继保实验指导书

实验二、 电磁型电流电压保护整组实验实验目的1研究电力系统中如何利用电流电压整定保护 2研究电力系运行方式对电流电压保护灵敏度的影响 3学习时间继电器的动作时间的测定和整定方法 4了解中间继电器、信号继电器的结构特点及作用，学会调整电流电压继电器的动 作值、返回值和返回系数。实验原理与实验电流保护是根据网络发生短路时，电源到故障点之间电流增大的特点构成的。如图 一所示：d S dd S d式中：E为系统等值电源的相电势Z 为短路点至保护安装处之间的阻抗dX为系统等值阻抗，当最大运行方式时，X为X，当最小运行方式时，XS S Smin S 为 X ，正常运行方式时， X 为 XSmax S SN由式可见，当一定运行方式下，X和E 一定，则I=f (Z )。三段式电流保护的整定计算Sd及电流电压保护整定计算见教材：无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠 动作电流的整定获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得 选择性，并要下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷 电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件 的配合获得选择性。本实验：X =2Q , X =5Q , X =3Q，线路L =10Q , L =10Q，最大负荷电流为1Smin Smax SN AB BC安和 0.9 安， A 变电所装无时限电流速断保护和过电流保护， B 变电所装电流电压联锁速断保护和过电流保护，B变电所动作时间t =1秒，取At二0.5秒。B实验见图(二)所示， TB 为自耦变压器，模拟线电压为 100 伏的电源电势，它由TB付方调定，一组可变绕线电阻模拟，线路断路器1DL和2DL由交流接触器模拟KT和1KT ，不同地点的三相和二相短路由闸门实现，负载用灯泡负载箱代替。2图(二)三、实验内容与要求1测量在各种运行方式下，短路点 I 与短路点至保护安装处距离 Z 的关系曲线， dd即I二彳(L)，I=f (L)的关系曲线。并作出B变电所母线残余电压U与d d CY 短路点至保护安装处距离的关系曲线。即： U =f(L)CY2. 整定电流继电器、电压继电器和时间继电器的动作值，即I、，且取K i=1.25DZ DZ DZKK n=1.15 K=0.85,以上内容应在实验预习报告中完成，并计算各种运行方式 Kf及不同类型短路时各保护的灵敏度。3. 整定、调整电流继电器和电压继电器的动作值和返回值，要求电流继电器的返回 系数K =0.850.9,电压继电器的返回系数K =1.15,整定时间继电器的动作时间。ff4. 测量各种运行方式对电流、电压保护灵敏度的影响，用实验方法求取A、B变电 所电流速断保护在各种运行方式及各种短路类型下的灵敏度，并与理论计算值进 行比较。5. 根据图三中A、B变电所保护原理接线图画出展开图。四、实验设备1电流、电压保护盘三组2三相灯泡三组附 时间继电器特性实验 实验原理接线图如下所示：时间继电器融点厂00卩220v 一-o 0220 k0 llOv电秒表实验步骤为：1按图上接好线路，调整时间继电器的整定值，将静触点时间性整定指针对准刻度中心位置。2合上 K ，记录电秒表显示的读数，然后复位3测量三次，取平均值，改变整定值重复以上的实验记录结果于表格TT_实验三、LG-11型功率方向继电器特性实验实验目的1学会用有关相位测试仪测量电流和电压之间相角的关系2掌握功率方向继电器的动作特性、接线方式及测量动作特性的试验方法3研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影 响实验原理与实验装置简介本实验选用 LG-11 整流型功率方向继电器为实验对象，该继电器是根据绝对值比较原理构成的。