供配電技術實驗指導書

1、供配電技術實驗指導書重慶科技學院電子信息工程學院自動化教研室目錄試驗臺簡介3實驗一 常規(guī)繼電器特性實驗9實驗二 LCD-4差動繼電器特性實驗19實驗三 電磁型三相一次重合閘實驗27實驗四 輸電線路三段式電流常規(guī)保護實驗37實驗五 輸電線路的電流微機保護實驗50實驗臺簡介1試驗臺的主要特點 DJZ-型電氣控制與繼電保護試驗臺是專為熟悉各種繼電器特性實驗，變壓器常規(guī)和微機差動保護實驗，模擬線路電流電壓常規(guī)保護和微機保護實驗以及常規(guī)距離保護和微機距離保護實驗設計的裝置，試驗臺上設有各種常規(guī)電磁式繼電器和線路模型、變壓器和微機型繼電保護裝置等組成。試驗臺的主要特點有：（1）試驗臺上裝有漏電保護，確保實

2、驗進程安全。（2）試驗臺配置齊全，既有常規(guī)的各種電磁式繼電器、常規(guī)和微機的電流電壓保護和距離保護又有線路模型,還可以完成常規(guī)和微機的變壓器差動保護。學生可以自行設置短路點，真實模擬線路故障情況，學生還可以自行設計保護接線，提高動手能力和分析能力。（3）試驗臺的微機保護含有電流、電壓保護、阻抗保護、變壓器差動保護三種功能，可以分別做三種保護實驗。（4）試驗臺的微機保護，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，調試方便，有利于教學活動。（5）試驗臺的微機保護可以進行現場手動跳、合閘操作，當配置上位機和我們研究所的有關軟件包時，可實現遙測、遙信和遙控功能，可遠程監(jiān)測和修改下

3、位機的整定值設置。（此功能作為附加功能，要求實現此功能必須在產品訂貨合同里加以注明。）裝置外形圖見圖1-1。一次系統(tǒng)圖見圖1-2。面板布置圖見1-3。圖1-1 DJZ-電氣控制及繼電保護試驗臺外形圖12,4,5W繼電保護測量孔1KO1CTTB220/127VRS最小最大區(qū)內區(qū)外PT測量移相器2KO2CTK11R2W3KORd10W2R45WDXK3圖1-2 DJZ-一次系統(tǒng)圖2試驗臺面板布置圖1-3 DJZ-III型試驗臺面板布置圖本實驗指導書中所介紹的實驗內容涉及到的部分設備，其符號代號及作用定義如下：DX1 動作信號DX2 閃光燈 DX3 單相電源指示燈 DX4 三相電源指示燈 DX5 直

4、流電源指示燈 DX6 手動合閘光字牌 DX7 手動分閘光字牌 DX8 故障動作光字牌 DX9 重合閘動作光字牌 DX10 模擬斷路器2KO合閘信號燈 DX11模擬斷路器2KO合閘信號燈 DX12模擬線路A相負載指示燈 DX13模擬線路B相負載指示燈 DX14模擬線路C相負載指示燈BK 操作開關DK 單相電源開關 SK 三相電源開關 ZK 直流電源開關 FTK 防跳開關 CHK 重合開關 JSK 加速方式選擇開關（有前加速，不加速，后加速） GLJ 功率方向繼電器 CDJ 差動繼電器 ZKJ 方向阻抗繼電器 FDJ 負序電壓繼電器CHJ 電磁式三相一次重合閘繼電器 KA 電流繼電器 KV 電壓繼

5、電器 KT 時間繼電器 KS 信號繼電器 KM 中間繼電器GC1 交流220V電源（單相調壓器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（單相調壓器TY2）輸出接線柱（a,o）GC5 移相器輸出接線柱（A,B,C）GC6 電流、電壓量測試孔GC71CT二次側測試孔GC8 PT測試孔GC9 2CT二次側測試孔LP1 微機保護出口投退連接片 LP2 常規(guī)保護出口投退連接片1SK 模擬斷路器1KO的合閘按鈕1SKP 模擬斷路器1KO的分閘按鈕2SK 模擬短路開關SA、SB、SC分別是A、B、C三相模擬短

