分別為每相10 R1 限流電阻，阻值為每相2Rs 系統(tǒng)模擬阻抗，Rs.min=2，Rs.n=4，Rs.max=5TY 三相自耦調(diào)壓器YX 移相器3試驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用DJZ-IIIC型電氣控制與繼電保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)是武漢華工大電力自動(dòng)技術(shù)研究所針對(duì)電力工程、繼電保護(hù)、電氣工程等課程中有關(guān)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，試驗(yàn)臺(tái)上安裝有各種電磁式的繼電器，如電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器、差動(dòng)繼電器、

14、功率繼電器、方向阻抗繼電器、負(fù)序電壓繼電器、三相一次重合閘;線路模型;變壓器和微機(jī)保護(hù)裝置等等.學(xué)生可以做單個(gè)繼電器的特性試驗(yàn)，可以采用積木式辦法，將繼電器組合起來做整組實(shí)驗(yàn);也可以利用變壓器做常規(guī)、微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù);還可以利用線路模型做常規(guī)和微機(jī)的電流電壓保護(hù)及距離保護(hù)實(shí)驗(yàn)；同時(shí)提供了學(xué)生自己組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)的平臺(tái)。DJZ-IIIC型電氣控制與繼電保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)除了裝有常規(guī)的繼電器外還裝有測(cè)量時(shí)間相位用的多功能表及移相器、調(diào)壓器等設(shè)備，由這些設(shè)備可組成一個(gè)完整系統(tǒng)，學(xué)生使用起來極為方便。試驗(yàn)臺(tái)所提供的硬件平臺(tái)還可作為本科生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等項(xiàng)目的基礎(chǔ)平臺(tái)。本試驗(yàn)臺(tái)可完成下述所列類型的幾

15、種實(shí)驗(yàn)：（1） 模擬系統(tǒng)正常、最小、最大運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)（2） 模擬系統(tǒng)短路運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)（3） 學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)完成變電站電流保護(hù)的接線（4） 保護(hù)裝置的動(dòng)作電流校驗(yàn)和動(dòng)作電壓校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)（5） 模擬系統(tǒng)短路保護(hù)動(dòng)作實(shí)驗(yàn)（6） 低電壓閉鎖電流保護(hù)裝置的動(dòng)作實(shí)驗(yàn)（7） 保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間整定實(shí)驗(yàn)（8） 電流速斷保護(hù)靈敏度檢查實(shí)驗(yàn)（9） 低電壓閉鎖速斷保護(hù)靈敏度檢查實(shí)驗(yàn)（10） 復(fù)合電壓過流保護(hù)實(shí)驗(yàn)（11） 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合實(shí)驗(yàn)（12） 微機(jī)線路保護(hù)（包括線路電流電壓保護(hù)和阻抗保護(hù)）實(shí)驗(yàn)（13） 運(yùn)行方式對(duì)保護(hù)靈敏度影響實(shí)驗(yàn)（14） 常規(guī)保護(hù)配合實(shí)驗(yàn)（15） 常規(guī)保護(hù)與微機(jī)保護(hù)配合實(shí)驗(yàn)（16） 電磁式三相一次重

16、合閘和微機(jī)重合閘實(shí)驗(yàn)（17） 變壓器差動(dòng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)（包括常規(guī)差動(dòng)保護(hù)和微機(jī)差動(dòng)保護(hù)）（18） 遙測(cè)、遙信和遙控實(shí)驗(yàn)（附加功能）（19） 遠(yuǎn)方控制下位機(jī)整定值的瀏覽和修改（附加功能）（20） 其他DJZ-IIIC型電氣控制與繼電保護(hù)試驗(yàn)臺(tái)上的ZNB-II智能式多功能表的使用方法見附錄一。微機(jī)保護(hù)箱的使用方法見本說明書附錄二。（四）試驗(yàn)臺(tái)使用注意事項(xiàng)1DJZ-IIIC型電氣控制及繼電保護(hù)教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)的工作電流和工作電壓不得超過允許值。實(shí)驗(yàn)電流較大時(shí)，不得長(zhǎng)期工作。2實(shí)驗(yàn)前檢查所有空開應(yīng)在斷開位置，電源信號(hào)燈均熄滅，此時(shí)才能接線。3接線過程中密切注視空開位置，以防誤操作引起事故。4接線完畢，要由另一人檢

17、查線路。5實(shí)驗(yàn)中不允許帶電改接線路。6實(shí)驗(yàn)過程中沒有使用的CT，其二次側(cè)應(yīng)該短接。二、常規(guī)繼電器特性實(shí)驗(yàn)（一）電磁型電壓、電流繼電器的特性實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解繼電器基本分類方法及其結(jié)構(gòu)。2）熟悉幾種常用繼電器，如電流繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器等的構(gòu)成原理。3）學(xué)會(huì)調(diào)整、測(cè)量電磁型繼電器的動(dòng)作值、返回值和計(jì)算返回系數(shù)。4）測(cè)量繼電器的基本特性。5）學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)多種繼電器配合實(shí)驗(yàn)。2繼電器的類型與原理繼電器是電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護(hù)的主要元件，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(yīng)的物理量的不同可分為電量與非電量的兩種。屬于非電量的有瓦斯繼電器、速度繼

