电流继电器特性实验

电流继电器特性实验 & 一、实验目的 1.了解电流继电器的结构。 2.熟悉电流继电器的构成原理。 3.学会调整、测量电流继电器的动作值、返回值和计算返回系数。 4.测量电流继电器的基本特性。 二、实验内容 实验电路原理图如图2-2所示： KA R A TY1 ~220V 30 5A 2A 图2-2 电流继电器动作电流值测试实验原理图 实验步骤如下： （1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1A，使调压器输出指示为0V，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。 （2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电 源开关和直流电源开关。 （3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（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，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时 （指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。 （5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。 （6）实验完成后，使调压器输出为0V，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为电流继电器的动作电流值和返 回电流值。 （8）计算整定值的误差、变差及返回系数。 误差＝［ 动作最小值－整定值 ]／整定值 1 变差＝［ 动作最大值－动作最小值 ］／动作平均值 100% 返回系数＝返回平均值／动作平均值 表2-1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表 动作值/A 返回值/A 1 2 3 平均值 误差 整定值I zd 变差 返回系数 三、实验要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 3. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1. 如何调整电流继电器的返回系数？ 2. 电流继电器的动作电流与哪些因素有关？ 2 一、实验目的 1.了解电压继电器的结构。 2.熟悉电压继电器的构成原理。 3.学会调整、测量电压继电器的动作值、返回值和计算返回系数。 4.测量电压继电器的基本特性。 二、实验内容 低电压继电器动作值测试实验电路原理图如下图2-4所示： + KV TY1 ~220V 150V V 图2-4 低电压继电器动作值测试实验电路原理图 实验步骤如下： （1）按图接线，检查线路无误后，将低电压继电器的动作值整定为60V，使调压器的输出电压为0V，合上三相电源开关和单相电源开关及直流电源开关 （对应指示灯亮），这时动作信号灯XD1亮。 （2）调节调压器输出，使其电压从0V慢慢升高，直至低电压继电器常闭触 点打开（XD1熄灭）。 （3）调节调压器使其电压缓慢降低，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1刚亮）时的最大电压值，即为动作值，将数据记录于表2-3中。 表2-3 低电压继电器动作值、返回值测试实验数据记录表 动作值/V 返回值/V 1 2 3 平均值 误差 整定值U set 变差 返回系数 （4）继电器动作后，再慢慢调节调压器使其输出电压平滑地升高，记下继电 3 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。 （5）重复步骤（3）和（4），测三组数据。分别计算动作值和返回值的平均 值，即为低电压继电器的动作值和返回值。 （6）实验完成后，将调压器输出调为0V，断开所有电源开关。 （7）计算整定值的误差、变差及返回系数。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 4. 认真整理实验记录 5. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1. 如何调整电压继电器的返回系数？ 2. 过电压继电器和低电压继电器有何区别？ 4 一、实验目的 1．学习电力系统中微机型电流、电压保护时间、电流、电压整定值的调整方 法。 2．研究电力系统中运行方式变化对保护的影响。 3．了解电磁式保护与微机型保护的区别。 