电力系统运行与保护实验指导书-继电保护部分30140.pdf

电力系统运行保护实 验 指 南 继 电 保 护 部 分 目录 目录.0 实验笔记.2 实验 1 常规继电器特性 实验.3 第 1 部分：电流、电压、时间继电器特性实验.3 第二部分：中间，负序，功率方向继电器特性实验.12 实验2 输电线路电流电压常规保护实验.23 实验3 输电线路电流电压微机保护实验.29 附件一：ZNB-智能多功能仪表使用说明.37 附录二：微机保护装置的使用方法.40 实验笔记 实验是教学的重要环节之一。通过实验，可以巩固和丰富所学的理论知识，在实验中发现和讨论新的问题；培养踏实、科学、严谨的工作作风；并进一步培养实验技能以帮助学生。为以后的工作打好基础。为保证实验的正常顺利进行和实验教学的质量，实验者应遵守以下规定：1.做实验前的全面预习，明确实验的目的、要求、方法和步骤。2、通电前，必须由老师检查电路接线，确认无误后才能进行通电实验。3.爱护电脑和实验设备，在没有弄清楚如何使用之前不要随便使用。4、在实验过程中随时注意观察现象。如果出现故障或异常（保险丝熔断、仪表指示异常、电路冒烟等），必须立即断开电源并通知老师。5、对违反操作规程，损坏仪器、设备、工具及部件的，应查明原因，情节严重的，按学校有关规定给予赔偿。6.始终保持实验室安静整洁，不要在房间内制造噪音、玩耍或走动。7、实验结束后，应先断开各仪器的电源开关，再断开实验台上的电源开关。归还所有设备、电线、座椅等，整理好，清洁后经许可离开。实验-常规继电器特性实验 第 1 部分：电流、电压、时间继电器特性实验 一、实验目的 1）了解继电器的基本分类方法和结构。2）熟悉几种常见继电器的组成原理，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等。3）学会调整和测量电磁继电器的动作值、返回值和计算返回系数。4）测量继电器的基本特性。5）学习和设计各种继电器配合实验。二、继电器的种类及原理 继电器是电力系统中常规继电保护的主要部件。继电器种类繁多，原理和功能各不相同。1)继电器的分类 继电器按其反应的物理量不同可分为带电和不带电两种。有气体继电器、速度继电器等，属于非电；反应电的种类很多，一般分为以下几种：(1)按结构原理分为：电磁式、感应式、整流式、晶体管式、微机式等。(2)按继电器反射的电的性质，可分为：电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器、频率继电器等。(3)按继电器的功能分为：启动动作继电器、中间继电器、时间继电器、信号继电器等。近年来，微机保护在电力系统中得到广泛应用，整流式和晶体管式继电器以及感应式和电磁式继电器的使用已经减少。2）电磁继电器的组成原理 继电保护中常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、信号继电器、阻抗继电器、功率方向继电器、差动继电器等。下面简单介绍常用的IKA 3 4 5 6 1 2 7 图1-1 DL系列电流继电器 电磁继电器的组成和原理。(1)电磁电流继电器 电磁继电器的典型代表是电磁电流继电器，它既是实现电流保护的基本元件，又是一种响应故障电流增大而自动动作的电器。下面通过对电磁电流继电器的分析，介绍一般电磁继电器的工作原理和特点。图6-1为DL系列电流继电器结构图，由固定触点1、活动触点2、线圈3、铁芯4、弹簧5、转舌6和限位器7组成。当线圈过电流I KA时，铁芯内产生磁通，通过铁芯、气隙和转动舌片组成的磁路对舌片进行磁化，产生电磁力Fe，形成一对力偶。这对力偶形成的电磁力矩会使转动舌片沿磁阻减小的方向（即顺时针）转动，从而使继电器触点闭合。电磁力 Fe 与磁通量 的平方成正比，即 F e 1K 2 其中=CKAKARNI 所以2221CKAKAeRNIKF 式中，KAN继电器线圈的匝数；CR磁通量 通 过的磁路的磁阻。分析表明，电磁力矩Me等于电磁力F e与转舌力臂的乘积KAl，即 222221KAKAcKAKAKAeeIKIRNlKlFM(1-1)式中，K 2是与磁阻、线圈匝数和转舌力臂有关的系数，2212CKAKARNlKK。由式（1-1）可知，作用在转舌上的电磁力矩与继电器线圈中电流I KA 的平方成正比。因此，Me不随电流方向变化。因此，电磁结构可制成交流或直流继电器。除电流继电器外，还有采用电磁结构的电压继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器。