18、電器等；反應(yīng)電量的種類比較多，一般分類如下：（1）按結(jié)構(gòu)原理分為：電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、微機(jī)型等。（2）按繼電器所反應(yīng)的電量性質(zhì)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(dòng)動(dòng)作繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器等。近年來電力系統(tǒng)中已大量使用微機(jī)保護(hù)，整流型和晶體管型繼電器以及感應(yīng)型、電磁型繼電器使用量已有減少。2）電磁型繼電器的構(gòu)成原理IKA34Fa56127圖2-1 DL系列電流繼電器繼電保護(hù)中常用的有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器、阻抗繼電器、功率方向繼電器、差動(dòng)繼電器等。下面僅就常用的電磁型繼電器

19、的構(gòu)成及原理作簡(jiǎn)要介紹。（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(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件，也是反應(yīng)故障電流增大而自動(dòng)動(dòng)作的一種電器。下面通過對(duì)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2-1為DL系列電流繼電器的結(jié)構(gòu)圖，它由固定觸點(diǎn)1、可動(dòng)觸點(diǎn)2、線圈3、鐵心4、彈簧5、轉(zhuǎn)動(dòng)舌片6、止擋7所組成。當(dāng)線圈中通過電流IKA 時(shí)，鐵心中產(chǎn)生磁通 ，它 通過由鐵心、空氣隙和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片組成的磁路，將舌片磁化，產(chǎn)生電磁力Fe，形成一對(duì)力偶。由這對(duì)力偶所形成的電磁轉(zhuǎn)矩，將使轉(zhuǎn)動(dòng)舌片按磁阻減小的方向（即順時(shí)針方向）轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使繼電器觸點(diǎn)閉合。電磁力Fe與磁通

20、的 平方成正比，即 Fe2 其中 F =所以 式中， 繼電器線圈匝數(shù)； 磁通 所經(jīng)過的磁路的磁阻。分析表明，電磁轉(zhuǎn)矩Me 等于電磁力Fe與轉(zhuǎn)動(dòng)舌片力臂的乘積，即 （2-1）式中， K2 為與磁阻、線圈匝數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片力臂有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，。從式（2-1）可知，作用于轉(zhuǎn)動(dòng)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(jié)構(gòu)可以制造成交流或直流繼電器。除電流繼電器之外，應(yīng)用電磁型結(jié)構(gòu)的還有電壓繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器和信號(hào)繼電器。為了使繼電器動(dòng)作（銜鐵吸持，觸點(diǎn)閉合），它的平均電磁力矩Me必須大于彈簧及摩擦的反抗力矩之和(Ms+M)。所以由式（

21、2-1）得到繼電器的動(dòng)作條件是： （2-2）當(dāng)IKA達(dá)到一定值后，上式即能成立，繼電器動(dòng)作。能使繼電器動(dòng)作的最小電流稱為繼電器的動(dòng)作電流，用IOP表示，在式（2-2）中用IOP代替IKA并取等號(hào)，移項(xiàng)后得： （2-3）從式（2-3）可見，IOP可用下列方法來調(diào)整：（1）改變繼電器線圈的匝數(shù)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(dāng) IKA減小時(shí)，已經(jīng)動(dòng)作的繼電器在彈簧力的作用下會(huì)返回到起始位置。為使繼電器返回，彈簧的作用力矩M¢s必須大于電磁力矩M¢e及摩擦的作用力矩M¢。繼電器的返回條件是： （2-4）當(dāng) IKA減小到一定數(shù)

22、值時(shí)，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（2-4）中，用Ire代替IKA并取等號(hào)且移項(xiàng)后得： （2-5）返回電流Ire與動(dòng)作電流IOP的比值稱為返回系數(shù)Kre，即Kre=Ire/IOP。反應(yīng)電流增大而動(dòng)作的繼電器IOP>Ire，因而Kre<1。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的繼電器，Kre不相同，且在0.10.98這個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。（2）電磁型電壓繼電器電壓繼電器的線圈是經(jīng)過電壓互感器接入系統(tǒng)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。繼電器的平均電磁

23、力，因而它的動(dòng)作情況取決于系統(tǒng)電壓Us。我國工廠生產(chǎn)的DY系列電壓繼電器的結(jié)構(gòu)和DL系列電流繼電器相同。它的線圈是用溫度系數(shù)很小的導(dǎo)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(dòng)作時(shí)，銜鐵被吸持，返回時(shí)，銜鐵釋放；而低電壓繼電器則相反，動(dòng)作時(shí)銜鐵釋放，返回時(shí)，銜鐵吸持。亦即過電壓繼電器的動(dòng)作電壓相當(dāng)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(dāng)于低電壓繼電器的動(dòng)作電壓。因而過電壓繼電器的Kre<1；而低電壓繼電器的Kre>1。DY系列電壓繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)和DL系列電流繼電器相同。它們都是觸點(diǎn)系統(tǒng)不夠完善，在電流較大時(shí)，

