电气设备调试

第一章 仪表和仪器校验 第一节 仪表的误差概念 任何一种仪表总是要求测量结果准确，尽最大可能消除误差因数，然而在结构和测量原理上，总有一些难以克服的缺点不能全部消除，因此仪器的误差总是存在的。工程用的指示仪表投产后是否能保持规定精度，有必要进行一次核实。特别是经过长途运输和现场的长久保管，可能受到外界因素影响导致仪表误差增大，精度下降，因此，在投产前的校验更显得必要了。 为了做好工程仪表校验，要求试验人员不但要熟识仪器使用和校验操作，而且还必须了解仪表校验的有关误差概念与计算公式，下面分别加以介绍。 1、 仪表误差的产生原因和计算公式 1、基本误差Δz 此种误差是指仪表在正常工作条件下的固有误差。误差产生的原因是由于制造的某些因素所造成。例如仪表可动部分在轴承中的摩擦，刻度不精确等。 2、 附加误差Δf 所谓附加误差，是指仪表在不正常工作条件下进行测量时所出现的误差。例如仪表测量时，受到温度、外磁场、频率、电源电压波动等影响，造成误差增大。由于以上的影响产生的误差，称为附加误差Δf。 上述基本误差和附加误差为仪表产生误差的基本原因。以下分述由仪表误差所形成的几种常用的误差计算公式。 1）绝对误差ΔA 被试仪表的数值与其实际数值之差，称为仪表的绝对误差，计算公式如下： ΔA＝Ax-A0 （1-1） 式中ΔA－绝对误差 Ax－被试仪表校验刻度值 A0－标准表测得的实际数值 2）误差ΔS 绝对误差与实际测得的标准值相比的百分数，称为仪表的相对误差，计算公式如下： ΔS=ΔA/ A0×100%=（Ax-A0）/ A0×100% （1-2） 　3）引用误差ΔS‘ 绝对误差与被试仪表的测量上限之比的百分数，称为仪表的相对引用误差，计算公式如下： ΔS=ΔA/ A×100%=（Ax-A0）/ A×100% （1-3） 相对引用误差对各种不同刻度的仪表，表示方法也有所不同，具体表示方法有以下几种： ⑴对单向刻度的仪表，相对引用误差是指刻度线上某一点的绝对误差与测量上限值之比的百分数而言。 　⑵对双向刻度的仪表，相对引用误差是指刻度线上某一点的绝对误差与两个量限和比值的百分数。 ⑶对于无零位刻度线的仪表，相对引用误差是指刻度线上某一点的绝对误差与上下量限算术平均值之比的百分数。 4）变差ΔB 在仪表任一刻度上,上升、下降两次读数之差，称为仪表的变差，计算公式如下： ΔB=A01-A02 （1-4） 式中 A01 －上升时的读数 A02 －下降时的读数 上述几种仪表误差，反映出仪表的准确度。但并不是全部采用，其中最常用的是相对引用误差。这是因为电工仪表，特别是工程上应用的指示仪表，它们所谓的出厂精度级别，就是根据它们本身的相对引用误差提出的。因此进行交接试验时，求得相对误差即可，并以此误差值衡量是否合格。工程上各种级别的仪表规定的相对引用误差值不得超过表1-1所列数值。 各种仪表的允许误差 表1-1 仪 表 级 别 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 4.0 容许最大基本误差（%） ±0.1 ±0.2 ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.5 ±4.0 第二节 交流电流表校验 一、 准备 1、刀闸开关 2、单相调压器 3、升流器 4、标准电流表 5、滑线电阻 6、导线 二、校验线路选择 工程上用的交流电流表，大致分为两种，即直接用来测量小量限和与电流互感器配套的大量限两种电流表。所以量限大，主要是因为乘以电流互感器的变比进行刻度的，而实际上电流表的额定电流均为5安培，这是因为电流互感器的二次额定电流也是5安培。 不用电流互感器配套的交流电流表最大量限约为30安培，但也是为数不多的。