6、路選擇開關K1 模擬變壓器差動保護區(qū)內、區(qū)外故障轉換開關，設有“區(qū)內”、“區(qū)外”、“線路”三個選擇檔K2 手動跳合閘及信號控制開關，設有“合閘”、“分閘”二檔，中間為自恢位點K3 模擬系統(tǒng)阻抗切換開關，設有“最大”、“正?！?、“最小”三個選擇檔ZNB-型智能式多功能表（其使用方法見附錄1中的說明）WB 微機保護箱（其使用方法見附錄2的說明）1KO、2KO 分別為線路段兩個模擬斷路器3KO 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歐R1 限流電阻，阻值為每相2歐Rs 系統(tǒng)模擬阻抗，Rs.min=2歐，Rs.n=4歐，Rs.max=5歐TY 三相自耦調壓器YX 移相器3試驗臺的應

7、用DJZ-型電氣控制與繼電保護試驗臺是武漢華工大電力自動技術研究所針對電力工程、繼電保護、電氣工程等課程中有關繼電保護的基礎教學內容而設計的，試驗臺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、信號繼電器、差動繼電器、功率繼電器、方向阻抗繼電器、負序電壓繼電器、三相一次重合閘;線路模型;變壓器和微機保護裝置等等.學生可以做單個繼電器的特性試驗，可以采用積木式辦法，將繼電器組合起來做整組實驗;也可以利用變壓器做常規(guī)、微機變壓器差動保護;還可以利用線路模型做常規(guī)和微機的電流電壓保護及距離保護實驗；同時提供了學生自己組合設計試驗的平臺。DJZ-C型電氣控制與繼電保護試驗臺除了裝有

8、常規(guī)的繼電器外還裝有測量時間相位用的多功能表及移相器、調壓器等設備，由這些設備可組成一個完整系統(tǒng)，學生使用起來極為方便。試驗臺所提供的硬件平臺還可作為本科生課程設計、畢業(yè)設計和生產實習等項目的基礎平臺。本試驗臺可完成下述所列類型的幾種實驗：（1） 模擬系統(tǒng)正常、最小、最大運行方式實驗（2） 模擬系統(tǒng)短路運行方式實驗（3） 學習和設計完成變電站電流保護的接線（4） 保護裝置的動作電流校驗和動作電壓校驗實驗（5） 模擬系統(tǒng)短路保護動作實驗（6） 低電壓閉鎖電流保護裝置的動作實驗（7） 保護裝置的動作時間整定實驗（8） 電流速斷保護靈敏度檢查實驗（9） 低電壓閉鎖速斷保護靈敏度檢查實驗（10） 復合

9、電壓過流保護實驗（11） 保護動作時間配合實驗（12） 微機線路保護（包括線路電流電壓保護和阻抗保護）實驗（13） 運行方式對保護靈敏度影響實驗（14） 常規(guī)保護配合實驗（15） 常規(guī)保護與微機保護配合實驗（16） 電磁式三相一次重合閘和微機重合閘實驗（17） 變壓器差動保護實驗（包括常規(guī)差動保護和微機差動保護）（18） 遙測、遙信和遙控實驗（附加功能）（19） 遠方控制下位機整定值的瀏覽和修改（附加功能）（20） 其他DJZ-C型電氣控制與繼電保護試驗臺上的ZNB-智能式多功能表的使用方法見附錄一。微機保護箱的使用方法見本說明書附錄二。4.試驗臺使用注意事項1DJZ-III型電氣控制與繼電保

10、護教學試驗臺的工作電流和工作電壓不得超過允許值。實驗電流較大時，不得長期工作。2實驗前檢查所有刀閘應在斷開位置，電源信號燈均熄滅，此時才能接線。3接線過程中密切注視刀閘位置，以防誤操作引起事故。4接線完畢，要由另一人檢查線路。5實驗中不允許帶電改接線路。6實驗過程中沒有使用的CT，其二次側應該短路。實驗一常規(guī)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

11、電器的類型與原理繼電器是電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護的主要元件，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(tǒng)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。2、電磁型繼電器的構成原

12、理IKA34Fa56127圖2-1 DL系列電流繼電器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。（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2-1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所組成。當線圈中通過電流I時，鐵心中產生磁通，它 通過由鐵心、空氣隙和

13、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 （2-1）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（2-1）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

14、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必須大于彈簧及摩擦的反抗力矩之和(Ms+M)。所以由式（2-1）得到繼電器的動作條件是：（2-2）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（2-2）中用IOP代替IKA并取等號，移項后得：（2-3）從式（2-3）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