24、可能發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。觸點(diǎn)容量小不能直接跳閘。（3）時(shí)間繼電器特性時(shí)間繼電器是用來在繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置中建立所需要的延時(shí)。對(duì)時(shí)間繼電器的要求是時(shí)間的準(zhǔn)確性，而且動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)隨操作電壓在運(yùn)行中可能的波動(dòng)而改變。電磁型時(shí)間繼電器由電磁機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一鐘表延時(shí)機(jī)構(gòu)組成。電磁起動(dòng)機(jī)構(gòu)采用螺管線圈式結(jié)構(gòu)，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(jī)構(gòu)與電壓繼電器相同，區(qū)別在于：當(dāng)它的線圈通電后，其觸點(diǎn)須經(jīng)一定延時(shí)才動(dòng)作，而且加在其線圈上的電壓總是時(shí)間繼電器的額定動(dòng)作電壓。時(shí)間繼電器的電磁系統(tǒng)不要求很高的返回系數(shù)。因?yàn)槔^電器的返回是由保護(hù)裝置起動(dòng)機(jī)構(gòu)將其線圈上的電壓全部撤除來完成的。（4）中間繼電器特

25、性中間繼電器的作用是：在繼電保護(hù)接線中，用以增加觸點(diǎn)數(shù)量和觸點(diǎn)容量，實(shí)現(xiàn)必要的延時(shí)，以適應(yīng)保護(hù)裝置的需要。它實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，但它的觸點(diǎn)數(shù)量多且容量大。為保證在操作電源電壓降低時(shí)中間繼電器仍能可靠地動(dòng)作，因此中間繼電器的可靠動(dòng)作電壓只要達(dá)到額定電壓的70%即可，瞬動(dòng)式中間繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于0.05秒。5）信號(hào)繼電器特性信號(hào)繼電器在保護(hù)裝置中，作為整組裝置或個(gè)別元件的動(dòng)作指示器。按電磁原理構(gòu)成的信號(hào)繼電器，當(dāng)線圈通電時(shí)，銜鐵被吸引，信號(hào)掉牌（指示燈亮）且觸點(diǎn)閉合。失去電源時(shí)，有的需手動(dòng)復(fù)歸，有的電動(dòng)復(fù)歸。信號(hào)繼電器有電壓起動(dòng)和電流起動(dòng)兩種。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）電流繼電器特性實(shí)驗(yàn)電流繼電

26、器動(dòng)作、返回電流值測(cè)試實(shí)驗(yàn)。動(dòng)作信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖2-2所示：-220+220 虛線框?yàn)榕_(tái)體內(nèi)部接線aRKATY1A220V30W 5A 2Ao圖2-2 電流繼電器動(dòng)作電流值測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接線，將電流繼電器的動(dòng)作值整定為1.2A，使調(diào)壓器輸出指示為0V，滑線電阻的滑動(dòng)觸頭放在中間位置。（2）查線路無誤后，先合上三相電源開關(guān)（對(duì)應(yīng)指示燈亮），再合上單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（3）慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流表讀數(shù)緩慢升高，記下繼電器剛動(dòng)作（動(dòng)作信號(hào)燈XD1亮）時(shí)的最小電流值，即為動(dòng)作值。（4）繼電器動(dòng)作后，再調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流值平滑下降，記下繼電器返回時(shí)（指示燈XD1滅）的

27、最大電流值，即為返回值。（5）重復(fù)步驟（2）至（4），測(cè)三組數(shù)據(jù)。 （6）實(shí)驗(yàn)完成后，使調(diào)壓器輸出為0V，斷開所有電源開關(guān)。（7）分別計(jì)算動(dòng)作值和返回值的平均值即為電流繼電器的動(dòng)作電流值和返回電流值。（8）計(jì)算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。誤差 動(dòng)作最小值整定值 整定值變差 動(dòng)作最大值動(dòng)作最小值 動(dòng)作平均值 ´ 100%返回系數(shù)返回平均值動(dòng)作平均值表2-1 電流繼電器動(dòng)作值、返回值測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表動(dòng)作值/A返回值/A11.211.1221.191.1231.191.12平均值1.1971.12誤差0.8%整定值Izd1.2變差1.6%返回系數(shù)0.932）電流繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)電

28、流繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理圖如圖2-3所示：輸入2公共端a停止KATY1多功能表A公共端輸入1Ro220V啟動(dòng)BK圖2-3 電流繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接線，將電流繼電器的常開觸點(diǎn)接在多功能表的“輸出2”和“公共端”，將開關(guān)BK的一條支路接在多功能表的“輸入1”和“公共端”，使調(diào)壓器輸出為0V，將電流繼電器動(dòng)作值整定為1.2A，滑線電阻的滑動(dòng)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(guān)，再合上單相電源開關(guān)。（3）打開多功能表電源開關(guān)，使用其時(shí)間測(cè)量功能（對(duì)應(yīng)“時(shí)間”指示燈亮），工作方式選擇開關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。（