它由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成。BZ1-BZ4丰C2EZ5-EZS1 电压形成回路：电压形成回路主要是由电压变换器UV和电抗变压器UR构成，将 加到继电器上的电压粮和电流L变换成电压ku冷和Ki，以便进行幅值比较。其中ur KII U KI KI，有两个相同的二次绕组W、W，与一次绕组W间的转移阻抗均为K K的阻抗角为UR输 2 31I， I出电压KI超前I的相位角屮，可通过移相绕组W的移相电阻R或R调节。(p的余I KKI4p 1p 2I角a (a =90 -p )，称作继电器的内角，该继电器的内角有两个值30和45。它可I通过更换面板上的压板 Y 的位置来进行调整。2. 幅值比较回路：由图中可见LG-11型的功率方向继电器的比较回路为环流式，整 流桥BZ所加的交流电压为KU+KI，它称为工作电压，整流桥BZ所加的交流电压为1u K I K2KU-KI，它称为制动电压。其中U、I分别为加入功率方向继电器的电压和电流；Ku K I KK Ku为电压变换器 uV 的匝比， K 为电抗变压器的模拟电抗。工作电压和制动电压分别经整流后输出电流I和I。I II3执行元件：整流型的继电器所采用的执行元件为极化继电器，极化继电器的动作 具有方向性，当电流从极化继电器的极性端流入时，继电器动作；反之不动作。继电器 的动作条件为：I-I $I I极化继电器的动作电流。理想状态下1=0，故LG-11型功I II 000率方向继电器的动作条件是工作电压大于制动电压，其动作方程为：|KU+KI|鼻U K I K|KU-KI|U K I K三、 实验内容：1检查功率方向继电器的电压潜动和电流潜动2测量功率方向继电器动作区及最大灵敏角度3. 测量功率方向继电器的角度特性U=f （炉），并测出最小的动作电压J4. 测量功率方向继电器的伏安特性U=f （I ）并测出继电器的最小动作电流JJ5. 改变接入功率方向继电器的电流或电压的极性，测量继电器的动作区6. 测量功率方向继电器的记忆特性四、 实验接线图及实验步骤：OO &567S* *Lt-111112220V-220V&实验线路图1检查继电器的潜动情况：此时相位表不接入，理论上，当继电器只加入电流或电 压时，继电器不可能动作。但是由于继电器内部参数的不平衡，在只加入电压；电流为 0；或只加入电流；电压为 0 时，有可能在极化继电器线圈两端产生动作电压或制动电 压，使继电器动作。这种现象称为继电器的潜动。（1）电压潜动：将电流回路开路，合上交流电压回路开关K,断开电流回路开关K,调节自耦调压12器 T ，使输入继电器的电压为1.1 倍的继电器额定电压，继电器不应动作此时，极化继 电器两端的电压小于 0.2 伏，则说明无电压潜动。（2）电流潜动：将电压回路短接，合上交流电流回路开关K,断开电压回路开关K,调节T，使流2 1 2 过继电器的电流为 12 倍的额定电流，此时继电器不应动作，说明无电流潜动。2测量继电器的动作区和最大灵敏角：如图（二）接好实验线路，合上开关K,在继电器上加额定电压U=100V,合上开关 1eK,调流过继电器的电流为额定电流I=5A,再合上直流开关K,摇动移相器的手柄，改2 e 3 变电流与电压间的相位，记下继电器开始动作时（灯刚亮）电流滞后电压的动作角度屮J1 和电流超前电压的动作角度屮，屮 和屮 之和即为继电器的动作区（小于180。）。J2 J1 J2作屮和屮之和的角平分线与电压向量U的夹角即为最大灵敏角，继电器动作区应在J1 J2 J170 +10。之间。