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電力系統(tǒng)繼電保護 實驗指導(dǎo)書 王荊中編著 2014年4月  目 錄 第一章 學(xué)生實驗守則…………………………………………………1 第二章 電力系統(tǒng)繼電保護實驗………………………………………5 實驗一 電流、電壓繼電器實驗............................ ....5 實驗二 功率方向繼電器特性實驗........................ .......9 實驗三 電流速斷保護及電壓聯(lián)鎖................................11 實驗四 方向性過流保護.............................. .........15 實驗五 電流保護綜合實驗........................... ...... .17 實驗六 方向阻抗繼電器特性實驗...................... .......21 實驗七 負(fù)序電壓繼電器特性測試................ ...................25 實驗八 自動重合閘前加速保護實驗.............. .........27 實驗九 差動繼電器特性實驗.............. ...............31 實驗十 變壓器保護綜合實驗.................... ......33 附TQXDB-IB多功能繼電保護實驗臺說明………………………….37 第一章 學(xué)生實驗守則 實驗時應(yīng)保證人身安全，設(shè)備安全，愛護國家財產(chǎn)，培養(yǎng)科學(xué)作風(fēng)。為此，在本實驗室應(yīng)遵守下列守則： 1、嚴(yán)守紀(jì)律，按時開始實驗。 2、特性實驗信號源24V電源和電壓源出口嚴(yán)禁短接。 3、嚴(yán)禁帶電拆線、接線。 4、非本次實驗用的設(shè)備器材，未經(jīng)教師許可不得動用。 5、實驗中如有異常情況要保持鎮(zhèn)定，立即停止實驗，迅速切斷電源， 并向教師報告。 6、若自己增加實驗內(nèi)容，須事先征得教師同意。 7、保持實驗室整潔、安靜，實驗室內(nèi)不得吸煙、喧嘩，亂扔雜物， 實驗臺上嚴(yán)禁放書包，衣物。 8、實驗結(jié)束應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。必須將設(shè)備關(guān)閉 電源，整理好桌椅后征得指導(dǎo)老師同意再離開教室。 9、實驗完成后須按時上交實驗報告。 第二章 電力系統(tǒng)繼電保護實驗 實驗一：電流、電壓繼電器實驗 一、實驗?zāi)康? 1、了解常規(guī)電流、電壓繼電器的構(gòu)造及工作原理，動作定值的方法； 2、測試DL-31型電流繼電器的動作值、返回值和返回系數(shù)。 3、測試DY-36型電壓繼電器的動作值、返回值和返回系數(shù)。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、DL-31型電流繼電器 3、DY-36型電壓繼電器 4、導(dǎo)線若干 三、實驗原理 1、DL-31型電流繼電器用于電機、變壓器及輸電線的過負(fù)荷和短路保護中，作為啟動元件。DL-31型電流繼電器是電磁式繼電器，當(dāng)加入繼電器的電流升至整定值或大于整定值時， 繼電器動合觸點閉合，動斷觸點斷開；當(dāng)電流降低到0.8倍整定值左右時，繼電器返回， 動合觸點斷開，動斷觸點閉合。 繼電器有兩組電流線圈，可以分別接成并聯(lián)和串聯(lián)方式，接成并聯(lián)時，繼電器動作電流可以擴大一倍。繼電器接線端子見圖，串聯(lián)接線方式為：將④、⑥短接，在②、⑧之間加入電流；并聯(lián)接線方式為：將②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之間加入電流。做實驗時可任意選擇一種接線方式（出廠時電流繼電器線圈默認(rèn)為串聯(lián)方式）。 2、DY-36型電壓繼電器用于繼電保護線路中，作為低電壓閉鎖的動作元件。 DY-36型電壓繼電器是電磁式電壓繼電器，當(dāng)加入繼電器的電壓降低到整定電壓時，繼電器動作，動斷觸點⑤、⑦端子閉合，動合觸點①、③端子斷開；當(dāng)加入繼電器的電壓超過整定電壓時，繼電器動合觸點閉合，動斷觸點斷開。 繼電器有兩組電壓線圈，可以分別接成并聯(lián)和串聯(lián)方式，接成串聯(lián)時，繼電器動作電壓可以擴大一倍，并聯(lián)和串聯(lián)接法可查看繼電器表面接線說明（出廠時電壓繼電器線圈默認(rèn)為并聯(lián)方式）。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、常規(guī)電流繼電器特性實驗 (1)實驗接線。如圖所示，將特性實驗信號源的電流輸出端與電流繼電器的電流輸入端子，連接，繼電器的動作接點連接到信號燈的控制回路中。 電流繼電器特性測試實驗接線圖 （2）整定值設(shè)置。