为了使继电器工作（衔铁保持，触点闭合），其平均电磁转矩Me 必须大于弹簧和摩擦的阻力转矩之和 (M s+M)。因此，由公式（1-1）得到的继电器动作条件为：MMIRNKlMSKACKAKAe2221(1-2)当I KA达到一定值时，上述公式成立，继电器动作。能使继电器动作的最小电流称为继电器动作电流，用I OP表示。式(1-2)中，用I OP代替I KA并取等号。转换术语后，我们得到：KASKACOPlKMMNRI1(1-3)由式（1-3）可知，I OP可以通过以下方法进行调整：N KA继电器线圈；(2)改变弹簧的反作用力矩Ms；可以引起磁阻R C变化的气隙。当I K A减小时，已启动的继电器在弹簧力的作用下回到起始位置。为了使继电器返回，弹簧的作用力矩M s必须大于电磁力矩Me和摩擦力的作用力矩 M。继电器的返回条件为：MIRNlKMMMKACKAKAeS2222(1-4)当I K A减小到一定值时，上述公式成立，继电器返回。能使继电器返回的最大电流称为继电器的返回电流，用I re表示。式(1-4)中，将I KA替换为I re，取等号，移项得：KASKACrelKMMNRI2(1-5)返回电流I re到工作电流I OP称为返回系数K re，即K re=I re/I OP。由于响应电流的增加而动作的继电器是I OP I re，因此K re 1。对于不同结构的继电器，Kre是不同的，在 0.1 到 0.98 之间变化很大。(2)电磁电压继电器 电压继电器的线圈通过电压互感器与系统电压Us相连，线圈中的电流为rrrZUI 式中：Ur施加在继电器线圈上的电压，等于Us/n pT（n pT为电压互感器的变比）；Z r-继电器线圈的阻抗。继电器的平均电磁力22sreUKKIF及其行为取决于系统电压U s。我国工厂生产的DY系列电压继电器的结构与DL系列电流继电器的结构相同。它的线圈由温度系数小的线材（如康铜线）制成，线圈电阻大。DY系列电压继电器分为过电压继电器和低压继电器两种。过电压继电器动作时，衔铁保持，返回时，衔铁释放；而低压继电器则相反，动作时衔铁释放，返回时衔铁保持。即过压继电器的工作电压等于低压继电器的返回电压；过压继电器的返回电压相当于低压继电器的工作电压。因此，对于过电压继电器，K re 1。DY系列电压继电器的优缺点与DL系列电流继电器相同。它们都是不完善的接触系统，电流大时可能会发生振动。触点容量小，不能直接跳闸。(3)时间继电器特性 时间继电器用于在继电保护和自动装置中建立所需的时间延迟。时间继电器要求时间的准确性，动作时间不应随着运行中工作电压可能的波动而变化。电磁时间继电器由驱动时钟延迟机构的电磁机构组成。电磁启动机构采用螺线管线圈结构，线圈可采用直流或交流电源供电，但大多采用直流电源供电。其电磁机理与电压继电器相同，不同之处在于其线圈通电时，其触点要经过一定的延时才会动作，施加在其线圈上的电压始终为时间继电器的额定工作电压.时间继电器的电磁系统不需要很高的返回系数。因为继电器的返回是由保护装置启动机构完成的，以去除其线圈上的所有电压。(4)中间继电器的特性 中间继电器的作用是：在继电保护接线中，用来增加接点数量和接点容量，以达到必要的延时，以满足保护装置的需要。它本质上是一个电压继电器，但触点数量多，容量大。为保证中间继电器在工作电源电压降低时仍能可靠工作，中间继电器的可靠工作电压只需达到额定电压的70%，瞬时中间继电器的固有动作时间不应超过 0.05 秒。(5)信号继电器特性 信号继电器在保护设备中用作整个设备组或单个组件的动作指示器。根据电磁原理构成的信号继电器，当线圈通电时，衔铁吸合，信号下降（指示灯亮），触点闭合。断电时，有的需要手动复位，有的需要电复位。信号继电器有电压启动和电流启动两种。三、实验内容 1）电流继电器特性实验 电流继电器动作，返回电流值测试实验。实验电路原理图如图1-2所示：图1-2 电流继电器动作电流值测试实验示意图 A 220V KA+TY1 30 5A 2A 实验步骤如下：(1)按图接线，将电流继电器的动作值设为1A，检查调压器输出指示为0V，并将滑线电阻的滑触头置于中间位置。(2)检查电路无误后，先打开三相电源开关（相应指示灯亮），再打开单相电源开关和直流电源开关。(3)缓慢调节电压调节器，使电流表读数缓慢上升，记录继电器刚动作时（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。(4)继电器动作后，调节电压调节器使电流值平稳下降，记下继电器返回时（指示灯XD1灭）时的最大电流值，即为返回值。(5)重复步骤(3)到(4)测量三组数据。(6)实验完成后，将稳压器的输出设置为0V，并断开所有电源开关。