29、4）合上操作開關(guān)BK，慢慢調(diào)節(jié)調(diào)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）先拉開操作開關(guān)（BK），按“清零”按鈕清零多功能表，使其顯示為零，然后再迅速合上BK，多功能表顯示的時(shí)間即為動(dòng)作時(shí)間，將時(shí)間測(cè)量值記錄于表2-2中。（6）重復(fù)步驟（5）的過程，測(cè)三組數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值，結(jié)果填入表2-2中。表2-2 電流繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表I1.2A1.4A1.6A123平均123平均123平均T/ms148165147153100102959970537064（7）先重復(fù)步驟（4），使加入繼電器的電流分別為1.4A、1.6A，再重復(fù)步驟（5）和（6），測(cè)量此種情況下的繼電器

30、動(dòng)作時(shí)間，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于表2-2。（8）實(shí)驗(yàn)完成后，使調(diào)壓器輸出電壓為0V，斷開所有電源開關(guān)。（9）分析四種電流情況時(shí)讀數(shù)是否相同，為什么？3）電壓繼電器特性實(shí)驗(yàn)電壓繼電器動(dòng)作、返回電壓值測(cè)試實(shí)驗(yàn)（以低電壓繼電器為例）。 低電壓繼電器動(dòng)作值測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖2-4所示：-220+220a動(dòng)作信號(hào)燈KVTY1220VVo圖2-4 低電壓繼電器動(dòng)作值測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖實(shí)驗(yàn)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(dòng)作值整定為36V，使調(diào)壓器的輸出電壓為0V，合上三相電源開關(guān)和單相電源開關(guān)及直流電源開關(guān)（對(duì)應(yīng)指示燈亮），這時(shí)動(dòng)作信號(hào)燈XD1亮。（2）調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使其電壓從

31、0V慢慢升高，直至低電壓繼電器常閉觸點(diǎn)打開（XD1熄滅）。（3）調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其電壓緩慢降低，記下繼電器剛動(dòng)作（動(dòng)作信號(hào)燈XD1剛亮）時(shí)的最大電壓值，即為動(dòng)作值，將數(shù)據(jù)記錄于表2-3中。表2-3 低電壓繼電器動(dòng)作值、返回值測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表動(dòng)作值/V返回值/V136.141.3235.741.4335.741.3平均值35.841.3誤差0.8%整定值Uset36變差0.2%返回系數(shù)1.15（4）繼電器動(dòng)作后，再慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其輸出電壓平滑地升高，記下繼電器常閉觸點(diǎn)剛打開，XD1剛熄滅時(shí)的最小電壓值，即為繼電器的返回值。（5）重復(fù)步驟（3）和（4），測(cè)三組數(shù)據(jù)。分別計(jì)算動(dòng)作值和返回值的平均值，

32、即為低電壓繼電器的動(dòng)作值和返回值。（6）實(shí)驗(yàn)完成后，將調(diào)壓器輸出調(diào)為0V，斷開所有電源開關(guān)。（7）計(jì)算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。4）時(shí)間繼電器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)220VKTBK停止多功能表啟動(dòng)+時(shí)間繼電器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理接線圖如圖2-5所示：圖2-5 時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路原理圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖接好線路，將時(shí)間繼電器的常開觸點(diǎn)接在多功能表的“輸入2”和“公共線”，將開關(guān)BK的一條支路接在多功能表的“輸入1”和“公共線”，調(diào)整時(shí)間整定值，將靜觸點(diǎn)時(shí)間整定指針對(duì)準(zhǔn)一刻度中心位置，例如可對(duì)準(zhǔn)2秒位置。（2）合上三相電源開關(guān)，打開多功能表電源開關(guān)，使用其時(shí)間測(cè)量功能（對(duì)應(yīng)“時(shí)間”指示

33、燈亮），使多功能表時(shí)間測(cè)量工作方式選擇開關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使多功能表顯示清零。（3）先斷開BK開關(guān)，合上直流電源開關(guān)，再迅速合上BK，采用迅速加壓的方法測(cè)量動(dòng)作時(shí)間。（4）重復(fù)步驟（2）和（3），測(cè)量三次，將測(cè)量時(shí)間值記錄于表2-4中，且第一次動(dòng)作時(shí)間測(cè) 量不計(jì)入測(cè)量結(jié)果中。表2-4 時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)試整定值123平均誤差變差T/ms500049114902491649091.7%0.3%（5）實(shí)驗(yàn)完成后，斷開所有電源開關(guān)。（6）計(jì)算動(dòng)作時(shí)間誤差。5）多種繼電器配合實(shí)驗(yàn)（1）過電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為將電流繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、中間繼電器、調(diào)壓器、滑線變阻器等組合構(gòu)