直接校验电流表可按图1-1 a）所示接线。用电流互感器配套的电流表可按图1-1 b）接线。也可将标准表和被试表串联相接在同一台电流互感器上试验。具体接线图如下： 图1-1 校验电流表接线图 K―刀闸开关 ；ZB―单相调压器；JB―变流器；A0―标准电流表； Ax―被校电流表；Rb―滑线电阻器；LH―标准电流互感器 3、 校验步骤 接通电流前首先检查被校表指针是否已准确停留在零位线上。如有偏差可用零位调节钮将指针调至零位。然后再接通电源，虽然事先已将滑线电阻调到最大欧姆位置，然而通电后电流表是有微小电流存在的，这是正常现象，所以表针可能稍微偏离零位线。调节a）图中的滑线电阻，使其线路中的电流逐渐增大，当被校表指针接近第一个校验点时，应更加缓慢地调节电阻，使指针继续上升和最后准确地指在第一个校验点上，待指针平衡后便可读取标准表的示值，并做好。然后依此方法校验其他各点。当最后一个校验点校验结束时，再调节电阻器，使指针从上限方向降至上限值，再次读取标准表的示值（此值为下降时的示值，前者为上升时的示值）。并以相同的方法依次校验其他各点，同时作好记录。 4、 误差计算 交流电流表的误差计算，按下式进行： ΔS=（Ix-I0）/I×100% （1-5） 式中：Ix—— 被校电流表的读数 I0——标准电流表的读数 I——被校电流表的上限值 第三节 交流电压表的校验 1、 准备材料 1、刀闸开关 2、单相调压器 3.三相调压器 4、标准电压表 5、滑线电阻 6、导线 2、 校验线路选择 对工程上应用的交流电压表进行交接试验时，可采用图3-1 a）所示接线。其中a图接线方式，是应用于250伏以下量限电压表校验，通过调节单相调压器，便可使试验线路获得0-250的交流电压，即可满足校验250以下的电压表要求。当被校电压表的量限高于250伏以上时，则此种试验线路就不适用了，如果电压在400伏以下时，可采用三相调压器取得400伏的电压；电压如超过400伏以上，则只有将220伏或380伏交流电压采用升压变压器将电压升高到所要求的电压进行校验，接线如图3-1 b）所示。 图1-2 交流电压表校验接线 a） 250伏以下量限交流电压表校验 b） 250伏以上量限交流电压表校验 3、 操作步骤 校验点的选择、校验方法和操作方法，可以参照交流电流表的校验部分。 4、 误差计算 计算电压表误差百分比公式如下： ΔS=（Vx-V0）/V×100% （1-6） Ix—— 被校电压表的读数 I0——标准电压表的读数 I——被校电压表的上限值 第四节 电度表的校验 电度表校验方法，多数是采用功率功率表-秒表法和标准表两种方法，现场一般用功率表-秒表法进行校验，现将此种方法的校验和调整方法介绍如下： 一、 方法介绍 所谓“功率表-秒表法”就是由一个秒表和一个0.5级以上精度的功率表，在不同的负载（如100%、50%、10%的额定电流）及cosφ为1和0.5的情况下，用秒表来记录电度表在一定转数所需的时间（以秒为单位）。通常规定转数为20转，当在轻负载时（如10%的额定负载）可以只记录一转或数转，同时记录下功率表的读数，这将所测得的瓦秒数与被校电度表电度表铭牌上规定值相比较，即可获得准确度的结果。采用这种校验方法，要求负荷电流变动值不应超过选定值的±1.5%否则得到的校验结果误差是较大的。 二、误差计算 在电度表的盘面铭牌上，一般标有额定电压值和额定电流值以及每千瓦小时的转数（称为电度表的常数）。在校验时电压线圈所加电压必须与使用额定电压一致，电流值按表1-2选择。 