打開電流繼電器面板前蓋，撥動定值設(shè)定指針，可設(shè)定電流繼電器的整定值，設(shè)置電流繼電器整定值為3A（或自定）。 （3）將三相調(diào)壓器調(diào)節(jié)到“0”位置，按照圖示接線，合上特性實驗信號源開關(guān)。 （4）平穩(wěn)地調(diào)整調(diào)壓器，增大電流輸出，直至電流繼電器動作，此時燈亮，讀出電流表讀數(shù)，記錄動作電流。 （5）平穩(wěn)地調(diào)整調(diào)壓器，減小電流輸出，至繼電器返回，信號燈熄滅，記錄返回電流。 （6）不改變繼電器整定值，重復(fù)實驗，測三組數(shù)據(jù)，將測試結(jié)果填入表1。 2、常規(guī)電壓繼電器特性實驗（低電壓工作方式下） (1)實驗接線。如圖所示，將特性實驗信號源的電壓輸出端與電壓繼電器的電壓輸入端子，連接，繼電器的動作接點連接到信號燈的控制回路中(注意應(yīng)連接繼電器的常閉觸點)。 電壓繼電器特性實驗接線 （2）整定值設(shè)置。打開電壓繼電器面板前蓋，撥動定值設(shè)定指針，可設(shè)定電壓繼電器整定值，設(shè)置電壓繼電器整定值為60V（或自定）。 （3）在未調(diào)節(jié)調(diào)壓器前，電壓繼電器輸入電壓為0，繼電器常閉接點合上，指示燈亮。 （4）逐漸增加調(diào)壓器輸出電壓，使繼電器常閉接點打開后（即指示燈滅后），再平穩(wěn)降低電壓至繼電器接點閉合，信號燈亮。記錄此時的電壓，即繼電器的動作電壓。 （5）平穩(wěn)地調(diào)整調(diào)壓器，增加繼電器電壓，至繼電器返回，信號燈熄滅，記錄此時的電壓，即繼電器的返回電壓。 （6）重復(fù)上述步驟，測試三組數(shù)據(jù)，將結(jié)果填入表2。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 返回系數(shù)＝返回平均值 / 動作平均值 表1 模擬式電流繼電器動作值、返回值和返回系數(shù)實驗數(shù)據(jù)（整定值設(shè)為3A） 動作值(A) 返回值(A) 返回系數(shù) 1 2 3 平均值(A) / 返回系數(shù) 表2 模擬式低電壓繼電器動作值、返回值和返回系數(shù)實驗數(shù)據(jù)（60V） 動作值(V) 返回值(V) 返回系數(shù) 1 2 3 平均值(V) / 返回系數(shù) 六、實驗注意事項 單次實驗測試后應(yīng)將調(diào)壓器電壓調(diào)節(jié)至零后再進行下環(huán)節(jié)測試。 七、思考題 1、什么是繼電器的返回系數(shù)？ 2、欠量繼電器與過量繼電器返回系數(shù)有什么差別？ 實驗二：功率方向繼電器特性實驗 一、實驗?zāi)康? 1、掌握常規(guī)功率方向繼電器的工作原理及動作特性試驗方法。 2、測試LG-11型功率方向繼電器的最大靈敏角、動作范圍和角度特性。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、LG-11型功率方向繼電器 三、實驗原理 LG-11型功率方向繼電器是一種反映所接入的電流和電壓之間的相位關(guān)系的繼電器。當(dāng)電流和電壓之間的相位差為銳角時，繼電器的動作轉(zhuǎn)矩為正，使繼電器動作，控制接點閉合，繼電器跳閘；當(dāng)電流和電壓之間的相位差為鈍角時，繼電器的動作轉(zhuǎn)矩為負(fù)，繼電器不動作，從而達到判別相位的要求。 功率方向繼電器動作范圍示意圖 LG-11型功率方向繼電器是根據(jù)絕對值比較原理構(gòu)成的，由電壓形成回路、比較回路和執(zhí)行元件三部分組成.動作條件是工作電壓大于制動電壓，其動作方程為： 功率方向繼電器靈敏角的調(diào)整可通過更換面板上連接片的位置來實現(xiàn)。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線。如圖所示，，將特性實驗信號源的電壓輸出分別與功率方向繼電器的，端子連接，特性實驗信號源的I1電流輸出與功率方向繼電器，端子連接。繼電器的動作接點連接到信號燈的控制回路中。 功率方向繼電器特性測試接線圖 2、測試LG-11功率方向繼電器的最大靈敏角 （1）整定值設(shè)置。打開功率方向繼電器面板前蓋，改變靈敏角連接片，可設(shè)定功率方向繼電器的整定值，首先設(shè)置靈敏角為-30。 （2）保持電流為5A(或合適值)，電壓為57V(或合適值)，搖動移相器，測出使繼電器動作的兩個臨界角度和，紀(jì)錄于表1。 （3）計算最大靈敏角。 （4）改變功率方向繼電器的靈敏角為-45，重復(fù)實驗，并將測量和計算結(jié)果填入表1。 3、測LG-11功率方向繼電器的伏安特性 （1）整定功率方向繼電器的靈敏角為-45。固定加入到繼電器中的電壓和電流的相角，使＝（該最大靈敏角為上述實驗實測值，而非整定值）。 （2）從5A開始依次減小電流，測出每一個不同電流下使繼電器動作的最小起動電壓。將數(shù)據(jù)填入表2。 （3）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制功率方向繼電器的伏安特性曲線。