方向阻抗繼電器特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)三方向阻抗繼電器特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ふ餍蚅Z-21型方向阻抗繼電器的原理接線圖，了解其動(dòng)作特性。測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)Z廣f (p)特性，求取最大靈敏角。測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)廣=f(I )特性，求取最小精工電流。purLZ-21型方向阻抗繼電器簡(jiǎn)介L(zhǎng)Z-21型方向阻抗繼電器構(gòu)成原理及整定方法距離保護(hù)能否正確動(dòng)作，取決于保護(hù)能否正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處 的阻抗，并使該阻抗與整定阻抗比較，這個(gè)任務(wù)由阻抗繼電器來(lái)完成。阻抗繼電器的構(gòu)成原理可以用圖3-1來(lái)說(shuō)明。圖中，若K點(diǎn)三相短路，短路 電流為1火，由PT回路和CT回路引至比較電路的電壓分別為測(cè)量電壓徹和整定電壓U，那么setU =

2、1 I Z =1 I Z (3-1)m n n k k n n m mPT YBPT YB式中：npT、nYB電壓互感器和電壓變換器的變比；ZK一母線至短路點(diǎn)的短路阻抗。當(dāng)認(rèn)為比較回路的阻抗無(wú)窮大時(shí)，則：U = I Z = I Z （3-2） set n KI n m I式中：Z人為給定的模擬阻抗。YB圖3-1阻抗繼電器的構(gòu)成原理說(shuō)明圖1比較電路2輸出比較式(3-1)和式(3-2)可見，若假設(shè) npT -n% = ncT，則短路時(shí)，由于線路上流過(guò)同一電 流ik，因此在比較電路上比較U和U：的大小， 就等于比較Z和Z的大小。如果U U，則表 I mm set明Zm Z，保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作；如果Um U

3、，則表 明Zm Z，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。阻抗繼電器就是根據(jù)這一原理工作的。電抗變壓器DKB的副方電勢(shì)E與原方電流I成線性關(guān)系，即E = K I , K212 I 1 I是一個(gè)具有阻抗量綱的量，當(dāng)改變DKB原方繞組的匝數(shù)或其它參數(shù)時(shí)，可以改 變K的大小。電抗變壓器的K值即為模擬阻抗z。III在圖3-1中，若在保護(hù)范圍的末端發(fā)生短路，即Zk = Z9，那么比較電路將處于臨界動(dòng)作狀態(tài)，即U = U,這時(shí)由式（3-1）和式（3-2）可得 m set1 I Z = I Zn n K set nK IZ = pt yb Z = KZ = （3-3）set n I u I k式中 K = -=。PT YB式（3-3

4、）表明，整定阻抗Zset是一個(gè)與DKB的模擬阻抗Z和電壓變換器YB 的變比有關(guān)的阻抗。當(dāng)調(diào)節(jié)dKb原方繞組的匝數(shù)和調(diào)節(jié)nYB的大小時(shí)，可以得 到不同的整定阻抗值。例如：當(dāng)npT=1，nCT=1，Z=2Q時(shí)，若要整定阻抗為Z優(yōu)20。， 則YB抽頭可選10匝。2）LZ-21型方向阻抗繼電器原理圖分析圖3-2為其原理接線圖。由CT引入的電流L =乙接于電抗變壓器DKBCT* DKB *14JYB69 QXT111023的原方端子1、2、3、4。在它的副方，得到正比于原方電流的電壓，圖3-2 LZ-21型方向阻抗繼電器原理接線圖DKB的原方有幾個(gè)抽頭，當(dāng)改變抽頭位置時(shí)，即可改變弓值。由PT引入的電壓U