(7)分别计算动作值和返回值的平均值，即电流继电器的动作电流值和返回电流值。(8)计算设定值的误差、变异和返回系数。误差=动作最小值-设定值/设定值 变化=动作的最大值-动作的最小值/动作的平均值100%回报系数=回报平均值/动作平均值 表1-1 当前继电器动作值、返回值测试数据记录表 动作值/A 返回值/A 1 2 3 平均值 错误 设定值 I zd 变化 回报系数 2）电流继电器动作时间测试实验 电流继电器动作时间测试实验示意图如图1-3所示：图1-3 电流继电器动作时间测试实验电路示意图 220V KA 停止 A 多功能表 启动 TY1 实验步骤如下：(1)按图接线，将电流继电器的常开触点接到多功能表的“输出2”和“公共线”，将开关 BK的一个支路接到“输入 1”和多功能仪表的“”。“公共线”，使稳压器的输出为 0V，将电流继电器的动作值设置为 1.2A，并将滑动电阻的滑动触点置于其中间位置。(2)检查电路无误后，先打开三相电源开关，再打开单相电源开关。（3）打开多功能仪表电源开关，使用其计时功能（对应“时间”指示灯），将工作模式选择开关置于“连续”位置，按“清除”按钮清除多功能仪表显示。(4)缓慢调整稳压器，使输出电压匀速上升，使加到继电器的电流为 1.2A。（5）先打开刀开关（BK），将多功能表复位使其显示为零，然后快速关闭BK，多功能表显示的时间为动作时间，时间测量值记录在表 1-2 中。(6)重复步骤(5)的过程，测量三组数据，计算平均值，将结果填入表1-2。表 1-2 电流继电器动作时间测试数据记录表 我 1.2A 1.5A 1.8A 2.0A 1 2 3 平均 1 2 3 平均 1 2 3 平均 1 2 3 平均 吨/毫秒 (7)先重复步骤(4)，使加到继电器的电流分别为1.5A、1.8A、2.4A，然后重复步骤(5)、(6)，测量此时的继电器动作时间，比较实验结果。记录在表 1-2 中。(8)实验完成后，将稳压器的输出电压设置为0V，并断开所有电源开关。(9)分析四种电流条件时读数是否相同，为什么？3）电压继电器特性实验 电压继电器动作及返回电压值测试实验（以低压继电器为例）。低压继电器动作值测试实验电路原理图如下图1-4所示：图1-4 低压继电器动作值测试实验电路示意图 220V KV+TY1 150V V 实验步骤如下：(1)按图接线，检查电路无误后，将低压继电器的动作值设为60V，使稳压器输出电压为0V，接通三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关（对应指示灯亮），则动作信号灯XD1亮。(2)调整稳压器的输出，使其电压从0V缓慢上升，直到低压继电器的常闭触点打开（XD1熄灭）。（3）调节电压调节器使电压缓慢下降，记录继电器刚动作时（动作信号灯XD1刚亮）时的最大电压值，即动作值，记录数据见表1-3.表1-3 低压继电器动作值、返回值测试数据记录表 动作值/V 返回值/V 1 2 3 平均值 错误 设定值U set 变化 回报系数 (4)继电器动作后，慢慢调整稳压器，使输出电压平稳上升，记录继电器常闭触点刚打开，XD1刚熄灭时的最小电压值，即为继电器的返回值。中继。(5)重复步骤(3)和(4)测量三组数据。分别计算动作值和返回值的平均值，即低压继电器的动作值和返回值。(6)实验完成后，将稳压器的输出调到0V，断开所有电源开关。(7)计算设定值的误差、变异和返回系数。4）时间继电器特性测试实验 时间继电器特性测试实验电路原理接线图如图1-5所示：图1-5 时间继电器动作时间测试实验电路示意图 实验步骤如下：220V KT 停止 多功能表 启动+(1)按图连接电路，将时间继电器的常开触点接到多功能表的“输入2”和“公共线”，将开关BK的一个支路接到“输入多功能表的“1”和“公共线”，调整时间设定值，将静触点时间设定指针对准刻度中心，例如可以对准2秒位置.（2）打开三相电源开关，打开多功能表的电源开关，使用其测时功能（对应的“时间”指示灯亮），设置测时工作模式选择开关将多功能表调到“连续”位置，按“清除”。“归零”按钮清除万用表显示。(3)断开BK开关，合上直流电源开关，然后快速合上BK，通过快速加压测量动作时间。(4)重复步骤(2)和(3)，测量3次，将测量时间值记录在表1-4中，第一次动作时间测量不计入测量结果。表1-4 时间继电器动作时间测试 设定值 1 2 3 平均 错误 变化 吨/毫秒 (5)实验完成后，关闭所有电源开关。(6)计算动作时间误差。