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 功率方向繼電器的最大靈敏角為： 表1 最大靈敏角測試實驗數(shù)據(jù)（保持電流為5A） 靈敏角 最大靈敏角 -30 -45 表2 伏安特性實驗數(shù)據(jù)(保持不變) (A) 5 4 3 2 1 (V) 六、實驗注意事項 1、數(shù)字相位表的電壓電流輸入不應(yīng)接與相同線圈； 2、繼電器的伏安特性測試時應(yīng)保證繼電器電壓電流相位保持為實測最靈敏角。 3、最小起動電壓可用萬用表測得。 七、思考題 LG-11型功率方向繼電器的動作區(qū)是否等于180度？為什么？ 實驗三：電流速斷保護及電壓聯(lián)鎖 一、實驗?zāi)康? 1、掌握電流速斷保護和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的構(gòu)成和基本原理。 2、掌握電流速斷保護和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的整定方法。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、DL-31型電流繼電器 3、DY-36型電壓繼電器 4、導(dǎo)線若干 三、實驗原理 (1) 電流速斷保護 僅反映于電流增大而瞬間動作的電流保護，稱為電流速斷保護。為保證選擇性，必須保證下一出口處短路時保護不起動，因此電流速斷保護的動作電流必須大于最大運行方式下下一線路出口處發(fā)生短路的短路電流。 即電流速斷保護的整定值為：。 式中：為系統(tǒng)的等效相電勢；為最大運行方式下，系統(tǒng)的等值電抗；為線路單位長度電抗；為線路全長；為可靠系數(shù)，考慮到整定誤差、短路電流計算誤差和非周期分量的影響等，可取1.2~1.3。 電流速斷保護的主要優(yōu)點是簡單可靠，動作迅速，其缺點是不能保護線路全長，而且保護范圍受系統(tǒng)運行方式變化影響很大，當(dāng)被保護線路的長度較短時，速斷保護可能沒有保護范圍，因此不能采用。 (2) 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護 當(dāng)系統(tǒng)運行方式變化很大時，電流速斷保護的保護區(qū)可能很小，不能滿足靈敏度要求，為了提高靈敏度可以采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護。 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護是由過電流元件和低電壓元件共同組成的保護，只有當(dāng)電流、電壓元件同時動作時保護才能動作跳閘。由于電流電壓聯(lián)鎖速斷保護采用了電流和電壓的測量元件，因此，在外部短路時，只要一個測量元件不動作，保護就能保證選擇性。 保護整定主要考慮保證在正常運行方式下有較大的保護范圍。為保證選擇性，在正常運行方式時的保護區(qū)為： 其中，為可靠系數(shù)，一般取1.3~1.4。 則電流繼電器的動作電流為： 式中：為系統(tǒng)的等效相電勢；為正常運行方式下，系統(tǒng)的等值電抗；為線路單位長度電抗；=0.75。 就是在正常運行情況下，保護范圍末端發(fā)生三相短路時的短路電流。由于在該點發(fā)生短路時，低電壓繼電器也應(yīng)該動作，因此電壓繼電器的動作電壓應(yīng)設(shè)置為： 由于電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的電流繼電器整定值小于電流速斷保護的電流整定值，因而具有更高的靈敏度。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、常規(guī)電流速斷保護實驗 （1）實驗接線。如圖所示完成實驗接線。 電流速斷保護實驗接線圖 （2）整定值設(shè)置。根據(jù)系統(tǒng)一次模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)，進行整定計算，將電流整定值填入表1，并對DL-31電流繼電器進行整定。 （3）測試線路電流速斷保護的動作情況 設(shè)置系統(tǒng)為最大運行方式，設(shè)置線路首末端三相短路，測試電流速斷保護的動作情況，將結(jié)果記入表2中。 2、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護實驗 (1) 實驗接線 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護實驗接線圖 (2) 整定值設(shè)置 對電流電壓聯(lián)鎖速斷保護進行整定計算，將整定值填入表1，并對電壓繼電器和電流繼電器進行整定 (3) 測試電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的動作情況 設(shè)置系統(tǒng)為最大運行方式，設(shè)置線路首末端三相短路，測試電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的動作情況，將結(jié)果記入表2中。