二、实验内容 实验原理接线图如图5-4所示。按原理图完成接线，同时将变压器原方CT的二次侧短接。 实验步骤如下： 微机保护装置 （1）将模拟线路电阻滑动头移动到0欧姆 处。 a b c o 2A 2B 2C （2）运行方式选择，置为“最小”处。 （3）合上三相电源开关，调节调压器输出，（来自PT测量） 使台上电压表指示从0V慢慢升到100V为止，（来自2CT互感器二次侧） 注意此时的电压应为变压器二次侧电压，其值图5-4 微机电流电压保护实验原理接线图 为100V。 （4）合上微机装置电源开关，根据三段式电流整定值的计算和附录二中所 介绍的微机保护箱的使用方法，设置有关的整定，同时将微机保护的?段（速断）， ?、?段（过流、过负荷）投入，低压闭锁及微机重合闸投入。 （5）合上直流电源开关；合上模拟断路器，负荷灯全亮。 （6）因用微机保护，则需将LP1接通（微机出口连接片投入），LP2断开（常规出口退出）。 （7）任意选择两相短路，如果选择AB相，合上AB相短路模似开关。 （8）合上故障模拟断路器3KO，模拟系统发生两相短路故障，此时负荷灯 部分熄灭，观察微机屏上的显示情况，读出其短路电流及保护动作段数，保护动 作后立即断开3KO，并观察是否重合闸。并填写表5－1。 （9）当微机保护动作时，需按微机保护箱上的“信号复位”按钮，重合闸 后，负荷灯全亮，即恢复模拟系统无故障运行状态。 （10）按表5-1中给定的电阻值移动短路电阻的滑动接头，重复步骤（8）和（9）。 5 表5-1 三段式电流保护实验数据记录表 短 路 阻 抗 /Ω 0 5 10 动作段数 最大 两相短路 运行短路电流/A 方式 动作段数 三相短路 短路电流/A 动作段数 两相短路 正常 短路电流/A 运行 方式 动作段数 三相短路 短路电流/A 动作段数 两相短路 最小 短路电流/A 运行 方式 动作段数 三相短路 短路电流/A （11）改变系统运行方式，分别置于“最大”、“正常”运行方式，重复步骤 （5）至（10），记录实验数据填入表5-1中。 （12）改变短路形式三相，重复步骤（5）至（11）。 （13）实验结束后，将调压器输出调回零，断开各种短路模拟开关，断开模 拟断路器，最后断开所有实验电源开关。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 3. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1．微机电流电压保护有何特点？微机保护与常规电流电压保护有何异同？ 6 一、实验目的 1．熟悉变压器纵差保护的组成原理及整定值的调整方法 2．了解Y?Δ接线的变压器，其电流互感器二次接线方式对减少不平衡电 流的影响。 二、实验内容 变压器差动保护实验的一次系统图如图7-5所示。 变压器差动保护 移相器 DX 区外 STB R最小 1KO 1CT d2CT 1R R2R 测量孔 2,4,5 10 PT测量 45 2 2KO K1 220/127V K3 3KO 最大 1 区内 图7-5 变压器差动保护实验的一次系统图 实验变压器高压侧为Y形接法，线电压为220V，低压侧为Δ形接法，线电压为127V。高、低压侧变比为 3：1；线路正常运行方式下低压侧每相负荷电 阻为61Ω。电流互感器1CT与2CT的一次电流和二次电流的比值为1：1。 1． （1）根据图7-6完成实验接线，为了测量变压器一次电参数大小，将交流 电压表并接到PT测量插孔，将电流表串接在变压器原方一次回路。 1A 微机保护箱 2B 2C 1B 1C 2A 1A 2A 1B 2B 1C 2C 7 图7-6 变压器微机差动保护实验原理接 线图 （2）将调压器电压调节调至0V。 （3）将系统阻抗切换开关K3置于“正常”位置，将故障转换开关K1置于“线路”位置。 （4）合上三相电源开关，合上微机装置电源开关，根据附录二中介绍方法 将有关整定值的大小设置为理论计算值，退出所有保护功能。 （5）合上直流电源开关；合上模拟断路器1KO、2KO。 （6）调节调压器，使变压器副方电压从0V慢慢上升到100V，模拟系统无故障运行。 （7）在表7-1中记录有关实验数据。 （8）实验完成后，使调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。 （9）对比计算值和实际值，分析误差产生的原因。 表7-1 微机差动保护实验数据记录表 参 数 高压侧电流/A 低压侧电流/A 项 目 方 式 A相 B相 C相 A相 B相 C相 一次电流 计算值 二次电流 一次电流 测量值 二次电流 误差计一次电流误 算 差 2 （1）按实验1）中的方法让模拟变压器在正常运行方式下运行。 （2）按附录二中介绍的方法让微机保护装置运行在变压器差动保护程序下， 将其有关整定值整定为理论计算值，将保护功能投入。