15、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 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（2-4）中，用Ire代替IKA并取等號且移項后得：（2-5）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IOP>Ire，因而Kre<1。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

16、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。繼電器的平均電磁力，因而它的動作情況取決于系統(tǒng)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

17、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)缺點和DL系列電流繼電器相同。它們都是觸點系統(tǒng)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。（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

18、時間繼電器的額定動作電壓。時間繼電器的電磁系統(tǒng)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，因此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

19、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。實驗電路原理圖如圖2-2所示：A220VKA+-RTY130W 5A 2A圖2-2 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，使調壓器輸出指示為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

20、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（2）至（4），測三組數據。 （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2-1 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

21、間測試實驗電流繼電器動作時間測試實驗原理圖如圖2-3所示：220VKABK停止A多功能表啟動TY1圖2-3 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

22、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表2-2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2-2中。表2-2 電流繼電器動作時間測試實驗數據記錄表I1.2A1.5A1.8A2.4A123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2-2。（8）實驗完成后，使調壓器輸出電壓為0V，斷開所有

23、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圖2-4所示：220VKV+-TY1150VV圖2-4 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

24、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2-3中。表2-3 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

25、繼電器特性測試實驗電路原理接線圖如圖2-5所示：圖2-5 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

26、）和（3），測量三次，將測量時間值記錄于表2-4中，且第一次動作時間測 量不計入測量結果中。表2-4 時間繼電器動作時間測試整定值123平均誤差變差T/ms（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2-6 過電流保護實驗原理接線圖實驗步驟如下：圖2-6為多個繼電器配合的過

27、電流保護實驗原理接線圖。按圖接線，將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。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。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。（各電源對應指示燈均亮。）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

28、直流電源開關，最后斷開單相電源開關和三相電源開關。4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）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？實驗二LCD-4差動繼電器特性實驗1實驗目的掌握整流型LCD-4型差動繼電器的工作原理、結構、特點和實驗調試方法。2LCD-4型差動繼電器簡介12R5R63LBDKB15C3C1L1C6W2L2C4C

29、5R142Dwy220kV791011141719R36BZ4BZ3BZ1Dwy5BZR13R41QP2123132462LBR2R1C27BZR122BZ1BZR7R8W1C7JH1LB82QPR9R10R11W3ZJ2C83DWY 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3-1所示。圖3-1 LCD-4差動繼電器原理圖繼電器由差動元件和瞬動元件兩部分構成。差動元件由差動工作回路、諧波制動回路、比率制動回路、直流比較回路組成。差動回路是由差動工作回路和諧波制動回路串聯構成。差動工作回路由變流器1LB、m型低通濾

30、波器，它包括電感Ll、電容器C1和C2、整流橋1BZ等組成。m型低通濾波器使50Hz及以下的分量順利通過，100Hz諧波分量得到極大的抑制，其輸出通過整流橋1BZ加到直流比較回路作為工作量。諧波制動回路由帶氣隙非常小的電抗變壓器DKB、m型高通濾波器、整流橋2BZ所組成；其中m型高通濾波器是由電感L2、電容器C3、C4、C5所組成實現使100Hz以上分量順利通過，而對50Hz諧波分量極大的抑制，其輸出通過整流橋2BZ加到直流比較回路作為制動量，其諧波制動量的大小通過電位器w2進行調整。為了和時間特性配合，通常希望把諧波制動系數調整在0.20.25之間，一般不希望制動太強，為了適應各種不同涌流波

31、形考慮到由于繼電器靈敏度較高而在三相涌流中有一相涌流的二次諧波很小的情況下不誤動，故諧波制動回路通過端子(17、19)、(21、23)，把其它二相諧波量引來，通過整流橋5BZ、6BZ來制動本相；而本相諧波制動量通過端子(13，15)引出來去制動其他兩相。比率制動回路由變壓器2LB、3LB，整流橋3BZ、4BZ，穩(wěn)壓管1Dwy、2Dwy所組成。2LB、3LB帶有中心抽頭，其始端、末端分別接入兩側電流回路，中心抽頭接到差回路，其輸出接到整流橋3BZ、4BZ，作為制動量接到直流比較回路，穩(wěn)壓管1Dwy、2Dwy保證制動特性在56安培下無制動作用，而大于56安時，才實現制動功能，保證在短路故障電流較小