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 表1 電流速斷保護和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護整定值表 電流整定值(A) 電壓整定值(V) 電流速斷保護 / 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護 表2 各種運行方式下電流速斷和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護動作記錄表 電流速斷保護動作情況 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護動作情況 最大運行方式 線路首端三相短路 線路末端三相短路 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、實驗前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算整定數(shù)值（計算過程記錄于實驗原理中）。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 分析電流速斷保護與電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的區(qū)別？ 實驗四：方向性過流保護 一、實驗?zāi)康? 掌握方向性過電流保護基本原理。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、DL-31電流繼電器、LG-11功率方向繼電器、DS-32時間繼電器和DZY-202中間繼電器 三、實驗原理 在單側(cè)電源供電的電網(wǎng)中，電流保護僅利用相間短路后電流幅值增大的特征來區(qū)分故障與正常運行狀態(tài)，以動作電流的大小和動作時限的長短配合來保證有選擇地切除故障。 但在雙端電源供電網(wǎng)絡(luò)中，只靠簡單電流保護的電流定值和動作時限不能完全保證動作的選擇性，為此，必須在保護回路中加方向閉鎖，構(gòu)成方向性電流保護。一般規(guī)定保護的正方向是從母線指向線路，則方向性電流保護只有在功率方向由母線流向線路（正方向）時才動作。 方向性過電流保護由功率方向元件和電流元件構(gòu)成，既利用了電流的幅值特征，又利用了功率方向的特征。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、 模擬正方向短路故障實驗接線， 方向性過電流保護實驗接線如圖1所示。由于電流繼電器的觸點容量比較小，不能直接接通跳閘線圈，因此利用DZY-202中間繼電器的觸點（容量較大）去跳閘。 為使短路電流不致過大，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器輸出為380V。 圖1 方向性過電流保護實驗接線 2、整定值設(shè)置。整定動作電流定值為2.5A，時限為1s。 3、模擬正方向短路故障。在線路正常運行方式下設(shè)置出線末端三相短路故障，觀測方向性 過電流保護的動作情況，將結(jié)果記入表中。 4、模擬反方向短路故障 如圖2，將1TA的Ia和In端子反接，設(shè)置出線末端三相短路，模擬線路反方向短路故障，觀測保護動作情況，將結(jié)果記入表中。 圖2 方向性電流保護反方向短路故障實驗接線圖 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 方向性電流保護動作記錄表 保護是否動作 正方向三相短路 反方向三相短路 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、實驗前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算整定數(shù)值（計算過程記錄于實驗原理中）。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 方向性過電流保護的正方向是如何定義的？ 實驗五：電流保護綜合實驗 一、實驗?zāi)康? 1、理解電力系統(tǒng)的運行方式以及它對繼電保護的影響。 2、掌握電流保護基本原理及整定方法。 二、實驗設(shè)備及器材 TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 三、實驗原理 1、電力系統(tǒng)最大、最小運行方式 通過保護安裝處的短路電流最大時的運行方式稱為系統(tǒng)最大運行方式，此時系統(tǒng)阻抗為最小。反之，當(dāng)流過保護安裝處的短路電流為最小時的運行方式稱為系統(tǒng)最小運行方式，此時系統(tǒng)阻抗最大。由此可見，可將電力系統(tǒng)等效成一個電壓源，最大最小運行方式是它在兩個極端阻抗參數(shù)下的工況。 