34、成一個(gè)過電流保護(hù)。要求當(dāng)電流繼電器動(dòng)作后，啟動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間后，啟動(dòng)信號(hào)繼電器發(fā)信號(hào)和中間繼電器動(dòng)作跳閘（指示燈亮）。動(dòng)作信號(hào)燈-+KMKS+KT+KAR220VaAo-圖2-6 過電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理接線圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖2-6為多個(gè)繼電器配合的過電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理接線圖。按圖接線，將滑線變阻器的滑動(dòng)觸頭放置在中間位置，實(shí)驗(yàn)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。將電流繼電器動(dòng)作值整定為2A，時(shí)間繼電器動(dòng)作值整定為3秒。經(jīng)檢查無誤后，依次合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（各電源對(duì)應(yīng)指示燈均亮。）調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器輸出電壓，逐步增加電流，當(dāng)電流表電流約為

35、1.8A時(shí)，停止調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器，改為慢慢調(diào)節(jié)滑線電阻的滑動(dòng)觸頭位置，使電流表數(shù)值增大直至電流繼電器動(dòng)作。仔細(xì)觀察各種繼電器的動(dòng)作關(guān)系。調(diào)節(jié)滑線變壓器的滑動(dòng)觸頭，逐步減小電流，直至信號(hào)指示燈熄滅。仔細(xì)觀察各種繼電器的返回關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將調(diào)壓器調(diào)回零，斷開直流電源開關(guān)，最后斷開單相電源開關(guān)和三相電源開關(guān)。（2）低電壓閉鎖的過電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)過電流保護(hù)按躲開可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定，啟動(dòng)值比較大，往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可以采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，以提高保護(hù)的靈敏度。KV動(dòng)作信號(hào)燈-+KMKS+KT+KATY2RTY1220VaAo-圖2-7 低電壓閉鎖過流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理接線圖實(shí)驗(yàn)步驟如

36、下：圖2-7為多個(gè)繼電器配合的低電壓閉鎖過流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理接線圖。按圖接線；試驗(yàn)臺(tái)上單相調(diào)壓器TY1輸出端的接法與上個(gè)實(shí)驗(yàn)電流回路接法相同；單相調(diào)壓器TY2的輸出端a、0接到電壓繼電器的線圈端子上，同時(shí)并上一塊交流電壓表。整定電流繼電器為1.2A，電壓繼電器為36V(也可以在量程0-60任意選擇)。經(jīng)檢查無誤后，依次合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（各電源對(duì)應(yīng)指示燈均亮）先調(diào)TY2使電壓表讀數(shù)為60伏；再調(diào)TY1，逐步增加電流，使電流表讀數(shù)為表2-5中的給定值，然后調(diào)TY2減小調(diào)壓器的輸出電壓至表2-5中的給定值。觀察各種繼電器的動(dòng)作關(guān)系，對(duì)信號(hào)指示燈在給出的電壓、電流值下亮、滅情

37、況進(jìn)行分析。也可自行設(shè)定電壓、電流值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完畢后，注意將調(diào)壓器調(diào)回零，斷開直流電源開關(guān)，最后斷開單相電源開關(guān)和三相電源開關(guān)。表2-5 低電壓閉鎖過流保護(hù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表I/AU/V動(dòng)作信號(hào)燈亮熄情況0.550熄1.540熄1.520亮4思考題（1）電磁型電流繼電器、電壓繼電器和時(shí)間繼電器在結(jié)構(gòu)上有什么異同點(diǎn)？（2）如何調(diào)整電流繼電器、電壓繼電器的返回系數(shù)？（3）電磁型電流繼電器的動(dòng)作電流與哪些因素有關(guān)？（4）過電壓繼電器和低電壓繼電器有何區(qū)別？（5）在時(shí)間繼電器的測(cè)試中為何整定后第一次測(cè)量的動(dòng)作時(shí)間不計(jì)？（6）為什么電流繼電器在同一整定值下對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)作電流，有不同的動(dòng)作時(shí)間？（二）LG

38、-11型功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)會(huì)運(yùn)用相位測(cè)試儀器測(cè)量電流和電壓之間相角的方法。（2）掌握功率方向繼電器的動(dòng)作特性、接線方式及動(dòng)作特性的試驗(yàn)方法。（3）研究接入功率方向繼電器的電流、電壓的極性對(duì)功率方向繼電器的動(dòng)作特性的影響。2LG-11型功率方向繼電器簡(jiǎn)介在單側(cè)電源的電網(wǎng)中，電流保護(hù)能滿足線路保護(hù)的需要。但是，在兩側(cè)電源的電網(wǎng)（包括單電源環(huán)形電網(wǎng)）中，只靠簡(jiǎn)單電流保護(hù)的電流定值和動(dòng)作時(shí)限不能完全取得動(dòng)作的選擇性，為此，必須在保護(hù)回路中加方向閉鎖，構(gòu)成方向性電流保護(hù)，要求只有在流過斷路器的電流的方向從母線流向線路側(cè)時(shí)才允許保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作的方向性，可以利用功率方向繼電器來實(shí)現(xiàn)