32、時，保證有較高的靈敏度。在兩個穩(wěn)壓管后接有電阻R4、R5、R6。通過切換片1QP實現0.4、0.5、0.6三種不同比率制動系數。比率制動特性如圖3-2所示。510203040510152025IresIop2.51Kyd=0.6Kyd=0.5Kyd=0.4圖3-2 j=0°時，比率制動特性由于每側CT變比不一致，引起的不平衡電流，是通過制造廠配套供給的專用自耦變流器進行補償消除的，故在LCD型繼電器內部沒有設置平衡繞組和平衡抽頭。直流比較回路由環(huán)流電阻R7、R8、極化繼電器JH、整定電阻R9、R10、R11，微調電位器W1所組成，其簡化圖如圖3-3所示。直流比較回路采用環(huán)流比較方式供

33、電給極化繼電器，使繼電器在較小的功耗條件下，獲得較高的靈敏度。通過切換片2QP切至不同的電阻值，繼電器可獲得1、1.5、2、2.5A四個不同整定值。為防止在較高的短路電流水平時，由于CT飽和高次諧波量增加，產生極大的制動力矩而使差動元件拒動，設置了瞬動元件，它由C6、整流橋7BZ、電位器W3、密封中間繼電器ZJ、穩(wěn)壓管3Dwy、4Dwy所組成。其定值大小通過電位器W3均勻調整，當短路電流達到410倍額定電流時，瞬動元件快速動作，穩(wěn)壓管34Dwy是提高繼電器返回系數用的。2Dwy1DwyR9R10R112QPJHW11BZR7R82BZ3BZ4BZR41QPW2R12R7R8JH1BZW12BZ

34、3、4BZ (b) （b）(a)圖3-3 直流比較回路簡化圖3實驗內容（1）熟悉LCD-4型差動繼電器的結構原理和內部接線，認真閱讀LCD-4型差動繼電器使用說明書。（2）繼電器的差動定值檢查。主要檢查差動繼電器的動作值1A、1.5A、2A、2.5A和測定動作時間。1）電流動作值檢查實驗步驟（1）按圖3-4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，ZNB多功能表不接入（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

35、關及直流電源和操作開關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）。圖3-4 差動繼電器動作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3-4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；指示燈的D1、D2懸空。（2）繼電器動作值壓

36、板放在1A位置，并調節(jié)好整定值。（3）拉開BK開關，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 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3-4接線，將繼電器端子、的連接片解開，動作信

37、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)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3-4接線，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調節(jié)，使動作電流為最小。（3）拉開BK開關，將多功能表復位，然后快速合上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）

38、，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3-4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I2為I2=(0.81)IN，讀取I2。（3）合K1，加電流I1使繼電器剛好動作，讀取I1；（4）減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；（6）計算諧波制動系數：Kresf=（7）Kresf應為0.150.25之間，若不符要求，可調節(jié)電位器W2。6）比率制動系數測量 實驗接線如圖3-5所示。KAA128641

39、02153TY1TY2圖3-5 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TY1為0。表2-14 比率制動系數測量實驗數據記錄表I2/A025671015Iop/AKres（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

40、中。（5）按下式計算制動系數：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。4思考題（1）LCD-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。（2）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？（3）差動保護中，為什么會出現不平衡電流？（4）詳細描述多種繼電器配合實驗的動作關系和返回關系。實驗三 電磁型三相一次重

41、合閘實驗一、實驗目的1熟悉電磁型三相一次自動重合閘裝置的組成及原理接線圖。2觀察重合閘裝置在各種情況下的工作情況。3了解自動重合閘與繼電保護之間如何配合工作。二、基本原理1DCH-1重合閘繼電器構成部件及作用運行經驗表明，在電力系統(tǒng)中，輸電線路是發(fā)生故障最多的元件，并且它的故障大都屬于暫時性的，這些故障當被繼電保護迅速斷電后，故障點絕緣可恢復，故障可自行消除。若重合閘將斷路器重新合上電源，往往能很快恢復供電，因此自動重合閘在輸電線路中得到極其廣泛的應用。在我國電力系統(tǒng)中，由電阻電容放電原理組成的重合閘繼電器所構成的三相一次重合閘裝置應用十分普遍。圖4-1為DCH-1重合閘繼電器的內部接線圖。K