5、pT = Um接于電壓變換器YB的原方端子5、6、7,用于引入電壓UA、U B、U C， PTYB副方每一定匝數(shù)就有一個(gè)抽頭，改變抽頭的位置即可改變%b，也可改變Z*t的大小。JJ為具有方向性的直流繼電器（又稱極化繼電器）。端子9、10、11為 極化繼電器觸點(diǎn)橋的輸出。端子12、13、14為繼電器I、II段切換的觸點(diǎn)。當(dāng) 12、13連通時(shí)，I段接通。當(dāng)12、14連通時(shí)，II段接通。LZ-21型方向阻抗繼電器面板上有壓板Y用于調(diào)整最大靈敏角。3）LZ-21阻抗繼電器比相電路分析LZ-21阻抗繼電器執(zhí)行元件的環(huán)形整形比相電路，如圖3-3（a）所示，它實(shí) 際是一相敏整流電流，其輸入端分別接入比相的兩

6、電氣量UC、UD，輸出電壓Umn 平均值的大小和極性與輸入端電壓UC、UD的相位有關(guān)。為了提高比相回路的輸 出電壓，在二極管支路中串入相同的電阻r1r4，適當(dāng)選取它們的電阻值，有利 于提高繼電器的動(dòng)作速度。濾波電容C1C4，是為了濾去交流分量，以防止執(zhí)行 元件抖動(dòng)，保證阻抗繼電器動(dòng)作特性圓的邊界明確，同時(shí)提高了繼電器的靈敏度， 電容C的數(shù)值，也要適當(dāng)選取。這一電路的等效電路如圖 3-3所示，圖中E = U + U，E = U - U。112212蹄2任*站以4D11 R1K1K1K1K1K n1m1KD41KD21R2R1D2R3圖3-3用極化繼電器作執(zhí)行元件的環(huán)形整流比相回路（a）原理圖 （

7、b）等效電路 TOC o 1-5 h z 正半周時(shí)，E和E：分別產(chǎn)生電流I和七，并分別通過(guò)電阻RJJ1和RJJ2；負(fù) 半周時(shí)，鳥和鳥分別產(chǎn)生電流I；和12：并分別通過(guò)電阻RJJ2和R；輸出電壓 為：121u = R（i - i；） + R（i，一i ）mn JJ 1 12 JJ 2 12相敏整流電路輸出電壓U平均值的大小和極性與輸入端電壓U 、U的相mnC D位有關(guān)。圖中U和U同相，U與U同相。U和U之間的相位。變化時(shí)，輸 1 CD 2C D出電壓平均值的大小和極性變化情況的分析，可參閱有關(guān)資料。 mn由分析可知，環(huán)形整流比相回路與兩比相電氣量相位角0之間的關(guān)系如圖3-4所示，由圖可見，當(dāng)0=

8、0。時(shí)，U .為正最大值；當(dāng)9=90時(shí)，U =0； mn-pjmn-pj當(dāng)0=180。時(shí)，U .為負(fù)最大值。顯然，輸出電壓平均值為正值的比相角0的范 mn-pj圍是：-90 色也 90此式滿足LZ-21型方向阻抗繼電器對(duì)比相回路動(dòng)作條件的要求。圖3-4環(huán)形整流比相電路輸出電壓平均值U皿pj與比相角0的關(guān)系曲線3 .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）整流型阻抗繼電器的阻抗整定值的整定和調(diào)整前述可知，當(dāng)方向阻抗繼電器處在臨界動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，推證的整定阻抗表達(dá)式 如式（2-8）所示，顯然，阻抗繼電器的整定與LZ-21中的電抗變壓器DKB的模 擬阻抗Z電壓變換器YB的變比n質(zhì) 電壓互感器變比npT和電流互感器nCT有 關(guān)。例如

9、，若要求整定阻抗為Zg=15。，當(dāng)npT=100，nCT=20，Z;=2Q （即DKB 原方匝數(shù)為20匝時(shí)），則n = 15，即上=0.67。也就是說(shuō)電壓變換器YB副方 nYB線圈匝數(shù)是原方匝數(shù)的67%，這時(shí)插頭應(yīng)插入60、5、2三個(gè)位置，如圖3-5所 示。（a） YB整定板示意圖（b） YB副方線圈內(nèi)部接線圖3-5 LZ-21型阻抗繼電器整定面板說(shuō)明圖整定值整定和調(diào)整實(shí)驗(yàn)的步驟如下:（1）要求阻抗繼電器阻抗整定值為Zs廣5。，實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)npT=1, nCT=1,檢查 電抗變壓器DKB原方匝數(shù)應(yīng)為16匝。（Z=1.6。）（2）計(jì)算電壓變換器YB的變比n =，YB副方線圈對(duì)應(yīng)的匝數(shù)為原方y(tǒng)b 1.