单相电度表及平衡负载时三相电度表的基本误差 表1-2 负载电流（%） 功率因数 基本误差（%） （标定电流的百分数） cosφ 1.0级 2.0级 5 1 ±1.5 ±2.5 10至额定最大电流 1 ±1.0 ±2.0 10 0.5感性 ±1.5 ±3.0 20至额定最大电流 0.5感性 ±1.0 ±2.0 采用上述方法校验电度表，相对误差值按下式计算： ΔS=（T-t）/t×100% （1-7） 式中：t——为被校电度表在一定转数时由秒表记录下的时间 T——为理论时间，即假定电度表没有误差是在相应的转数下所需的时间 关于理论时间，因为W=PT及N=1/C，故根据W=Cn的道理,便可算出T。即： T=W/P=Cn/P=n/NP（小时） （1-8） 式中：P——为功率表读数（千瓦） n——校验时的电度表转数 N——电度表的常数 上式以秒为单位可以写成： T=3600n/NP（秒） （1-9） 如果被校验的电度表是三相两元件的，仍可采用单相负载进行校验，但两个元件的电流线圈要串联起来，此时前面公式的分母应乘以2，即： T=3600n/2NP（秒） （1-10） 四、计算举例 设有三相三元件电度表一只，精度等级为2.0级，每千瓦小时转数为2500转，功率表的读数为500瓦（0.5千瓦），电度表的转盘转10转时应需要多少时间？ 根据公式（1-10）计算： T=（3600×10）／（2×2500×0.5）=14.4秒 假如校验用秒表测得的时间大于14.4秒，说明电度表较额定转速慢了；不到14.4秒，说明转速快了。如果测得的时间为14.2秒，则被校验电度表的相对误差为： ΔS=（14.4-14.2）/14.2×100%=1.4% 由于实测误差少于2.0级，故可得出被校电度表合格的结论。 第二章：常用继电器调试 在变配电系统中，装置各种保护继电器是至关重要的，它的用途，是当被保护电气设备或输电线路发生任何故障时，继电保护装置就影响开关传动装置切断故障的电路，或预报不正常的电气设备发生信号，促使值班人员立即采取适当措施去排除系统中某些设备的不正常工作状态，以避免发生事故或扩大事故范围。在电力系统中可能发生的故障，一般有下列几种情况； 1、三相短路 2、两相短路 3、两相两点接地短路 4、单相接地 为了使继电器作为保护装置能够及时地消除上述发生的故障或避免扩大损失范围，继电保护装置应具备以下四项要求： 1、继电器作为保护装置，当电气设备发生任何故障或不正常状态时，不允许有误动作或不动作。 2、为了缩小故障范围，继电器必须迅速动作，达到保护的目的。目前，最快速保护动作时间可以达到0.02~0.04秒，一般为0.2~5秒。 3、继电器动作灵敏度是迅速切断故障的可靠保证。所谓灵敏度是有一定范围的有效动作，否则经常造成误动作，这是不允许的。 4、继电器保护的应用，还必须考虑对保护设备切断故障点具有一定的选择性，也就是应有选择地切断最靠近故障点的一个开关或被保护几个开关。对其他没有故障的电力系统的电气设备仍然保持正常运行。 如果忽视以上四个基本要求之一时，都会引起继电保护装置不正确和不可靠的动作，其后果可能给设备运行带来严重损失。为了保证继电装置的可靠动作，故对新安装的继电保护装置的整定值，认真调整及检验继电器性能、动作和系统保护的有效性。 第一节：继电器检验和调整 一、 继电器的一般性检查 1、继电器外壳用毛刷或干布揩檫干净，检查玻璃罩是否完整良好。 2、检查继电器外壳与底座结合得是否牢固严密，外部接线端钮是否齐全，原铅封是否完好。 3、打开外壳后，内部如有灰尘，可用吹风机或皮老虎吹净，再用干布揩檫。 4、检查所有接点及支持螺丝，螺母是否有松动现象，螺母不紧最容易造成继电器误动作。 5、检查继电器各元件的状态是否正常，元件的位置必须正确。有螺旋弹簧的，平面应与其轴心严格垂直。各层簧圈之间不应有接触处，否则由于摩檫加大，可能使继电器动作曲线和特性曲线相差很大。 