42、AM3KAM1KT21KAMIKAM424317RHL53RVKAM686R4R75RKT10KAM212CKT1圖4-1 DCH-1型重合閘繼電器內部接線圖繼電器內各元件的作用如下：（1）時間元件KT 用來整定重合閘裝置的動作時間。（2）中間繼電器KAM 裝置的出口元件，用于發(fā)出接通斷路器合閘回路的脈沖，繼電器有兩個線圈，電壓線圈（用字母V表示）靠電容放電時起動，電流線圈（用字母I表示）與斷路器合閘回路串聯，起自保持作用，直到斷路器合閘完畢，繼電器才失磁復歸。（3）其他用于保證重合閘裝置只動作一次的電容器C。用于限制電容器C的充電速度，防止一次重合閘不成功時而發(fā)生多次重合的充電電阻器4R。在

43、不需要重合閘時（如手動斷開斷路器），電容器C可通過放電電阻6R放電。用于保證時間元件KT的熱穩(wěn)定電阻5R。用于監(jiān)視中間元件KAM和控制開關的觸點是否良好的信號燈HL。用于限制信號燈HL上電壓的電阻17R。繼電器內與KAM電壓線圈串聯的附加電阻3R（電位器），用于調整充電時間。由于重合閘裝置的使用類型不一樣，故其動作原理亦各有不同。如單側電源和兩側電源重合閘，在兩側電源重合閘中又可分同步檢定、檢查線路或母線電壓的重合閘等。2重合閘的動作原理現以圖4-2為例說明重合閘的工作過程及原理，圖中觸點的位置相當于輸電線路正常工作情況，斷路器在合閘位置，輔助觸點QF1斷開，QF2閉合。DCH-1中的電容C經

44、按鈕觸點SB1（EF）和電阻4R已充電，整個裝置準備動作，裝置動作原理分幾個方面加以說明。（1）斷路器由保護動作或其他原因（觸點1KAM閉合）而跳閘 此時斷路器輔助觸點QF1返回，中間繼電器9KAM起動（利用10R限制電流，以防止斷路器合閘線圈KC(L)同時起動）其觸點閉合后，起動重合閘裝置的時間元件KT經過延時后觸點KT1閉合，電容器C通過KT1對KAM（V）放電。KAM起動后接通了斷路器合閘回路（由SB(EF)KAM1KAM(I)KSXB11KAM2KC(L)QF1）KC(L)通電后，實現一次重合閘，與此同時，信號繼電器KS發(fā)出信號，由于KAM(I)的作用，使觸點KAM1、KAM2能自保持

45、到斷路器完成合閘，其觸點QF1斷開為止。如果線路上發(fā)生的是暫時性故障，則合閘成功后，電容器自動充電，裝置重新處于準備動作的狀態(tài)。（2）如果線路上存在有永久性故障 此時重合閘不成功，斷路器第二次跳閘，9KAM與KT仍同前而起動，但是由于這一段時間是遠遠小于電容器充電到使KAM（V）起動所必需的時間（1525s）因而保證了裝置只動作一次。（3）重合閘裝置中間元件的觸點KAM1發(fā)生卡住或者熔接，為了防止在這種情況下斷路器多次合閘到永久性故障的線路上去，用中間繼電器11KAM，因為斷路器合閘于永久性故障時，觸點1KAM再次閉合跳閘回路（由1KAM11KAM(I)QF2KT(R)）11KAM(I)起動，

46、如果KAM1已熔接或卡住，則中間繼電器通過11KAM（V）自保持，并通過11KAM3發(fā)出信號，其動斷觸點11KAM2斷開了合閘線圈回路，從而防止了斷路器多次合閘。圖4-2 單端供電的一次重合閘原理接線圖+-1KAMCSBAC11KAMIKT(R)QF29KAM10RR11KAM3接信號SBAB11KAM2KC(L)QF111KAMV11KAM1XB接信號KS1KAMIKAM3KAM12KAM44保護加速17RHLKAM21210119KT1KAMV53R66R34R8KTKT25R79KAMAABC+EFEFSBSBDCH-1（4）手動跳閘 當按下SB(AC)，斷路器跳閘。由于SB(EF)已斷