39、。1）LG-11整流型功率方向繼電器的工作原理LG-11型功率方向繼電器是目前廣泛應(yīng)用的整流型功率方向繼電器，其比較幅值的兩電氣量動(dòng)作方程為：繼電器的原理接線如圖2-9所示，其中圖（a）為繼電器的交流回路圖，也就是比較電氣量的電壓形成回路，加入繼電器的電流為，電壓為。電流通過電抗變壓器DKB的一次繞組W1，二次繞組W2和W3端鈕獲得電壓分量，它超前電流的相角就是轉(zhuǎn)移阻抗的阻抗角jk，繞組W4用來調(diào)整jk的數(shù)值，以得到繼電器的最靈敏角。電壓經(jīng)電容C1接入中間變壓器YB的一次繞組W1，由兩個(gè)二次繞組W2和W3獲得電壓分量，超前的相角為90°。DKB和YB標(biāo)有W2的兩個(gè)二次繞組的聯(lián)接方式如

40、圖所示，得到動(dòng)作電壓+，加于整流橋BZ1輸入端；DKB和YB標(biāo)有W3的二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到制動(dòng)電壓-，加于整流橋BZ2輸入端。圖（b）為幅值比較回路，它按循環(huán)電流式接線，執(zhí)行元件采用極化繼電器JJ。繼電器最大靈敏角的調(diào)整是利用改變電抗變壓器DKB第三個(gè)二次繞組W4所接的電阻值來實(shí)現(xiàn)的。繼電器的內(nèi)角a=90°-jk，當(dāng)接入電阻R3時(shí)，阻抗角jk=60°，a=30°；當(dāng)接入電阻R4時(shí)，jk=45°，a=45°。因此，繼電器的最大靈敏角jlsen=-a，并可以調(diào)整為兩個(gè)數(shù)值，一個(gè)為-30°，另一個(gè)為-45°。當(dāng)在保護(hù)安

41、裝處正向出口發(fā)生相間短路時(shí)，相間電壓幾乎將降為零值，這時(shí)功率方向繼電器的輸入電壓»0，動(dòng)作方程為，即。由于整流型功率方向繼電器的動(dòng)作需克服執(zhí)行繼電器的機(jī)械反作用力矩，也就是說必須消耗一定的功率（盡管這一功率的數(shù)值不大），因此，要使繼電器動(dòng)作，必須滿足的條件。所以在»0的情況下，功率方向繼電器動(dòng)作不了，因而產(chǎn)生了電壓死區(qū)。45°30°56*BZ1BZ278*Y*W1W2W3W4W2W3W1DKBYBC1UmImR1R2 R5c51112JJ(a)R5BZ29102QFR6C2C4C3BZ1 (b)圖2-9 LG-II 功率方向繼電器原理接線圖(a)交流回路

42、圖 (b)直流回路圖為了消除電壓死區(qū)，功率方向繼電器的電壓回路需加設(shè)“記憶回路”，就是需電容C1與中間變壓器YB的繞組電感構(gòu)成對(duì)50Hz串聯(lián)諧振回路。這樣當(dāng)電壓突然降低為零時(shí)，該回路中電流并不立即消失，而是按50Hz諧振頻率，經(jīng)過幾個(gè)周波后，逐漸衰減為零。而這個(gè)電流與故障前電壓同相，并且在諧振衰減過程中維持相位不變。因此，相當(dāng)于“記住了”短路前的電壓的相位，故稱為“記憶回路”。由于電壓回路有了“記憶回路”的存在，當(dāng)加于繼電器的電壓»0時(shí)，在一定的時(shí)間內(nèi)YB的二次繞組端鈕有電壓分量存在，就可以繼續(xù)進(jìn)行幅值的比較，因而消除了在正方向出口短路時(shí)繼電器的電壓死區(qū)。在整流比較回路中，電容C2和

43、C3主要是濾除二次諧波，C4用來濾除高次諧波。2）功率方向繼電器的動(dòng)作特性最大靈敏線動(dòng)作區(qū)非動(dòng)作區(qū)aOajk圖2-10 LG-11型功率方向繼電器的動(dòng)作特性（a為30°或45°）LG-11型功率方向繼電器的動(dòng)作特性如圖2-10所示，臨界動(dòng)作條件為垂直于最大靈敏線通過原點(diǎn)的一條直線，動(dòng)作區(qū)為帶有陰影線的半平面范圍。最大靈敏線是超前為a角的一條直線。電流的相位可以改變，當(dāng)與最大靈敏線重合時(shí)，即處于靈敏角jsen=-a情況下，電壓分量與超前為90°相角的電壓分量相重合。通常功率方向繼電器的動(dòng)作特性還有下面兩種表示方法：（1）角度特性：表示Im固定不變時(shí)，繼電器起動(dòng)電壓U