二、校验和调整 1、先用电阻表或万用表的欧姆挡测量线圈是否通路。 2、绝缘电阻的测试，用500伏或1000伏摇表测量继电器所有导电部分和附近金属部分的绝缘电阻，一般按照下列内容逐相测试： 1） 校验电磁铁与线圈间的绝缘电阻； 2） 接点对线圈的绝缘电阻； 3） 线圈之间，接点之间以及其他部分的绝缘电阻。 绝缘电阻一般不应低于10兆欧。如果绝缘电阻较低，应查明原因；如果是绝缘受潮应进行干燥处理。 3、继电器的线圈和接点还应对地承受50周交流耐压2000伏试验，持续时间为1分钟。在耐压中，如无闪络或绝缘击穿现象，即认为合格。否则，应更换或进行修理。继电器绝缘强度试验方法与变压器交流耐压试验相同，不过试验电压较低，最好具备一台小容量输出额定电压为2500伏的小型试验变压器进行试验较为方便。 4、DL、DJ型电磁式继电器的接点调整，即接点桥引向固定接点与表面成55。～65。。接点桥应同时接触两个固定接点。固定接点的两个薄片要整齐，要同在一个水平面上。在常开式接点方面，接点桥端部距离固定接点的最小距离应调整到1.5-2.5毫米。 5、对DL、JL型继电器，轴承活动范围为0.15-0.2毫米。对GL 型感应式继电器为0.1-0.2毫米。如经过特性校验后，确实认为轴承与宝石存在问，可拆下进行调整或更换。 6、检查继电器转动部分与其他部分的接触部位，如感应式继电器转动部分的圆盘。当圆盘转动至任何位置，都不英语电磁铁、永久磁铁的任何部分相碰；圆盘在任何位置上，其上下间隙均不少于0.1-0.2毫米。检查时可将圆盘用手轻轻的转动一下，观察圆盘转动是否均匀，是否受到阻碍，固定系统移动限制器是否紧固。扇形齿轮应与螺杆的中心轴线对齐，否则动作就不可能正确。 7、检查继电器所有接点，有污物和烧痕的部位，可用薄钢片、木片、小细挫之类工具将接点磨平，然后用布揩净。 8、检查时间继电器可动系统动作的平稳均匀性，不应有忽快忽慢或摩檫停滞的现象。检查时可用手将电磁铁的铁心压下使钟表机械动作，观察机械部分是否灵活，有无卡住或转动不匀现象，接点是否接触的很好，然后将电磁铁的铁心放开，继电器的可动部分应立即返回至原来位置。如发现可动部分有滞动或显著不均匀现象，以及机械摩檫和齿轮啮和不好等的现象，应进行细致的校正或处理。 第二节 电流、电压继电器试验 一、 继电器动作原理 电磁式继电器有三种结构，每种结构都是由电磁铁、衔铁（或舌片）、接点和反作用弹簧所组成。 当电磁铁线圈内通过电流时，衔铁受电磁力吸引，当磁力大于弹簧的弹力和可动部分的摩檫阻力时，继电器动作，继电器动作，接点就闭合。 能使继电器动作而将接点闭合的最小电流称为继电器的动作电流。在继电器动作后，逐渐将电流减少，当弹簧反作用力大于摩檫力和减小后的电磁力时，继电器舌片返回到原始位置的最大电流称为返回电流。 二、DL型电流继电器 DL型电流继电器是瞬动电磁式电流继电器。 1、 继电器动作原理和返回电流的检验 图2-1为检验接线图。将刀闸开关K合上，调节自耦变压器ZB，均匀地增加电流，直到继电器动作，指示灯ZD发亮。从电流表上记下电流值，即为动作电流。然后，逐渐降低电流使继电器返回至原始位置时的最大电流，即为返回电流值。动作电流和返回电流最好做三次，取其三次平均值，并以10倍的动作电流冲击5次，检验继电器的接点是否有晃动和卡住现象。 图2-1 电磁型电流继电器动作电流 和返回电流的校验接线图 一般DL型电磁型电流继电器返回系数应大于0.7。即： 返回系数=返回电流/动作电流＜1 2、时间特性试验的接线与时间继电器大致相同，操作时，调节调压器使电流升至动作电流的1.2倍，然后拉开刀闸开关K，合上控制电秒表的开关K1，再合上刀闸开关K， 电气秒表即转动，当继电器的接点闭合或断开，电气秒表即自行停止，所以数值即为继电器的动作时间。 