5)试验各种继电器(1)过流保护实验 本实验由电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、电压调节器、滑线变阻器组合组成过流保护。要求电流继电器动作时，启动时间继电器延时，一定时间后，启动信号继电器发出信号，中间继电器跳闸（指示灯亮）。图1-6 过流保护实验原理接线图 实验步骤如下：图1-6为多继电器过流保护实验原理接线图。按图接线，将调压器的输出设为0V，将滑线变阻器的滑触头置于中间位置。实验开始后，可以通过改变滑线变阻器的阻值来改变流入继电器的电流大小。将电流继电器动作值设置为 2A，将时间继电器动作值设置为 2.5 秒。检查后，依次打开三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。A KA+a o 220V KT+-KS-KM+-A B 调整单相稳压器的输出电压，逐渐增大电流。当电流表的电流在1.8A左右时，停止调节单相调压器，慢慢调整滑线电阻滑动触点的位置，使电流表的值增大。直到信号指示灯亮起。仔细观察各种继电器的动作关系。调整滑线变压器的滑触头，使电流逐渐减小，直至信号指示灯熄灭。仔细观察各种继电器的返回关系。实验结束后，将稳压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源开关。(2)低压闭锁过流保护实验 过流保护是根据避免可能的最大负载电流来设置的，而且起始值比较大，往往不能满足灵敏度的要求。为此，可采用低压启动过流保护来提高保护的灵敏度。图1-7 低压闭锁及过流保护实验原理接线图 实验步骤如下：图1-7为多继电器低压闭锁过流保护实验原理接线图。，试验台上单相调压器TY 2 输出端的接线方法同上实验电流环的接线方法；单相调压器TY 1的输出端a和0接电压继电器B的线圈端A，并并联一个交流电压表。将电流继电器设置为 1 A，将电压继电器设置为 60 V。检查后，依次打开三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。先调整TY 1使电压表读数为50V；再调整TY2，逐渐加大电流使电流表读出表1-5给定值，再调整TY1使稳压器输出电压降低至表1-5给定值。观察各种继电器的动作关系，分析给定电压、电流值下信号指示灯的亮灭。您还可以设置实验的电压和电流值。实验完成后，注意将稳压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源开关。表1-5 低压闭锁和过流保护实验数据记录 我/一个 U/V 动作信号灯亮灭 0.5 70 1.5 60 1.5 30 四、思考题(1)电磁式电流继电器、电压继电器和时间继电器在结构上有何异同？A KA+KV1 a o 220V KT+-KS-KM+-A B KV2(2)电流继电器和电压继电器的返回系数如何调整？(3)电磁式电流继电器的动作电流与哪些因素有关？(4)过压继电器和低压继电器有什么区别？(5)为什么时间继电器的测试不计入整定后第一次测量的动作时间？(6)为什么电流继电器对应不同的动作电流，在相同的整定值下动作时间不同？(7)用实验详细描述各种继电器的动作关系和返回关系。第二部分：中间、负序、功率方向继电器的特性实验 一、实验目的（1）熟悉中间继电器的结构、功能和工作原理；掌握调节中间继电器以匹配中间继电器的动作值、返回值、保持值、动作时间和返回时间的实验方法；（2）熟悉DY-4型负序电压继电器的结构、功能及工作原理；掌握DY-4型负序电压继电器电气特性的检验方法。（3）熟悉LG-11功率方向继电器的结构、功能及工作原理；掌握LG-11功率定向组电器电气特性的检验方法。二、实验内容(1)电磁中间继电器的电气特性测试(1)极性测试 对于两个以上线圈的继电器，在新安装或线圈重绕后，应检查各线圈极性标记的正确性。极性测试接线如图1所示。测试电源可以是1.5V干电池。如果刀的开关闭合，毫伏表的指针会向前偏，刀开关打开时，会反转。表的正极端子极性相同，反之亦然。继电器的线圈极性应符合制造商的规范。在继电器保持值验证期间也可以识别线圈极性。(2)动作值和返回值测试 1）打开电源开关，调整压敏电阻R，给继电器脉冲加上电压（或电流），记录使继电器衔铁完全吸合的最低电压（或电流）值，即动作值。如果衔铁动作慢或拉不到底，声音不清脆等，应加大电压（或电流）测试。2）调节可变电阻R，使电压（或电流）上升到继电器的额定电压（或电流），然后逐渐减小输入量，测试能使衔铁产生的最大电压（或电流）继电器返回初始位置，即继电器的返回值。3）重复测试3次，得到动作值和返回值的平均值。