2、階段式電流保護 電流速斷（簡稱Ⅰ段），限時電流速斷（簡稱Ⅱ段）和定時限過電流保護（簡稱Ⅲ段）組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護。具體應(yīng)用時，可以只采用速斷保護加過電流保護，或限時速斷保護加過電流保護，也可以三者同時采用。 （根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)進行電路三段式電流保護整定計算！） 3、階段式電流保護整定計算（根據(jù)附表實驗臺參數(shù)進行整定） 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線 圖1 實驗一次主接線圖 圖2 電流保護實驗接線圖 2、整定值設(shè)置 按照線路參數(shù)進行整定值計算， 整定值如表1,。 表1 電流保護整定參考值 電流速斷 限時速斷 過電流 整定值（A） 動作時間（S） 3、模擬系統(tǒng)各種發(fā)生各種類型的短路實驗 按附表操作QS1~QS9，將系統(tǒng)組成正常運行方式。 在線路首端和末端分別設(shè)置三相短路和兩相短路。 分別測試三種情況下（1）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護均投入運行；（2）只Ⅱ、Ⅲ段保護均投入運行；（3）只Ⅲ段保護均投入運行時電流保護動作情況，將結(jié)果記入表3。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 表3 電流保護動作記錄表 何保護動作 動作電流（A）及時間（S） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保護均投入運行 線路首端三相短路 線路首端兩相短路 線路末端三相短路 線路末端兩相短路 Ⅱ、Ⅲ段保護投入運行 線路首端三相短路 線路首端兩相短路 線路末端三相短路 線路末端兩相短路 Ⅲ段保護投入運行 線路首端三相短路 線路首端兩相短路 線路末端三相短路 線路末端兩相短路 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、實驗前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算整定數(shù)值（計算過程記錄于實驗原理中）。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 1、分析電力系統(tǒng)運行方式對繼電保護靈敏度的影響。 2、三段式電流保護的保護范圍是如何確定的，在輸電線路上是否一定要用三段式保護，用兩段可以嗎？ 實驗六：方向阻抗繼電器特性實驗 一、實驗?zāi)康? 1、了解阻抗繼電器的結(jié)構(gòu)，掌握設(shè)置繼電器動作定值的方法。 2、掌握阻抗繼電器的基本調(diào)試和測試方法。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、LZ-21型方向阻抗繼電器 三、實驗原理 1、LZ-21型方向阻抗繼電器工作特性。方向阻抗繼電器在保護安裝處于正向出口發(fā)生金屬性短路時，其測量電壓值小于繼電器的最小動作電壓，繼電器將拒絕動作，稱為方向阻抗繼電器的死區(qū)，阻抗繼電器特性如圖所示的虛線。為消除死區(qū)，LZ-21型方向阻抗繼電器通過引入第三相電壓，在比較電氣量中引入與測量電壓同相位的帶有記憶作用的極化電壓。引入第三相電壓后LZ-21型方向阻抗繼電器的特性如所示的實線圓。 LZ-21型方向阻抗繼電器特性圖 LZ-21型方向阻抗繼電器YB整定板及其內(nèi)部接線示意圖 2、LZ-21型方向阻抗繼電器整定值的整定和調(diào)整。。阻抗整定值與電抗變壓器DKB的模擬阻抗和電壓變換器變比有關(guān)。 （1）改變模擬阻抗可以通過改變電流回路的DKB位置實現(xiàn)（可查閱相關(guān)資料）。出廠時，LZ-21阻抗繼電器DKB原方匝數(shù)默認(rèn)為20匝，即模擬阻抗為2Ω。 （2）改變電壓變換器YB的變比可以通過在阻抗繼電器面板上選擇合適的插孔插入螺釘實現(xiàn)。如圖所示，YB副方線圈內(nèi)部有4段繞組，每段繞組匝數(shù)不同，每段繞組必須且僅插入一個螺釘。如果某段繞組不需要選擇數(shù)值時，將螺桿插入該段繞組的0插孔中。 例如：若要求整定阻抗為=2.01Ω，則=99.5%，即應(yīng)設(shè)定電壓變換器YB副方線圈匝數(shù)為原方匝數(shù)的99.5%，應(yīng)選擇80匝、15匝、4匝、0.5匝插孔插入螺釘. 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線。如圖所示完成實驗接線。 阻抗繼電器特性測試接線圖 2、最大靈敏角測試 （1）整定值設(shè)置。打開繼電器面板前蓋，改變靈敏角連接片，可設(shè)定功率方向繼電器的整定值，首先設(shè)置整定阻抗設(shè)為=2.01Ω（或自定），靈敏角為72。 （2）設(shè)置I1電流輸出為5A，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使電壓輸出為8V左右，這樣當(dāng)阻抗角在最大靈敏角附近時測量阻抗在繼電器動作圓內(nèi)（0.8*=8.04V）。 （3）調(diào)節(jié)移相器改變電壓相角，測出使繼電器動作的始角度和終角度，并算出使繼電器剛好動作的相角和。將結(jié)果填入表1。 （4）通過改變繼電器面板上的壓板連接片，調(diào)節(jié)靈敏角為65和80，，重復(fù)實驗，并將測量結(jié)果填入表1。 3、整定阻抗校驗 （1）設(shè)置I1電流輸出為5A，靈敏角為72，設(shè)置輸入電壓和電流之間的相角差為實測的最大靈敏角。 （2）將阻抗整定螺釘分別旋入表2中所要求的阻抗對應(yīng)的插孔。 （3）測取繼電器剛好動作時的電壓填入表2。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 繼電器的最大靈敏角 表1 阻抗繼電器最大靈敏角測試實驗數(shù)據(jù) 靈敏角 最大靈敏角 誤差△% 72 65 80 表2整定阻抗校驗表 （整定值） (99.5%) 2.01 (67％) 3 (40%) 5 （V） （計算值） 六、實驗注意事項 整定阻抗校驗時應(yīng)設(shè)置輸入電壓和電流之間的相角差為實測的最大靈敏角 七、思考題 分析方向圓阻抗繼電器為何出現(xiàn)電壓死區(qū)？如何消除電壓死區(qū)？ 實驗七：負(fù)序電壓繼電器特性測試 一、實驗?zāi)康? 1、了解常規(guī)負(fù)序電壓繼電器的構(gòu)造及工作原理。 2、掌握設(shè)置負(fù)序電壓繼電器動作定值的方法。 3、測試DY-４型負(fù)序電壓繼電器的動作值、返回值和返回系數(shù)。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、DY-４型負(fù)序電壓繼電器 3、導(dǎo)線若干 三、實驗原理 繼電器由負(fù)序電壓濾過器(以下簡稱濾過器)和一個作為執(zhí)行元件的電磁機構(gòu)組成，執(zhí)行元件的線圈繞組接到濾過器的輸出回路中，內(nèi)部接線圖如圖所示。 濾過器由兩組電阻器和兩個電容器C1和C2，組成，RA=R1+ R2，RC=R3+R4，其中R2和R4為可調(diào)電阻，Xa=1/(2πfc1)，Xc=1/(2πfc2) ，當(dāng)電阻值 Ra=Sqrt(3)*Xa，Rc=Xc/Sqrt(3) 時，在濾過器輸入端上加正序電壓，濾過器沒有輸出(只有很小的不平衡電壓)；而在濾過器輸入端上加負(fù)序電壓時則空載時的輸出電壓為1.5UL2 (UL2為負(fù)序線電壓)。由于加的是線電壓，因此不存在零序電壓分量。 改變執(zhí)行元件的指針位置即可進行動作值的整定。 負(fù)序電壓繼電器內(nèi)部接線圖 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線。如圖所示完成實驗接線。 負(fù)序電壓繼電器特性實驗接線圖 2、整定值設(shè)置。打開電壓繼電器面板前蓋，撥動定值設(shè)定指針，可設(shè)定電壓繼電器整定值，首先設(shè)置電壓繼電器整定值為8V（或自定）。 3、打開特性實驗信號源開關(guān)。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，緩慢增大電壓，繼電器動作指示燈亮?xí)r停止，記下動作值。 4、調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器減小電壓，繼電器返回指示燈滅時停止，記下返回值，并將三相調(diào)壓器調(diào)節(jié)到“0”位置。 5、測試3組數(shù)據(jù)，將結(jié)果填入表中。。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 模擬式負(fù)序電壓繼電器動作值、返回值和返回系數(shù)實驗數(shù)據(jù)（整定值設(shè)為8V） 動作值(V) 返回值(V) 返回系數(shù) 1 2 3 平均值(V) / 誤差(%) 變差(%) 返回系數(shù) 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、特性實驗信號源24V電源和電壓源出口嚴(yán)禁短接。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 分析負(fù)序電壓繼電器加入正序電壓或零序電壓時動作情況。 實驗八：自動重合閘前加速保護實驗 一、實驗?zāi)康? 1、掌握三相一次重合閘的基本原理。 2、了解三相一次重合閘與繼電保護之間如何配合工作。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、DL-31電流繼電器 3、DZY-202中間繼電器 4、JCH-4A型三相一次重合閘裝置 三、實驗原理 JCH-4A型三相一次重合閘裝置主要用于電力系統(tǒng)二次回路中，作為實現(xiàn)三相一次重合閘的主要元件。 