电流继电器在1.2倍的整定值时，动作时间应不大于0.15秒。 三、电压继电器 电压继电器有过电压继电器和低电压继电器两种，用于继电保护和自动控制线路中，作为过电压和低电压保护。电压继电器有DJ-111型、DJ-122型和DJ131型三种，其构造和原理基本上与DL-10型电流继电器相同，仅线圈的匝数和阻抗不同，反应参数不同。 DJ-111和DJ-131型为过电压继电器，后者比前者多一个常闭接点。 过电压继电器的的动作电压和返回电压的试验方法基本上与电流继电器试验相同，所不同的将电流继电器试验接线图中的电流表换为电压表和不接JB变流器，其过电压继电器的返回系数应为0.85-0.90。即： 返回系数=返回电压/动作时间＜1 DJ-122型为低电压继电器，是反应电压降低而动作的，它的“动作”相当于过电压继电器的返回，故在标盘上标出动作电压，实际上为过电压继电器的返回电压。由于动作电压低于返回电压，故返回系数为： 返回系数=返回电压/动作时间＞1 一般的低电压继电器的返回系数为1.15-1.25。 第三节 时间继电器的试验 时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被保护和控制元件的动作具有可调的时限。它的构造带有延时钟表的吸入式电磁继电器。 一、交直流时间继电器动作电压和返回电压的校验 试验接线如图2-2所示。合上刀闸开关K，均匀地调节自耦变压器ZB，使电压上升到时间继电器螺管线圈中的衔铁动作，这时电压表V中的数值称为动作电压。同时作二次冲击合闸试验，以检验继电器是否可靠地动作。然后均匀地降低电压，使继电器衔铁分离，此时电压数值称为返回电压。 图2-2 时间继电器动作电压和返回电压试验接线图 调整方法和试验规定： 1、如试验动作电压过高，可检查返回弹簧力是否过强，或衔铁弯板在固定槽内的摩檫力里是否过大，则可能弹簧力太弱，摩檫力太小的关系。 2、当电流时间继电器送电时噪声过大时，应检查返回弹簧是否太弱，或衔铁与导磁体的接触是否紧密。 3、对于交流时间继电器动作电压应不大于额定电压的85%。直流时间继电器应不大于70%。返回电压不应低于额定电压的5%。 4、DS-111c、DS-112c和DS-113c型时间继电器串有附加电阻，在时间动作电压和返回电压时，应和附加电阻一起试验。 二、时间继电器刻度的校验 按图2-3接线进行试验，将刀闸开关K合上，调节调压器ZB，使继电器电压达到额定值，拉开刀闸开关K，将电气秒表t调整到零位，再合上K，同时合上K1，这时电气秒表t动作，所示的数值即为继电器动作时间。 图2-3 时间继电器刻度试验接线图 调整方法和要求： 1、在继电器所有刻度盘上的指示数值均应进行校验，在刻度每一点上，最好进行三次测定，取其三次平均值。 2、校验继电器刻度时，通电时间不宜过长，以免继电器线圈过热而烧毁。 3、如果刻度起始位置与定值不相符合时，应调整刻度盘的位置以满足要求。如动作时间过长，可将刻度盘往顺时针方向移动一个角度。 4、当最大刻度处与定值不相符合时，应调整钟表机构。对于有滑动接点的继电器，则应先调一面的刻度，使其满足要求，另一面如超出误差范围，可调整固定接点位置，以达到要求。 5、一般检查按本章第一节有关项目进行。 220V～ K 220V～ A0 Ax ZB JB a） b） JB ZB K Ax A0 LH 220V～ K ZB Rb V0 Vx a） SB b) Vx V0 Rb ZB K 220V～ LJ ZD A JB ZB ～ K RDD ～ SJ Rb ZB V K ZD SJ ± C 220 V 110 t ZB K1 K 220V～ RD