继电器的工作电压一般不应大于该电压，NU%70工作电流不应大于其额定电流%80。中间继电器的返回值一般不小于其额定值的 5%。测量次数 1 2 3 平均 行动价值 返回值 图 2(a)检查工作电流和返回电流接线图 图 2(b)检查工作电压和返回电压接线图(3)保持值测试 电压动作电流保持中间继电器 1)打开开关1QK,2QK,1R将继电器动作线圈的电压调到额定值,继电器应动作。2）调整R2，使保持线圈的电流也达到其额定值，然后断开2QK，此时继电器应自保持。3)调整2R使保持线圈的电流逐渐减小直至继电器返回，并记录返回值。打开它2QK，将保持线圈的电流调整2R到略大于返回值，然后断开2QK。如果继电器可以自保持，则电流为最小保持值；否则，增加电流以测量继电器可以自保持的最小电流。测量次数 1 2 3 平均 保持价值 当前工作电压保持中间继电器 1)打开开关1QK,2QK,3QK调节2R继电器动作线圈电流至额定值，继电器应动作。2)调节R1，使保持线圈的电压也达到其额定值，然后断开3QK，此时继电器应自保持。3）调整1R使保持线圈的电压逐渐降低，直至继电器返回，并记录返回值。接通2QK,3QK,调节1R使保持线圈的电压略大于返回值,然后断开2QK,3QK,如果继电器能自保持,电压为最小保持值;否则，增加电压以测量继电器可以自保持的最小电压。测量次数 1 2 3 平均 保持价值 继电器的保持电流不应大于NI%80该值，保持电压不应大于该值NU%70。图3 电流和电压保持中间继电器检查接线(2)电磁负序电压继电器的电气特性测试 图4 DY-4型负序电压继电器部分接线图 设定点负序电压动作值和返回值检查 1.实验接线 2.实验步骤 模拟相间短路方法试验时，工作电压应为3负序工作线电压的倍数。模拟的方法是将模拟短路的继电器的两相端子短接，在非故障相端子之间施加单相电压。DY-4型负序电压继电器加单相交流电压，用单相法检验。故障类型 端子连接方式 AB短路、BC短路、CA 短路、上述连接方式分别模拟了 AB 和 BC。对于CA的三种模式的两相短路，实测动作值与整定值的误差不应超过3%，返回系数不应小于0.8。由于执行器的刻度值是指滤波器输入端负序相间电压的动作值U 3，所以在单相法检测时，需要2倍刻度的电压应加上值，即3U DZ(3)，如下表所示：执行器刻度值（伏特）6 7 8 9 10 11 12 3U DZ(3)(伏特)10.4 12.13 13.86 15.57 17.3 19.03 20.76 LG-11型功率方向继电器的电气特性测试 LG-11型功率继电器用于相间短路保护，用作功率方向的判断元件。继电器的原理电路图如下图所示。(a)交流电路图 (b)直流电路图 45 30 5 6*BZ1 BZ2 7 8*W1 W2 W3 W4 W2 W3 W1 DC1 Um Im R1 R2 R5 c5 11 12 JJ R5 BZ2 9 10 2QF R6 C2 C4 C3 mymkUKIKmymkUKIKBZ1 图1 LG-11功率方向继电器原理接线图 1)功率方向继电器的电压爬电现象检验实验 LG-11功率方向继电器的实验原理接线如图2所示。图中380V交流电源经三相自动调压器、移相器和压敏电阻调节后，电源电压线圈方向继电器从bc相输入，A相电流输入到继电器的电流线圈。请注意，多功能表具有相同的名称末端方向。图2 LG-11功率方向继电器实验原理接线图 实验步骤如下：（1）熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线和ZNB-型智能多功能仪表的操作方法和测试原理。仔细阅读LG-11功率方向继电器原理图和实验原理接线图，在实验原理接线图上画出功率方向继电器LGJ中的接线端子号和所需测量仪表的连接方法。(2)按实验原理电路图接线。(3)调节三相调压器和单相调压器，使输出电压为0V，操作开关BK闭合，移相器调到0度，滑线电阻的滑动触点移动到中间位置。(4)合上三相电源开关和单相电源开关。(5)打开多功能表的电源开关，将其功能选择开关拨到测相位置（“相位”指示灯亮），将相位频率测量单元的开关拉到“外接”位置频率”的位置。(6)调节三相调压器使移相器输出电压为50V，调节单相调压器使电流表读数为1A，观察分析多功能一体机的读数是否米是正确的。如果不正确，说明输入电流和电压相位不正确，分析原因并纠正。(7)多功能表读数正确时，三相稳压器和单相稳压器的输出均为0V，单相电源开关断开。检查功率继电器是否有爬行现象。