10、6匝數(shù)的32%。（3）在參考圖3-1阻抗繼電器面板上選擇20匝、10匝，2匝插孔插入螺釘。表3-1 DKB最小整定阻抗范圍與原方線圈對(duì)應(yīng)接線最小整定阻抗范圍（歐相）DKB原方繞組匝數(shù)DKB原方繞組接線示意圖（一個(gè)繞組）0.2221440.44214 40.66214 40.881101.212214 4 _2141.4142141.616W4L2141.818220（4）改變DKB原方匝數(shù)為20匝（Z=2。）重復(fù)步驟（1）、（2），在阻抗繼 電器面板上選擇40匝、0匝，0匝插孔插入螺釘。（5）上述步驟完成后，保持整定值不變，繼續(xù)做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)。2）方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性Zpu=fC ）測(cè)試實(shí)驗(yàn)

11、實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）熟悉LZ-21方向阻抗繼電器和ZNB-II智能多功能表的操作接線及實(shí)驗(yàn)原 理。認(rèn)真閱讀LZ-21方向阻抗繼電器原理接線圖（圖3-2）和實(shí)驗(yàn)原理接線圖（圖 3-6)-220Va-TY1o-圖3-6 LZ-21方向阻抗繼電器實(shí)驗(yàn)原理接線圖（2）按實(shí)驗(yàn)原理圖接線，具體接線方法可參閱LG-11功率方向繼電器實(shí)驗(yàn) 中所介紹的內(nèi)容。（3）逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑺姓{(diào)壓器調(diào)到0V，按下移相器電源開關(guān)，將滑線電阻 的滑動(dòng)觸頭移至其中間位置，將繼電器靈敏角度整定為72，整定阻抗設(shè)置為5。（4）合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（5）調(diào)節(jié)移相器加入20V左右電壓，按下移相器開機(jī)按鈕。（6）調(diào)

12、節(jié)單相調(diào)壓器的輸出電壓，保持方向阻抗繼電器的電流回路通過(guò)的 電流為Im=2.0A。（7）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使電壓表讀數(shù)為表3-2中的值，調(diào)節(jié)移相器角度，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)靈敏角度，和，將數(shù)據(jù)記（10）消除死區(qū)：將移相器的輸出C相接入電壓線圈2,再重復(fù)步驟（7）。（11）實(shí)驗(yàn)完成后，將所有調(diào)壓器輸出調(diào)至0V，斷開所有電源開關(guān)。（12）作出靜態(tài)特性Zpf（6圖，求出整定靈敏度中。3）測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性Zpu=f（Im），求最小精工電流 實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）保持上述接線及阻抗繼電器的整定值不變，調(diào)整輸入電壓和電流的相 角差為中=中陽(yáng)“=72。并保持不變，即調(diào)節(jié)移相器的角度為42。（2）將電流回路的輸入電流與調(diào)到某一值（按表3-3中給定值進(jìn)行）。（3）斷開開關(guān)K1，將三相調(diào)壓器的輸出電壓調(diào)至30V。（4）合上開關(guān)K1，調(diào)節(jié)兩個(gè)滑線電阻的滑動(dòng)觸頭使電壓表的讀數(shù)由小到大， 直到方向阻抗繼電器動(dòng)作，記錄相應(yīng)的動(dòng)作電壓值。再逐漸增大電壓值，直到方 向阻抗繼電器返回，然后再減小電壓值，直到繼電器動(dòng)作，并記下動(dòng)作電壓值。 改變輸入電流與，重復(fù)上述操作，測(cè)量結(jié)果填入表3-3中。（6）繪制方向阻抗繼電器靜態(tài)特性Zp=fClm）的曲線