44、pu×r =f(jm)的關(guān)系曲線。理論上此特性可用圖2-11表示，其最大靈敏角為jsen=-a。當(dāng)jk=60°時(shí)，jsen=-30°，理想情況下動(dòng)作范圍位于以jsen為中心的±90°以內(nèi)。在此動(dòng)作范圍內(nèi)，繼電器的最小起動(dòng)電壓Upu×r×min基本上與jr無關(guān)，當(dāng)加入繼電器的電壓UrUpu×r×min時(shí)，繼電器將不能起動(dòng)，這就是出現(xiàn)“電壓死區(qū)”的原因。圖2-11 功率方向繼電器（j=30°）的角度特性ImIpu.r.minUpu.r.minUpu.r圖2-12 功率方向繼電器的伏安特性jmUpu.

45、r.minUpu.r60°0°-30°-120°（2）伏安特性：表示當(dāng)jm=jsen固定不變時(shí)，繼電器起動(dòng)電壓Upu×r =f(Im)的關(guān)系曲線。在理想情況下，該曲線平行于兩個(gè)坐標(biāo)軸，如圖2-12所示，只要加入繼電器的電流和電壓分別大于最小起動(dòng)電流Ipu×r×min和最小起動(dòng)電壓Upu×r×min，繼電器就可以動(dòng)作。其中Ipu×r×min之值主要取決于在電流回路中形成方波時(shí)所需加入的最小電流。在分析功率方向繼電器的動(dòng)作特性時(shí)，還要考慮繼電器的“潛動(dòng)”問題。功率方向繼電器可能出現(xiàn)電流潛動(dòng)

46、或電壓潛動(dòng)。所謂電壓潛動(dòng)，就是功率方向繼電器僅加入電壓時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作。產(chǎn)生電壓潛動(dòng)的原因是由于中間變壓器YB的兩個(gè)二次繞組W3、W2的輸出電壓不等，當(dāng)動(dòng)作回路YB的W2端電壓分量大于制動(dòng)回路YB的W3端電壓分量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓潛動(dòng)現(xiàn)象。為了消除電壓潛動(dòng)，可調(diào)整制動(dòng)回路中的電阻R3，使Im =0時(shí)，加于兩個(gè)整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電壓潛動(dòng)。所謂電流潛動(dòng)，就是功率方向繼電器僅通入電流時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作。產(chǎn)生電流潛動(dòng)的原因是由于電抗變壓器DKB兩個(gè)二次繞組W2、W3的電壓分量不等，當(dāng)W2電壓分量大于W3端電壓分量（也就是動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流潛動(dòng)現(xiàn)象。為了消除電流潛動(dòng)，可調(diào)整動(dòng)作回

47、路中的電阻R1，使Um=0時(shí)，加于兩個(gè)整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電流潛動(dòng)。發(fā)生潛動(dòng)的最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)Um»0，而Im很大，方向繼電器本應(yīng)將保護(hù)裝置閉鎖，如果此時(shí)出現(xiàn)了潛動(dòng)，就可能使保護(hù)裝置失去方向性而誤動(dòng)作。3）相間短路功率方向繼電器的接線方式90°圖2-13 cosj=1時(shí)IA、UBC的相量圖由于功率方向繼電器的主要任務(wù)是判斷短路功率的方向，因此，對(duì)其接線方式應(yīng)提出如下要求。（1）正方向任何形式的故障都能動(dòng)作，而當(dāng)反方向故障時(shí)則不動(dòng)作。（2）故障以后加入繼電器的電流和電壓應(yīng)盡可能地大一些，并盡可能使jr接近于最靈敏角jlsen，以便消除和減

48、小方向繼電器的死區(qū)。為了滿足以上要求，功率方向繼電器廣泛采用的是90°接線方式，所謂90°接線方式是指在三相對(duì)稱的情況下，當(dāng) cosj=1時(shí)，加入繼電器的電流，如和電壓相位相差90°。如圖2-13所示，這個(gè)定義僅僅是為了稱呼的方便，沒有什么物理意義。采用這種接線方式時(shí)，三個(gè)繼電器分別接于、，、和、而構(gòu)成三相式方向過電流保護(hù)接線圖。在此順便指出，對(duì)功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性問題，如果有一個(gè)線圈的極性接錯(cuò)就會(huì)出現(xiàn)正方向拒動(dòng)，反方向誤動(dòng)的現(xiàn)象。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）功率方向繼電器電壓潛動(dòng)現(xiàn)象檢查實(shí)驗(yàn)LG-11功率方向繼電器實(shí)驗(yàn)原理接線如圖2