电压蠕变测量：将移相器调整到灵敏角位置；打开电流回路，给电压回路加110V；用万用表测量极化继电器JJ线圈的和A B C O 移 相 器 多功能表 b c 三 相 调 压 器 220 TY 1 30/5A 2A A V a 0 端子之间的电压，如果小于0.1V，则说明无电压蠕变。电流爬行测量：将移相器调整到灵敏角位置；打开电压回路，将电流回路的电流调整到额定电流的10倍，使之突然加或减，观察继电器的动、合触点不应有瞬时动作。2）。用实验方法测量LG-11型功率方向继电器的角度特性Upu=f()，并测试最大敏感角度。实验步骤如下：(1)按图2所示原理接线图接线。将灵敏角开关置于-30 位置，闭合操作开关BK。(2)检查电路无误后，打开三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(3)调整单相电压调节器和R1，使电流表读数为1A，保持电流值不变。(4)调整三相稳压器的输出电压，使电压表读数为50V。(5)调整移相器，在电压给定值的条件下改变所加继电器电流和电压的相位角，测量作用区的边界角1（正角）和2（负角），即使你找到了继电器动作的两个临界角1和2（动作信号灯从关闭到打开），将测量数据记录在表1中。1、当给定电压为30、20、10等时使继电器动作，2、将数据记录在表1中。(7)实验完成后，将稳压器的输出设置为0，并断开所有电源开关。(8)计算221sen继电器最大灵敏角的最大灵敏角和作用面积，作用面积=|1|+|2|，画出角度特性曲线，并标出作用区域。表 1 角度特性U pu=f()实验数据记录表 U/V 50 30 20 10 5 1/度 2/度 U pu=f(I r)和功率方向继电器的最小工作电压通过实验确定如下：(1)调整功率方向继电器的角度=-30，调整移相器使=sen，保持不变。(2)实验接线同图2，检查接线后，合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(3)将电压表的读数调整到表 2 中的给定值。(4)调整单相调压器的输出，改变继电器输入电流的大小，记录继电器动作时此时电流表的读数。(5)在关键步骤(3)和(4)中，依次给定不同的电压时，找出使继电器动作的对应电流值(指示灯由灭到亮)，记录在表中2.注意找到使继电器工作的最小电压和电流。(6)实验完成后，将所有稳压器的输出电压设置为0V，并断开所有电源开关。(7)画出Upu=f(Ir)特性曲线。表2 伏安特性U pu=f(I r)实验数据记录表 U pu/V 10 5 2 1.5 _ 1 0.5 我/A (4)LCD-4差动继电器特性实验 LCD-4差动继电器用于电力变压器的差动保护。差动继电器的结构原理接线如图2-26所示。LCD-4差动继电器原理图 1)检查当前运行值的实验步骤（1）按图接线，将差动继电器的端接到指示灯电路的D2端；继电器端接指示灯电路的D1端，端与端短接，ZNB多功能表不接。输入（即公共端，输入2悬空）。12 R5 R6 3LB DKB 15 C3 C1 L1 C6 W2 L2 C4 C5 R14 2Dwy 220kV 7 9 10 11 14 17 19 R3 6BZ 4BZ 3BZ 1Dwy 5BZ R13 R4 1QP 21 23 12 4 6 2LB R2 R1 C2 7BZ R12 2BZ 1BZ R7 R8 W1 C7 JH 1LB 8 2QP R9 R10 R11 W3 ZJ2 C8 3DWY 4DWY ZJ 5 1 JH Z J3 LP C9 R15 注意：接线时，指示灯和ZNB多功能表不能同时接继电器端子和，否则会损坏ZNB多功能表。(2)继电器动作值压板置于1A位置。(3)闭合三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关和操作开关BK，调节单相稳压器TY2，使电流增加到1A。(4)观察继电器是否动作。如果有错误，调整动作值微调W1。实验完成后，将稳压器的输出设置为0V，断开所有电源开关。(5)改变继电器动作值，将压板位置分别改为1.5A、2A、2.5A。重复上述步骤(3)和(4)。差动继电器动作值及谐波制动系数测试接线图 2)继电器动作时间检测实验步骤（1）按图接线，接ZNB多功能表，公共端接差动继电器端子，输入2接端子；指示电路端子 D1 和 D2 悬空。(2)将继电器动作值压板置于1A位置，闭合操作开关BK，调整调整TY2使电流达到设定的动作电流，然后打开操作开关BK。（3）打开多功能仪表电源，将其功能选择开关拨到时间测量档位（“时间”指示灯亮），选择“连续”工作模式，按下“清除”键使显示为 0。(4)快速闭合BK开关，将差动继电器的动作时间记录在表2-13中。