3测量继电器的角度特性并作出特性曲线保持流过继电器的电流为额定电流即：1=1不变，摇动移相器手柄从屮二屮开始， e J LM调电压使U从零逐渐提高至继电器动作，然后依次改变屮（每隔10。改变一次），UJ J J仍从零逐渐提高至继电器动作，逐点记录下U和屮的数值并列表如下：JJ（伏）注意：在测量不同屮下继电器的动作电压时，加在继电器上的电压不应超过100V。 J4.测量继电器的伏安特性U=f （I ）,并找出最小动作电压及电流JJ将屮调至继电器的最大灵敏角度的位置，并保持不变，电流从0.1A始，电压从零J逐渐提高至继电器动作。测量在不同的电流值时，继电器的动作电压。电流分别为0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A、1A、2A、3A、5A时，继电器的动作电压，记录测量值如下:I （安）U （伏）5.改变接入功率方向继电器的电压、电流极性测量动作区（ 1）改变接入的电流极性时(2) 改变接入的电压极性时(3) 同时改变接入的电压、电流极性时6测量继电器的记忆时间将继电器的常开触点(11)(改接至电秒表上，如下图所示11 12220v00220 k ft：0 110v电秒表图三(1) 合图三中的开关K、K,将屮 调至屮二屮，I=5A, U=100V1 2 LM J J( 2 )断开 K (即不加电流)2(3) 合 K (即给电秒表动作电源)3(4) 同时速合 K ，断开 K (模拟出口处三相短路)观察电秒表的动作情况，记录21动作时间，并分析此现象产生原因。五、实验报告1分析功率方向继电器动作区为何小于 180？2. 根据实验数据分别在直角坐标纸上画出动作区及最大灵敏角，绘出U=f (屮)及JU=f( I )曲线。JJ3. 用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性变化对其动作特性的影响。六、实验设备移相器1 台电流表( 2.55A)1 台电压表(010V)1台D-屮型电动式相位表1只电压表( 0300V)1 台LG-11 型功率方向继电器 1 台实验四、 方向阻抗继电器特性实验（一）实验目的1. 熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性。2. 测量方向阻抗继电器的静态Zf（）pu =特性，求取最大灵敏角。3. 测量方向阻抗继电器的静态（ ） pu rZ= f I 特性，求取最小精工电流。pu r4. 研究方向阻抗继电器记忆回路和引入第三相电压的作用。（二） LZ-21型方向阻抗继电器原理图分析由CT引入的电流I =Im/n接于电抗变压器DKB的原方端子1, 2, 3, 4。在它的副方, CYCT，得到正比于原方电流的电压，DKB的原方有几个抽头，当改变抽头位置时，即可改变Zf 值。由PT引入的电压Um接于电压变换器YB的原方端子5, 6, 7,用于引入电压UA、UB、 UC，U =U/n , YB副方每一定匝数就有一个抽头，改变抽头的位置即可改变n ，也可PT m PTYB改变Zset的大小。J为具有方向性的直流继电器（又称极化继电器）。端子9, 10, 11 为极化继电器接点桥的输出。端子12, 13, 14为继电器1,11段切换的接点。当12, 13连通时，1段接通。当12, 14连通时，11段接通。LZ-21型方向阻抗继电器面板上有压板Y用于调整最大灵敏角。LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图3LZ-21 型方向阻抗继电器的接线方式根据阻抗继电器的工作原理,输入到继电器的电压和电流应满足下列要求： 继电器的测量阻抗应正比于保护安装处至短路点的线路阻抗,以便正确地测定故障发生点； 继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保证在发生各种不同类型短路时保护都能 动作。