将故障转换开关K1置于“区内”位置。 （3）从微机装置上记录变压器两侧CT二次侧测量电流幅值的大小。由于变 压器实验时，只要故障转换开关K1置于“区内”位置，则从硬件电路上将变压 器付方CT一次回路短接了，因此这时变压器付方CT二次侧测量电流幅值基本为0A。 （4）将短路电阻滑动头调至50％处。 （5）合上短路模拟开关SA、SB。 （6）合上短路操作开关3KO，模拟系统发生两相短路故障，此时负荷灯全 熄，模拟断路器1KO、2KO断开，将有关实验数据记录在表7-3中。 8 （7）断开短路操作开关3KO，合上1KO、2KO恢复无故障运行。 （8）改变步骤（4）中短路电阻的大小，如取值分别为8Ω或10Ω，或步骤（5）中短路模拟开关的组合，重复步骤（6）和（7），将实验结果记录于表7-3中。 （9）实验完成后，使调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。 表7-3 微机差动保护变压器内部故障实验数据记录表 参 数 短路电阻/Ω 5 8 10 差动电流/A 计算值 项 三相短路 目 方 式 测量值 AB相 两相短路电流实 BC相 验测量值 CA相 1A 1B 1C 正常运行时微机装置电流测 量幅值/A 2A 2B 2C 3 实验步骤与“变压器内部故障实验”步骤完全一样，只须先将故障转换开关 K1置于“区外”位置即可。实验记录7-4也与表7-3一样。 表7-4 微机差动保护变压器外部故障实验数据记录表 参 数 短路电阻/Ω 5 8 10 差动电流/A 计算值 项 三相短路 目 方 式 测量值 AB相 两相短路电流实 BC相 验测量值 CA相 1A 1B 1C 正常运行时微机装置电流测 量幅值/A 2A 2B 2C 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 9 四、思考题 变压器差动保护中产生不平衡电流的因素有哪些？ 10 一、实验目的 1．熟悉电磁型三相一次自动重合闸装置的组成及原理接线图。 2．观察重合闸装置在各种情况下的工作情况。 3．了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作。 二、实验内容 1) 实验时请参阅图3-1及第三章的有关实验内容。 具体实验步骤如下： KS KS KAM2 KT KA3 KA2 KA1 KA4 KA5 KA6 a A B b c C o 完全星形两段式接线图 （1）按完全星形实验接线完成实验连线，将变压器原方CT的二次侧短接，调整?段整定值为5.16A，?段整定值为2.78A，?段整定值为1.62A。 （2）把重合闸开关切换至“ON”，使其投入；再把加速方式选择开关切换 至“前加速”的位置，也就选择好了重合闸前加速保护动作的方式。 （3）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。选择最 大运行方式。 （4）合三相电源开关，三相电源指示灯亮。（如果不亮，则停止下面的实验， 检查电源接线，找出原因。） （5）缓慢调节调压器输出，使并入的线路中的电压数显示值从0V上升到100V为止。 （6）合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验， 11 检查电源接线找出原因)。 （7）合上模拟断路器，负载灯全亮。 （8）将常规出口连接片投入(连接LP2)，微机出口连接片退出(断开LP1)。 （9）在重合闸继电器充电完成后，合上短路选择开关SA、SB、SC按钮。 （10）将短路电阻调节到20%处，短时间合上故障模拟断路器，模拟系统发 生暂时性三相短路故障。将实验过程现象记录于表4-1中。 （11）待系统稳定运行一段时间后，长时间合上短路开关，模拟系统发生永 久性故障，将实验现象记录于表4-1中。 表4-1 自动重合闸前/后加速保护实验数据记录 故障类型 分析重合闸前、后加永久性故障时 暂时性故障时 加速方式 速保护的不同点 重合闸前加速保 护动作情况 （12）实验完成后，使调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。 重合闸后加速保 2 护动作情况 本实验步骤与前述实验1）的步骤完全一样，只须在实验开始通电前将加速 方式选择开关切换至“后加速”的位置，将短路电阻调节到80%处。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 3. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1．分析重合闸前、后加速电流速断保护的过程有什么不同？