(5)调整TY2，将电流分别增加到1.5A、2A、3A；重复步骤（3）和（4）重新进行测试，并将测量的时间记录在表2-13中。表2-13 差动继电器动作时间测量记录 工作电流/A 1 1.5 2 3 动作时间/毫秒 (6)实验完成后，将稳压器的输出调到0V，断开所有电源开关。(7)画出差动继电器的动作时间特性曲线。3）瞬时元件动作值测试 A A 8 2 1 6 4 5 3 220V K1 K2 I1 I2 TY2 ZNB 1 2 3 4 公共端 输入1 公共端 输入2 D1 D2 测电流定值接线 测动作时间接线(1)按图 2-29 接线，解开继电器端子、的连接片，将动作信号的 D1、D2 端子接到端子 1、3。ZNB 多功能表不接，公共端和输入 2 悬空。(2)打开三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关和操作开关BK，调节TY2增加流入继电器的电流，在面板上调节瞬时调节使瞬时电流等于继电器的预定值。设定值。若有误差，可调整瞬时设定电位器W3。(3)改变瞬时电流设定值，重新进行测试。4)测量瞬时元件的动作时间（1）按图2-29接线，将继电器端子和接到ZNB多功能表的公共端和输入2；指示灯的D1、D2端子悬空。(2)调整继电器面板上的瞬时整定调整，使动作电流最小化。(3)打开操作开关BK开关，复位多功能表，然后快速闭合操作开关BK，记录动作时间。（4）调整TY2，使电流增加到瞬时元件动作值的1.2倍，重复步骤（3），然后测试继电器的动作时间。(5)记录两个动作时间并进行比较。(6)实验完成后，将稳压器的输出设置为 0V，并断开所有电源开关。5）谐波制动系数测试 实验步骤如下：如图所示接线。(1)将继电器的电流设置到最小 1A 位置。(2)将三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关和K2组合起来，将整流电流I 2调整为I 2=(0.81)IN，读取直流电流I 2。(3)闭合K1，通过额定正弦电流使继电器可靠动作，读取电流 I 1；(4)减小I 1使继电器刚返回；(5)拉合单相电源开关继电器不应动作。如果是，则减小I 1直到单相电源开关继电器不动作，并读取电流I 1；(6)计算谐波制动系数：K响应=122501007.03.0IIIIIopres(7)K resf应在 0.15 和 0.25 之间，通过调节高次谐波制动电位器 W2 可以得到所需的制动系数。6)比率制动系数测量 实验接线如下图所示。K A A 12 8 6 4 10 2 1 5 3 TY1 TY2 图2-30 比例制动特性实验接线图 实验步骤如下：(1)将差动电流动作设定值固定为1A，将制动电路的1012端子和差动电流电路的28端子如图连接，制动系数设置为0.4。(2)闭合三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。(3)首先调节TY2使制动回路电流为0，调节TY1增大差动回路电流使继电器动作，记录此时的动作电流，填写表2-14；然后将 TY1 调整为 0。表2-14 比率制动系数测量实验数据记录表 制动电流I 2/A 0 1 2 3 4 5 6 工作电流I op/A 制动系数K res (4)调节TY2逐渐增大制动电流，使制动电流分别为表2-14中的值，然后调节TY1增大差动回路电流使继电器动作，记下相应的启动电流，并填写表 2-14。(5)计算制动系数如下：1212resresopopresIIIIK 式中，I op 2 制动电流为I res 2时的工作电流；I op 1 制动电流为I res 1时的工作电流。(6)更换压板1QP的位置，将制动系数分别改为 0.5或0.6，重复上述实验步骤。(7)绘制比率制动曲线。(8)改变差动电流动作设定值，重复上述步骤，得到不同的比率制动曲线。三、思考题(1)功率方向继电器为什么会有死区？死区应该如何消除？(2)用相量图分析加在功率方向继电器上的电压电流极性对动作特性的影响。（3）LG-11整流功率方向继电器的动作面积是否等于 180度？为什么？(4)整流式功率方向继电器的角度特性与感应式功率方向继电器的角度特性有什么区别？(5)功率方向继电器为什么要用90接线？使用0接线可以吗？(6)改变角度对防护动作性能有何影响？它实际上是什么意思？(7)角度特性和伏安特性有什么用？(8)LCD-4差动继电器中设置二次谐波制动回路的目的是什么？为什么我的res越大，我的op就越大。(9)LCD-4差动继电器加瞬态元件的目的是什么？