由于相间短路和接地短路的短路回路不同，所以防御相间短路和接地短路的阻抗 继电器接线方式也不相同。LZ-21型方向阻抗继电器是防御相间短路的继电器，其接线方式有两种(1) 线电压和相电流差的接线方式三相阻抗继电器的接线如表 4-1 所列，这种接线方式称为 0 接线方式 就是假定在COS0 =1时，接入阻抗继电器的电流和电压相位相同。表4T 阻扶继电裾2接歩时接入的电流.电压琳电畧縮号乙2输入电流打/,-几输入电乐反沁障类型片脚f血片料）1A A.IJS.I1SO3Zci%ic-h小3.世小幼A AC1 AC-10(2) 线电压和相电流接线方式 由于输入继电器的相电流的不同，线电压和相电流接线方式可分为+30接线方式和 -30 接线方式两种，各相继电器接入的电压和电流如表 4-2所列。4-2阻抗继电器土肋接歩方式接入的电压.电流堆电专$崩号ZC1十接线%丿；接线九-A%-*反应故障的类梨艸k aK逸K g2三)实验内容1整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整当方向阻抗继电器处在临界动作状态时，推证的整定阻抗表达式如式所示显然，阻抗继电器的整定与LZ-21中的电抗变压器DKB的模拟阻抗Z?、电压变换器YB 的变比nYB、电压互感器变比nPT和电流互感器nCT有关。例如，若要求整定阻抗为Zset=15Q，当nPT=100，nCT=20，Z=2Q （即DKB原方匝数 为20匝时），贝nvB=15/10，即1/nYB =0.67。也就是说电压变换器YB副方线圈匝数是YBYB原方匝数的67%，这时插头应插入60、 5、 2 三个位置。LZ-21足阻抗继电器整定面板说明圉整定值整定和调整实验的步骤如下：（1）要求阻抗继电器阻抗整定值为Zset=5Q，实验时设nPT=1，nCT=1，检查电抗变压器 DKB原方匝数应为16匝。（Z尸1.6Q）（2）计算电压变换器YB的变比n =5/1.6，YB副方线圈对应的匝数为原方匝数的32%。yb（3）在参考上图阻抗继电器面板上选择20 匝、 10 匝， 2 匝插孔插入螺钉。（4）改变DKB原方匝数为20匝（Z=2Q ）重复步骤（1）、（2），在阻抗继电器面I板上选择40匝、 0匝， 0匝插孔插入螺钉。（ 5）上述步骤完成后，保持整定值不变，继续做下一个实验。2. 方向阻抗继电器的静态特性Z =f （）测试实验pu实验步骤如下：(1) 熟悉LZ-21方向阻抗继电器和ZNB-II智能多功能表的操作接线及实验原理。认 真阅读 LZ-21 方向阻抗继电器原理接线图和实验原理接线图(2) 按实验原理图接线，具体接线方法可参阅 LG-11 功率方向继电器实验中所介绍 的内容。(3) 逆时针方向将所有调压器调到0V,将移相器调到0,将滑线电阻的滑动触头 移至其中间位置，将继电器灵敏角度整定为72，整定阻抗设置为5Q。(4) 合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(5) 打开多功能表电源开关，将其功能选择开关置于相位测量位置(“相位”指示 灯亮)，相位频率测量单元的开关拔到“外接频率”位置。表牛2】风H最小整定阻抗范围与原方线圈对应接线爆水粧淀阻抗范恫 DKB J5方卿匝数方绕组接浅.；惹阁(个卿)0.220.440.660启W11012121.441616I.M220LZ-21 方向阻抗继电器实验原理接线图(6) 调节三相调压器使电压表读数为20V,调节单相调压器使电流表读数为2A,检查 多功能表，看其读数是否正确，分析继电器接线极性是否正确。