JCH-4A型三相一次重合閘的工作原理示意圖如圖1。圖中各符號含義如下： HQ——斷路器合閘線圈 DL1～DL2——斷路器的輔助觸點 TQ——斷路器跳閘線圈 SJ——時間繼電器 ZJ——中間繼電器 圖1 重合閘用于單側(cè)電源線路的接線示意圖 1、正常運行處于合閘狀態(tài)。 在投入前應(yīng)將重合閘放電（端子3、6短接一次）完畢。當(dāng)線路正常運行斷路器處于合閘時，對充電回路的電容器充電，此時如果輸電線路存在故障，則斷路器很快又被切除。由于電容器充電時間短沒有達到門坎電壓，中間繼電器控制回路不能接通，避免了斷路器發(fā)生重合閘。若線路正常，則經(jīng)15～25s后，電容器充滿電，重合閘準(zhǔn)備動作。 2、斷路器由保護動作或其它原因而跳閘。 此時斷路器的輔助觸點DL1返回接通，啟動時間繼電器SJ。經(jīng)延時后，接通中間繼電器控制電路，ZJ(V)動作后，接通斷路器合閘電路（KM+→端子②→SJ1→ZJ（I）→DL2→HQ→KM-），HQ通電后，實現(xiàn)一次重合閘。由于ZJ（I）的作用，ZJ1能保持直到斷路器完成合閘，其輔助觸點DL2斷開為止。如果線路上是瞬時故障，則重合閘成功后，電容器自行充電，經(jīng)15～25s后，重合閘重新處于準(zhǔn)備動作狀態(tài)。 3、線路上存在永久性故障。 此時經(jīng)一次重合閘后，斷路器第二次跳閘（重合閘不成功），SJ仍啟動，但這段時間小于恢復(fù)時間（15～25s），不能接通控制電路使ZJ（V）動作，因而保證重合閘只動作一次。 4、中間元件的觸點ZJ1卡住或熔接。 為防止在這種情況下，斷路器多次合閘于故障線路，采用繼電器TBJ加以避免。當(dāng)斷路器跳閘，接通合閘回路，同時使TBJ（I）經(jīng)TBJ1自保持，并通過TBJ2斷開合閘回路，防止斷路器多次重合閘。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線 常規(guī)三相一次重合閘實驗接線如圖2所示，將保護安裝處（1QF）的電流互感器的端子、分別與DL-31電流繼電器的電流輸入端子和連接。電流繼電器的動作觸點連接至中間繼電器電壓線圈上，中間繼電器的上面一對動作觸點與斷路器1QF的跳閘信號接孔連接，控制1QF跳閘。重合閘繼電器的合閘觸點1控制1QF合閘。 圖2 常規(guī)三相一次重合閘實驗接線 2、整定值設(shè)置 根據(jù)系統(tǒng)一次模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)進行整定計算，并對DL-31電流繼電器進行整定，整定動作電流值為 A。重合閘時間整定為5S。 3、測試保護和三相一次重合閘動作 將重合閘端子3、6短接，使重合閘放電，此時重合閘面板上的充電指示燈滅。手動合上斷路器1QF，等待20S，使重合閘充滿電，此時重合閘面板上的充電指示燈亮。 4、瞬時性故障：按下出線上的首端相間短路故障按鈕，觀測保護動作情況，待保護跳開1QF后，釋放按鈕，觀測重合閘的動作情況及重合閘面板上的充電指示燈狀態(tài)。 5、永久性故障：按住出線上的首端相間短路故障按鈕，保持到重合閘動作后保護再次跳開1QF時釋放，模擬系統(tǒng)發(fā)生永久性故障的情況，觀測整個過程中保護和重合閘的動作情況。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 自動重合閘保護動作記錄表 保護動作情況 瞬時性故障 永久性故障 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、實驗前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算整定數(shù)值（計算過程記錄于實驗原理中）。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 自動重合閘的動作時間是否越短越好？為什么？ 實驗九：差動繼電器特性實驗 一、實驗?zāi)康? 1、了解常規(guī)差動繼電器的工作原理，掌握設(shè)置繼電器動作定值的方法。 2、掌握差動繼電器特性的測試方法，測試差動繼電器的比率制動曲線特性。 二、實驗設(shè)備及器材 1、TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 2、LCD-4型變壓器差動繼電器 三、實驗原理 LCD-4型變壓器差動繼電器用于變壓器差動保護中，作為主保護。LCD-4型差動繼電器為整流型繼電器，由差動元件和瞬動元件兩部分組成。差動元件由差動工作回路、二次諧波制動回路、比率制動回路和直流比較回路所組成。 LCD-4型變壓器差動繼電器內(nèi)部未設(shè)置平衡繞組及抽頭，因TA變比不一致而引起的不平衡電流通過專用自耦變流器補償消除。諧波制動系數(shù)通常調(diào)整在0.2-0.25之間。通過切換片1QP實現(xiàn)三種不同的比率制動系數(shù)0.4、0.5、0.6。過切換片2QP獲得1、1.5、2、2.5A四個不同的整定值。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線。