它与微分动作元素有何不同？(10)为什么差动保护会出现不平衡电流？实验二 输电线路电流电压常规保护实验(1)实验目的 1、了解电磁电流电压保护的组成。2.了解如何调整电力系统电流电压保护中的电流、电压和时间设定值。3.研究了运行方式变化对电力系统保护灵敏度的影响。4、分析三段电流电压保护动作配合的正确性。(2)实验内容 DJZ-III试验台的常规继电器不接电流互感器和电压互感器。实验前应按图1试验台一次系统图设计保护接线图，接线后即可进行实验。其中：1KO实验系统的断路器；2KO实验电路的断路器；3KO模拟短路操作开关；Rs系统阻抗，Rs.min=2欧，Rs.n=4欧，Rs.最大值=5 欧姆；Rd传输线阻抗，阻值为每相10欧；K1元件选择开关，分三档；选择变压器区域外的故障，选择变压器区域内的故障，选择输电线路；K3系统阻抗选择开关有“最大”、“正常”和“最小”三个选项；1R短路实验限流电阻，阻值为每相2欧；2 R负载电阻，阻值为每相45欧。1.正常工作模式实验(1)三相自动稳压器的输出为0V。(2)系统工作模式置于“正常”位置。(3)按图2所示常规电流保护接线方法的完整星形接线进行接线，并根据理论计算值确定各继电器的整定值。(4)打开三相电源开关，将交流电压表并联到线型的PT测量点，打开直流电源开关。1 2,4,5 测量孔 1KO 1CT TB 220/127V RS 最小 最大 区内 区外 PT测量 2KO 2CT K1 1R 2 3KO Rd 10 2R 45 DX K3 移相器 图1 电流、电压保护实验一次系统图 电流、电压保护(5)闭合变压器二次侧的模拟断路器2KO。(6)调整三相自动调压器的输出，使并入线路的电压表指示由0V缓慢上升到100V。此时负载灯亮，仿真系统正常运行。(7)实验结束后，使三相自动稳压器的输出归零，最后断开实验电源。图2 完整的星型二段接线图 2.短路故障模式实验(1)三相自动稳压器的输出为0V。(2)选择系统运行模式为最小运行模式。(3)将模拟线路电阻Rd的活动头置于中间(50%)位置。(4)接线按图2所示常规电流保护接线方法的完整星形接法接线，各继电器整定值按理论计算值确定。(5)退出所有出线连接件（微电脑出线、常规出线）。(6)打开三相电源开关，打开直流电源开关，对应的电源开关灯全部亮。(7)闭合变压器两侧的模拟断路器，调节三相自动稳压器的输出，使并入线路的电压表指示由0V缓慢上升到100V。此时负载灯泡亮起（与正常操作相同）。(8)闭合短路模拟开关(两相或三相均可)。(9)闭合故障模拟断路器 3KO 以模拟系统中的短路故障。此时，根据短路的类型，负载灯完全或部分熄灭。电流表指示较大的值。然后模拟系统处于短路故障模式。短路故障发生后，应立即断开故障模拟断路器的3KO操作开关，以免短路电流过大烧毁设备。断开故障模拟断路器的3KO操作开关，排除短路故障。(10)实验结束后，断开故障模拟断路器，将三相自动稳压器的输出调回零，最后断开实验电源。3、三相短路保护第一阶段保护动作实验及灵敏度测试 在不同的系统运行模式下，做三级常规电流保护实验，找出第一级电流保护的最大和最小保护范围。具体实验步骤如下：(1)根据上述完整的星形实验接线，将变压器初级CT二次侧短接，将I段中三个电流继电器的整定值调整为5.16A，整定值第二节中三个电流继电器的值为2.KA1 KT KAM2 KS KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KS A B C a b c o 78A或第三节设定值为1.62A。(2)系统运行模式选择设置为“Max”，重合闸开关切换到“OFF”位置。(3)在“线路”文件中选择“区域”、“线路”和“区外”的开关（“区”和“区外”用于变压器保护，不用于线路保护）。(4)打开三相电源开关，三相电源指示灯亮（如果不亮，停止下面的实验）。（5）打开直流电源开关，直流电源指示灯亮（如果不亮，停止下面的实验，检查直流线路，解决问题）。(6)闭合变压器两侧的模拟断路器，(7)慢慢调整三相自动稳压器的输出，使并入线路的电压表显示读数从0V上升到100V。此时，负载灯全部亮起。(8)将常规出线连接片LP2放入，微机出线连接片LP1退出。(9)闭合模拟短路选择开关SA、SB、SC。(10)在模拟线路段的不同位置进行短路实验。先将短路点置于100%位置（顺时针调整短路电阻至最大位置），闭合故障模拟断路器，检查保护段I是否动作。调到90%，然后打开故障模拟断路器，检查保护I段是否工作，如果没有动作，继续上述方法改变短路电阻的位置，直到保护I段工作，然后慢慢增加短路一点