49、-14所示。圖中，380V交流電源經(jīng)移相器和調(diào)壓器調(diào)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，注意同名端方向。圖2-14 LG-11功率方向繼電器實(shí)驗(yàn)原理接線圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）熟悉LG-11功率方向繼電器的原理接線和ZNB-II智能式多功能表的操作方法及試驗(yàn)原理。認(rèn)真閱讀LG-11功率方向繼電器原理圖（圖2-9）和實(shí)驗(yàn)原理接線圖（圖2-14），在圖2-14上畫出功率方向繼電器LG-11中的接線端子號(hào)和所需測(cè)量?jī)x表接法。（2）按實(shí)驗(yàn)原理線路圖接線。（3）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器和單相調(diào)壓器，使其輸出電壓為0V，將移相器調(diào)至0度，將滑線電阻滑動(dòng)觸頭移到其中間位置。（

50、4）合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)。（5）打開多功能表電源開關(guān)，將其功能選擇開關(guān)置于相位測(cè)量位置（“相位”指示燈亮），相位頻率測(cè)量單元的開關(guān)拔到“外接頻率”位置。（6）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使移相器輸出電壓為20V，調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器使電流表讀數(shù)為1A，觀察分析多功能表讀數(shù)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(shù)正確時(shí)，使三相調(diào)壓器和單相調(diào)壓器輸出均為0V，斷開單相電源開關(guān)。 檢查功率繼電器是否有潛動(dòng)現(xiàn)象。電壓潛動(dòng)測(cè)量：將電流回路開路，對(duì)電壓回路加入110V電壓；測(cè)量極化繼電器JJ兩端之間電壓，若小于0.1V，則說明無電壓潛動(dòng)。2）用實(shí)驗(yàn)法測(cè)LG-11

51、整流型功率方向繼電器角度特性Upu = f（j），并找出繼電器的最大靈敏角和最小動(dòng)作電壓。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）按圖2-14所示原理接線圖接線。（2）檢查線路無誤后，合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（3）調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器的輸出電壓使電流表的讀數(shù)為1A，并保護(hù)此電流值不變。（4）在操作開關(guān)斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出電壓，使電壓表讀數(shù)為60V。（5）調(diào)節(jié)移相器，在電壓表為給定值的條件下找到使繼電器動(dòng)作（動(dòng)作信號(hào)燈由不亮變亮）的兩個(gè)臨界角度j1、j2 ，將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表2-6中。（6）保持電流為1A不變，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，依次降低電壓值，重復(fù)步驟（5）的過程，給定電壓為30V、20V

52、情況下，使繼電器動(dòng)作的j1、j2，并記錄在表2-6中。（7）保持電流為1A不變，將兩個(gè)滑線電阻的滑動(dòng)觸點(diǎn)移到靠近移相器輸出bc接線端，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使其輸出電壓為30V。（8）合上操作開關(guān)BK，調(diào)節(jié)兩個(gè)滑線電阻的滑動(dòng)觸點(diǎn)使電壓表讀數(shù)為10V。（9）斷開操作開關(guān)BK。（10）改變移相器的位置。（11）迅速合上開關(guān)BK，檢查繼電器動(dòng)作情況。（12）重復(fù)步驟（9）至（11），找到使繼電器動(dòng)作的兩個(gè)臨界角度j1、j2 ，在斷開開關(guān)BK的情況下，將多功能表的讀數(shù)記錄于表2-6中。表2-6 角度特性Upu = f（j）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表U/V6050302010j1/度11820 -4j2/度-90-92-9

53、8-101-105（13）重復(fù)步驟（8）的過程，使電壓表的讀數(shù)分別為5、2.5、2、1和0.5V，再重復(fù)步驟（9）至（12）的過程，找出使繼電器動(dòng)作的最小動(dòng)作電壓值。（14）實(shí)驗(yàn)完成后，使調(diào)壓器輸出為0，斷開所有電源開關(guān)。（15）計(jì)算繼電器的最大靈敏角，繪制角度特性曲線，并標(biāo)明動(dòng)作區(qū)。3）用實(shí)驗(yàn)法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu = f（Ir）和最小動(dòng)作電壓實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）調(diào)整功率方向繼電器的內(nèi)角j=30°，調(diào)節(jié)移相器使j = jsen，并保持不變。（2）實(shí)驗(yàn)接線與圖2-14相同，檢查線路無誤后，合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（3）按照實(shí)驗(yàn)5）中步驟（7）和（8）介紹的方法將電壓表讀數(shù)調(diào)至表2-6中的某一給定值。（4）調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器的輸出，改變繼電器輸入電流的大小，當(dāng)繼電器動(dòng)作時(shí)，記錄此時(shí)電流表的讀數(shù)。（5）重點(diǎn)步驟（3）和（4），在依次給出不同的電壓時(shí)，找出使繼電器動(dòng)作（指示燈由不亮到亮）的相應(yīng)的電流值，記入表2-7中。注意找出使繼電器動(dòng)作的最小電壓和電流。表2-7 伏安特性Upu = f（Ir）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表Upu/V10521.510.5Ir/A044045044（6）實(shí)驗(yàn)完成后，使所有調(diào)壓器輸出電壓為0V，斷開所有電源開關(guān)。（7）繪出Upu = f（Ir）特性曲線。4思考題（1