其原因是什么？ 12 实验时请参阅DJZ－?C试验台指导书的图微机保护装置 3-1及第三章的有关内容。 具体实验步骤如下： a b c o 2A 2B 2C （1）实验原理接线图如图5-4所示。按原理 图完成接线，同时将变压器原方CT的二次侧短（来自PT测量） 接。 （来自2CT互感器二次侧） （2）将模拟线路电阻滑动头移动到2欧姆处。 图5-4 微机电流电压保护实验原理接线图 （3）运行方式选择，置为“最大”处。 （4）合上三相电源开关，调节调压器输出，使台上电压表指示从0V慢慢升到100V为止，注意此时的电压应为变压器二次侧电压，其值为100V。 （5）合上微机装置电源开关，根据三段式电流整定值的计算和附录二中所 介绍的微机保护箱的使用方法，设置有关的整定，同时将微机保护的?段（速断） ?、?段（过流、过负荷）投入，低压闭锁投入，微机重合闸退出，使用试验台 的重合闸继电器。 （6）把重合闸开关切换至“ON”，使其投入；再把加速方式选择开关切换 至“前加速”的位置，也就选择好了重合闸前加速保护动作的方式。 （7）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。(“区内”、“区外”是对变压器保护而言的，在线路保护中不使用。) （8）合上直流电源开关，直流电源指示灯亮(如果不亮，则停止下面的实验， 检查电源接线找出原因)。 （9）合上模拟断路器，负载灯全亮。 （10）将常规出口连接片退出(断开LP2)，微机出口连接片投入(连接LP1)。 （11）在重合闸继电器充电完成后，合上短路选择开关SA、SB、SC按钮。 （12）短时间合上故障模拟断路器，模拟系统发生暂时性三相短路故障。将 实验过程现象记录于表4-1中。 （13）待系统稳定运行一段时间后，长时间合上短路开关，模拟系统发生永 久性故障，将实验现象记录于表4-1中。 13 表4-1 自动重合闸前/后加速保护实验数据记录 故障类型 分析重合闸前、后加永久性故障时 暂时性故障时 加速方式 速保护的不同点 重合闸前加速保 护动作情况 重合闸后加速保 （14）实验完成后，使调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。 护动作情况 本实验步骤与前述实验1的步骤完全一样，只须在实验开始通电前将加速方 式选择开关切换至“后加速”的位置，将短路电阻调节到80%处。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 4. 认真整理实验记录 5. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1．分析重合闸前、后加速电流速断保护的过程有什么不同？其原因是什么？ 14 一、实验目的 1．熟悉阻抗继电器原理、特性及调整整定值方法。 2．掌握阻抗继电器在线路距离保护中的应用和实现方法以及与重合闸继电 器的配合方式。 3．了解不同的运行方式对距离保护的影响。 4．了解同一变电站阻抗保护各段之间配合的动作过程。 二、实验内容 DJZ-?试验台的常规继电器和微机保护装置都没有接入电流互感器TA回路，实验前应接好线才能进行实验。微机阻抗保护实验原理接线图如图6-9所示。 通过在不同的移相角度和短路电阻下，经过多次实验，可确定?段保护的动 作区域，?、?段保护的动作区域由于试验台所设线路结构模型的限制，只能测 出部分范围。 为了能通过尽可能少的实验次数确定?段保护的动作区域，先根据多边形阻 抗保护动作特性和电阻分量及?段电抗分量整定值的大小计算出明确的?段保 护动作区域，然后再通过实验进行检查。 以下给出的实验步骤和数据记录表格仅作参考，实验者可根据实际要求进行 修改。 （1）按图6-9完成实验接线。 （2）合上三相电源开关和直流电源开关，合上模拟断A 移 相 路器1KO、2KO，调节调压器输出，使试验台微机保护单B 器 C 微元电压显示值升到60V，负荷灯全亮。 a A 机（3）合上微机装置电源开关，按附录二中所述方法将b c 装微机阻抗保护整定值进行修改（有关整定值的大小详见本节 置 开始部分）。 （4）将台面右上角的LP1（微机出口连接片）接通。 图6-9 微机阻抗保护实验原理接（5）合上模拟线路的SA、SB和SC短路模拟开关。 线图 （6）合上故障模拟断路器3KO。模拟系统发生三相短路故障。 此时负荷灯全熄灭，微机装置显示“11-XXX”（第一个“1”，表示?段保护 15 动作，第二个“1”表示AB相短路;XXX为测量阻抗模值的大小），“?段动作” 指示灯点亮，由I段保护动作跳开模拟断路器，从而实现保护功能。 （7）断开故障模拟断路器3KO，按微机保护的“信号复位”按钮，可重新 合上模拟断路器2KO，负荷灯全亮，即恢复模拟系统无故障运行状态。 （8）以1Ω为步长，移动短路电阻滑动头，重复步骤（6）和（7），直到?段保护不动作，记下此时的短路电阻值。 （9）按表6-1中给定的值将移相器调整到另一个角度，将短路电阻滑动头先 移动到30%处，或将短路电阻滑动头移至比理论计算值约小2Ω处，重复实验步骤（6）至（8），将实验结果记录在表6-1中。 表6-1 多边形阻抗保护特性实验数据记录表（1表示动作，0表示不动作） 电阻/ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 移相器/? -15 0 15 30 45 60 75 90 105 （10）实验结束后，将调压器输出调回零，断开各种短路模拟开关，断开模 拟断路器，最后断开所有实验电源开关。 （11）根据实验数据确定?段阻抗保护的动作区域，并与标准动作区域进行 比较，分析误差原因。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 3. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1．阻抗保护与电流保护相比有何优点？ 2．方向阻抗继电器为什么存在死区，如何消除？阻抗保护有死区吗？为什 16 么？其特性曲线有何不同？哪一个更具科学性？ 3．本试验台上阻抗保护要用到移相器，该移相器有何作用？能不能换到别 的位置？为什么电流保护不需要使用移相器？ 4．为什么采用多边形阻抗保护特性可以提高躲过度电阻和躲负荷电流的能 力？ 17 DJZ-?型电气控制及继电保护试验台完成LZ-21型阻抗继电器保护实验的 原理图如图6-10所示。 TB 1CT 1KO 2KO 2CT 移LZ-21 KS KM 相 器 图6-10 阻抗继电器实验原理图 （1）阅读有关LZ-21型方向阻抗继电器相关内容，熟悉其原理特性及整定 方法。当n =1，n=1，Z=2时，?段时要整定阻抗为8，则可选抽头为PTCTI 25匝；?段若要整定阻抗为12，则可选抽头为16.7匝。短接端子12、13，?段接通；短接端子12、14，?段接通。选择?段，设定时间继电器为1S。因只有一组阻抗继电器，故做哪一相短路实验就接入该相的PT、CT。 （2）根据图6-11接线，并检查线路是否正确。 LZ-21型继电器 A A 移* 电压 I段 相PT V 线圈 器 B B + u 地u 相位仪 K 1KT 1KS 1KM + 2CT I I 1 地2A * 电流 - A - 线圈1 2 * 电流 线圈2 图6-11 LZ-21型阻抗继电器实验原理接线图 （3）运行方式选择，置为“正常”处；将台面右角上的常规出口LP2接通；将移项器刻度盘移至0度。 （4）将模拟线路电阻滑动头移至1Ω; （5）合上三相电源开关，合上直流电源开关，调节调压器输出，使交流电 压表显示电压从0V慢慢上升为50V； （6）合上直流电源开关；合上模拟断路器1KO、2KO，负荷灯全亮。 （7）合上短路模拟开关SA、SB。 18 （8）合上短路操作开关3KO。模拟系统发生AB相间短路故障。 （9）故障发生时，阻抗继电器动作起动时间继电器，故障延时间到后发动 作信号，中间继电器出口跳开模拟线路断路器2KO。 （10）信号继电器复位，松开短路模拟开关3KO，合上模拟线路断路器2KO，恢复正常运行。 （11）以1Ω为步长增大短路电阻，重复步骤（8）和（10），直到保护接近不动作，记下能够使继电器动作的最大短路电阻值。 （12）按表中给出角度值将移相器刻度盘移至另一个角度，将短路电阻滑动 头移回到10%处，重复实验步骤（8）至（11）。将实验数据填入下表（?段，正 常运行方式，AB两相短路）。 短路电阻/ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 移相器角度 0 15 30 45 60 75 90 （12）实验完成以后，将调压器输出为0V，断开所有电源开关。 （13）根据实验数据确定保护的动作区域。 三、实验报告要求 1. 详细说明实验内容和实验步骤 2. 认真整理实验记录 3. 比较各项的实验数据，分析其产生的原因 四、思考题 1．阻抗保护与电流保护相比有何优点？ 2．方向阻抗继电器为什么存在死区，如何消除？阻抗保护有死区吗？为什 么？其特性曲线有何不同？哪一个更具科学性？ 3．本试验台上阻抗保护要用到移相器，该移相器有何作用？能不能换到别 的位置？为什么电流保护不需要使用移相器？ 4．阻抗继电器与微机阻抗保护同时投入，实验效果如何，在给定的条件下 19 阻抗模值的理论计算值与微机显示阻抗模值相比有无差别？为什么？ 5．为什么采用多边形阻抗保护特性可以提高躲过度电阻和躲负荷电流的能 力？ 6．LZ-21型方向阻抗继电器为什么既要加记忆回路，又要引入第三相电压？ 20