(7) 调节单相调压器的输出电压，保持方向阻抗继电器的电流回路通过的电流为Im =2.0A；(8) 按照LG-11功率方向继电器角度特性实验中步骤(7)至(12)介绍的方法，(7) 保持电流为2A不变，将两个滑线电阻的滑动触点移到靠近移相器输出be接线端，调节 三相调压器使其输出电压为30V。(8)合上操作开关BK，调节两个滑线电阻的滑动触点使电压表读数为10V。( 9)断开操作开关 BK。(10) 改变移相器的位置。(11) 迅速合上开关BK，检查继电器动作情况。(12) 重复步骤(9)至(11)，找到使继电器动作的两个临界角度9、92，在断开开 关BK的情况下，将多功能表的读数记录于表3-1中。)测量给定电压分别为表 4-4 中所确定数值下使继电器动作的两个角度91、 92 、 ，并 将实验测得数据记录于表4-4中相应位置。表44方向阻抗继电器静态特性會f 测试 观件为；奸皿)滋V1()642151210(9) 实验完成后，将所有调压器输出调至0V,断开所有电源开关。(io)作出静态特性zp尸f g)图，求出整定灵敏度9。3. 测量方向阻抗继电器的静态特性Zpu=f (Im)，求最小精工电流实验步骤如下：(1) 保持上述接线及阻抗继电器的整定值不变，调整输入电压和电流的相角差为 9=9sen=72并保持不变。(2) 将电流回路的输入电流Im调到某一值(按表4-5中给定值进行)。(3) 断开开关BK,将三相调压器的输出电压调至30V.(4) 合上开关BK，调节两个滑线电阻的滑动触头使电压表的读数由小到大，直到方向 阻抗继电器动作，记录相应的动作电压值。再逐渐增大电压值，直到方向阻抗继电器返 回，然后再减小电压值，直到继电器动作，并记下动作电压值。改变输入电流Im，重复 上述操作，测量结果填入表4-5 中。表45方向阻折继电器的静态特性心测试蟲件为：$阳=72件厶尹血)VA1510as060.40.30.2乐T(5) 实验完成后，使所有调压器输出为0V,断开所有电源开关。（6）绘制方向阻抗继电器静态特性Zpu=f （Im）的曲线。（7）在特性曲线上确定最小精工电流和最小动作电流厶“ min。（四）思考题1. 分析实验所得zpU=f g）和Zpu=f（im）特性曲线，找出有关的动作区、死区、不动 作区。2. 讨论电压回路和电流回路所接的滑线变阻器的作用。3. 研究记忆回路和引入第三相电压的作用。4. 按图4-11的实验原理图接线，对应阻抗继电器的哪种接线方式？其对应的Zpf） 特性有什么特点。5. 如果LZ-21继电器的模拟阻抗Z=2Q, nPT=100, nCT=20,若整定阻抗Zset=45 Q，请 问nYB的抽头放在什么位置上？字丸 DCD-5 （BCHJ）型差动继电器特性实验（一）实验目的字握具有磁力制动特性的DC45負动纵电骼的工作原理、皓构特点及实 验方法.了解具调试方法-（二）DCD-5型差动继电器简介DC&5型差动堆电器用于电力变压器的差动保护口由于继电器带有一于制 动绕组，当被课护变压器外部故障不平衡电流较大时，能产生制动作用。这两部分磁通分别在屮2的两部分绕组中感应出孙该E1貓这一逗值 时（视执行元件的动作电压而宦），执行元件就动作-制动绕组审心的作用是 加速两侧边柱的饱和，从而使得昭与恥，Wih松间的相互作用减弱-从 图6-l（a）中可以看出，在一侧边柱内，差动绕组中电流和产生的礎通囱和制 动绕组中电流h产生的礎運瓦,相加，而在另一侧边柱内，亦和瓦，相减， 因而每側边柱内的台成礎通等于这两亍醯通的向量和.令唸示工作电流和 制动电流间的相铉角，当 s或i8（r时，炳边柱内的合成磁通仆别人 叽 绝对值的和或叹：而在忙9俨或27L时.两迪桩内的合戚磁通相等-1：1此看 出.讎电器的动作吐流（即畛内的电流不仅与班内的大小有关,丽且还 二者之间的相拉有关-当二者间的相位一宦时.