47、開，切斷了裝置的起動回路，避免了斷路器發(fā)生合閘。（5）手動合閘 （在投入前應先將裝置中電容器C放電完畢）當按下SB，接通電容器C的充電回路（由SB(EF)4R）此時如果在輸電線路上存在有永久性故障，則斷路器很快又被切除，因為電容器來不及充電到使KAM（V）起動所必需的電壓，從而避免了斷路器發(fā)生合閘。當用于雙端供電的一次重合閘裝置時，應該在回路中串入檢查同期及檢查無壓的接點。3自動重合閘之前加速保護動作自動重合閘前加速保護動作簡稱為“前加速”。其意義可用圖4-3所示單電源輻射網絡來解釋。圖中每一條線路上均裝有過流保護，當其動作時限按階梯形選擇時，斷路器1DL處的繼電保護時限最長。為了加速切除故障

48、，在1QF處可采用自動重合閘前加速保護動作方式。即在1QF處不僅有過流保護,還裝設有能保護到L3的電流速斷保護I和自動重合閘裝置ARV.這時不論是在線路L1、 L2或L3上發(fā)生故障，1QF處的電流速斷保護都無延時地斷開斷路器1QF，然后自動重合閘裝置將斷路器重合一次。如果是暫時性故障，則重合成功，恢復正常供電。如果是永久性故障，則在1QF重合之后，過流保護將按時限有選擇性地將相應的斷路器跳開。即當K3點故障時，由3QF的保護跳開3QF；若3QF保護拒動,則由2QF保護跳開斷路器2QF?！扒凹铀佟狈绞街饕糜?5千伏以下的網絡。1QFARVItIL12QFItL23QFItL3圖4-3 重合閘前

49、加速保護動作的原理說明圖4自動重合閘后加速保護動作重合閘后加速保護動作簡稱為“后加速”。采用這種方式時，就是第一次故障時，保護按有選擇性的方式動作跳閘。如果重合于永久故障，則加速保護動作，瞬時切除故障。采用“后加速”方式時，必須在每條線路上都設有選擇性的保護和自動重合閘裝置。如圖4-4所示，當任一線路上發(fā)生故障時,首先由故障線的選擇性保護動作將故障切除,然后由故障線路的ARV進行重合,同時將選擇性保護的延時部分退出工作.如果是暫時性故障,則重合成功,恢復正常供電.如果是永久性故障,故障線的保護便瞬時將故障再次切除。1QFARVIt2QFIt3QFIB1tARVARV圖4-4 重合閘后加速保護動

50、作的原理說明圖在35千伏以上的高壓網絡中，由于通常都裝有性能較好的保護(如距離保護等)，所以第一次有選擇性動作的時限不會很長(瞬動或延時0.5秒)，故“后加速”方式在這種網絡中廣泛采用。5斷路器防止“跳躍”的基本概念DJZ-型試驗臺的跳閘回路原理圖如圖4-5所示。當斷路器合閘后，如果由于某種原因造成控制開關K2的觸點或自動裝置的觸點5KM2未復歸，此時如發(fā)生短路故障，繼電保護動作使斷路器跳閘，則會出現多次的“跳合”現象，此現象稱為“跳躍”，所謂防跳就是采取措施防止斷路器出現多次跳合現象的發(fā)生。防止跳躍采取的措施是增加一個防跳中間繼電器3KM，它有兩個線圈，一個電流啟動線圈串于跳閘回路中，另一個

51、是電壓自保持線圈，經過自身的常開觸點并聯于合閘接觸器中，此外在合閘回路上還串接了一個3KM的常閉觸點。-2KOJ103KMK21KM1J7K1+4KM4KM15KM34KM21KMJSK4KM31KS1KA13KA15KA12KS1KT4KA16KA12KA12KMK23KM1J92KO3KM23KMFTK5KM5KM22KM13KTK2RC3KT15KM直流電源手動跳閘及重合閘前后加速保護動作手動合閘及重合閘動作說明：K2:手動分合閘J9:合閘繼電器J10:跳閘繼電器J11:擴展模擬斷路器1KO1KM:常規(guī)保護中間繼電器出口2KM:重合閘輸入信號的中間繼電器3KM:模擬短路器防止“跳躍”的防跳繼電器4KM:重合閘加速繼電器5KM:發(fā)出重合脈沖中間繼電器（重合閘內部）KA:常規(guī)電流繼電器KT:常規(guī)時間繼電器KS:常規(guī)信號繼電器C:重合閘充電電容R:重合閘放電電阻1KJ43 4431 3