继电器的动作电流随|Aj 电流的增减而贈减.这就是缆E1器具有制动特性的概盒口% %和恥的绕向一致,所以平衡绕组产生的穗通起着増强或削弱負动绕组产丫的磁通作用（两绕组内电流方向相同时起增强作用方向相反时起削弱作用）由于变压器各侧电流互感器的变比不能完仝配合，在变压瞬正常运行时，恥中有不平衡电流人皿流过-当平衡绕组接入后.如黒平衡绕组的匝数选得适肖.就能完仝或儿乎完全便得到补偿便得变床器呑収常运行时.岸2内完全或儿乎完仝没有几皿感应电黔.从而提高r保护装置的可靠 性-当尿护区内部发生故障时，流过平衡绕组内的电流所产生的礎通与差动 绕塩内电流听产生的磁通方向一致F是就呐川理讎电器动作的安匝数. 从而提高了保护装置的灵敏度，此即略、脸、阳k三午绕组绕向一致曲原因图ET DCD-5差动继电裾原理与内部接雯除%外其余的绕组都有一定数量的抽头,抽头的引出线都按在饱和 变流器前面的面扳上-面扳上有插孔，扎下有标号-除制动绕组插孔下的标 号是指一侧边料的匝数外，其它各绕组插孔下的标号均系实际匝数-利用螺S&-1元H：览插头插在不同的孔中就能得到用应的匝数-应特别注意：每牛平術绕细具有两组抽头(Ck K 2.引和(5 4. 8. 12. 16),两个螺览插头必须分别插入(队L空、3诫0 4- S. 12.的孔中口若螺览插头同时都插入 f3)(0. 4. &、12. 16幽两孔中,将在-T衔绕组中造成短蹄和开路现象.这将会引起保护装置误动作和使壯潇互感器幵路-这一点在#l(b)中看得很清 她-纵电粘引出端子駅称匝数选择见表弘1-(三)实验内容L熟悉DCU乃咤动筑电爲的结构原理和内部接线图认亶阅读DCUJ負动纵电粘的原理图I图6-1) o2.执行元件的检验:I 丈验接线如图#2所氏-22 av找圈代表符号媒圈伞称总朮数总动线圈2U平衡线圈119J*k平衡线圈II】9旳訣浅圈制动拔圈14图42 MD-e执行元件试验接雯图实验方法与步骤:本实验是炖执行元件阻辿进行实验-应特别注愆.执行元件的动作电床是指执行儿件足动后再用非逼性物怵把舌片卡在未动作位置的电压值-动作电压应满足l.S-l.StV,动作电谎滿足22C230mAf返回系数为C.7-4）.S5n 测量应重冥三祕，填入表&2中，其离歆值不大于甲，否则应检査原因口 表&-2厶r (mA)(mA)g( V)如果丈验时电源频率不是知I【厶应按每偏沌土II 工电斥值改变艺进行條I动作安匝检验：无制动时起始动作安匝）i I）就验接线如图右卫所示：图E-3 DCD-3壁动作去匝试验接线图图&-3 DCDT型动作安匝试验接歩图（2）虫验方法与步骤:% 乐山都插入0匝.阳d先插入20匝-合上电源K,调节TY 电流DL-1熬电器动作.记卜此时迫流即为动作电流.动作电流柬以便用的动 作安匝即为动作安匝A da动作安匝符合召04,以此值为基准，然后改变 刑为13匝、10匝，用上述实验方法测动作电流.填入表石导中-表i在要求范圉内1的办法和稍许改变速饱和变流器铁芯床紧螺纯松紧程度的 办法使2符合要求-如果相差较大，则必须用St变蜚瀟器铁芯组台方式的方 法进行调樂-4.制动特性宝验：（I）就验接线如图占所水，叽戶前匝仏产14匝.nn图卜斗制动特性实验按歩图（2）丈验步骤:丈验时.査将丁2网零.调丁丨联动冋路的电流便讎电器动作.记录 此时动作耻流.填入表Z中;然后TY1回零-阳为0调TY2渐吶加制 动河路E1流，再调节丁】険动冋路的EQ,流测出相应的起动电流，填入表也 中.井绘制出制动川I线肌站 （% -如）o改变实验接线.便制动线圈岸幽和羞动线圈屮d接在瑕相调床器CJ YD I-.处动线翩 耐接在 训【调斥器的乩b相上.造成两个线圈的E1流有対七 相位差，这里是指动作电流超前于制动电流的箱度眶重臭上述方法作出制 动特性曲线-井分析啊。度的不同具制动特性的变化-