如圖所示完成實驗接線。 差動繼電器特性測試實驗連線圖 2、整定值設(shè)置。將差動繼電器動作值整定為2A，制動系數(shù)設(shè)置為0.5。 3、打開特性實驗信號源開關(guān)。調(diào)節(jié)I2輸出到2A，然后調(diào)節(jié)I1輸出使得I1逐漸增加，當(dāng)繼電器動作時記錄I1電流值，將值記入表1中。 4、改變I2輸出電流值為2.5A、3A、3.5A、4A、4.5A、5A重復(fù)步驟3，將數(shù)據(jù)記入表1中。 5、將“制動系數(shù)”整定為0.4和0.6，重復(fù)步驟3-4，再次測試?yán)^電器的制動曲線，將三次測試得到的曲線 = f() 畫在同一個坐標(biāo)圖中進行比較。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 表1 差動繼電器特性實驗(制動系數(shù)0.5) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 表2 差動繼電器特性實驗(制動系數(shù)0.4) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 表3 差動繼電器特性實驗(制動系數(shù)0.6) I2 2 4 5 6 7 8 9 I1 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、特性實驗信號源24V電源和電壓源出口嚴(yán)禁短接。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 1、為什么有比率制動特性的差動繼電器的靈敏度比無比率制動特性的差動繼電器高？ 2、帶有比率制動特性的差動繼電器是怎樣可靠的躲開區(qū)外故障的？ 實驗十：變壓器保護綜合實驗 一、實驗?zāi)康? 1、掌握差動保護的基本原理。 2、熟悉變壓器保護的接線方式。 3、掌握變壓器保護的整定方法，分析其誤差來源。 4、了解比率制動差動保護原理，分析保護動作情況。 二、實驗設(shè)備及器材 TQXDB-IB多功能繼電保護實驗培訓(xùn)系統(tǒng) 三、實驗原理 1、 電流平衡變換系數(shù)的計算方法如下： 　　 　 和分別為高壓側(cè)和低壓側(cè)電流互感器的變比，為變壓器的變比。 2、差動速斷保護整定 差動速斷的整定值按躲開最大勵磁涌流來整定，，其中，為變壓器的額定電流。 3、比率制動差動保護整定 比率制動式差動繼電器的動作電流隨外部短路電流按比率增大，既能保證外部短路不誤動，又能保證內(nèi)部短路有較高的靈敏度。 比率制動差動保護的動作電流按下面兩個條件進行計算，選較大者為基本動作電流。 （1）躲開變壓器的勵磁涌流： 式中，為可靠系數(shù)，可取1.5，為變壓器參考側(cè)的額定電流。 （2）躲開變壓器外部短路時的最大不平衡電流： 式中，為外部短路時，流過變壓器參考側(cè)的最大短路電流，為CT的10%誤差，為變壓器分接頭位置的改變范圍，最大為15%。 比率制動系數(shù)可取0.4~0.6，二次諧波制動系數(shù)通常為0.15~0.2。 4、不帶起動元件的過電流保護整定 動作電流按躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定。 式中，為可靠系數(shù)，取1.2～1.3；為返回系數(shù)，取0.85；為變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。 的確定應(yīng)考慮電動機自起動的最大電流： 　 式中，為負(fù)荷自起動系數(shù)，取1.5～2.5，為正常的最大負(fù)荷電流。 5、帶低電壓起動的過電流保護整定 電流元件和電壓元件的動作值分別為： 式中，為可靠系數(shù)，取1.1～1.2；為電流繼電器返回系數(shù)，取0.85；為電壓繼電器返回系數(shù)，取1.15；為最低工作電壓，一般取0.9 。 6、復(fù)合電壓起動的過電流保護 負(fù)序電壓定值可?。? 7、過負(fù)荷保護=2.47 式中，為可靠系數(shù)，取1.05，為返回系數(shù)，取0.85。為避免外部故障時保護誤發(fā)信號，動作時間一般取7～9秒。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1、實驗接線 TQDB-IV多功能微機保護實驗裝置具有四個電流輸入通道，因此只能實現(xiàn)分相差動（A相差動保護）。裝置的IA1、IA2和IA3電流接線端與2TA二次側(cè)三相電流插孔相連，電流公共端直接相連。裝置的IA2接線端與3TA二次側(cè)A相電流插孔相連，電流公共端直接相連?！疤摺保ū硎咎_變壓器高壓側(cè)斷路器）接線端與2QF處的跳閘插孔相連，“跳低”（表示跳開變壓器低壓側(cè)斷路器）接線端與3QF處的跳閘插孔相連。如圖1所示。 圖1 變壓器保護實驗接線 2、整定值設(shè)置 根據(jù)前面所述的整定方法對變壓器保護進行整定計算，并將定值下載或直接輸入到裝置中。 設(shè)置控制字時，同時投入差動速斷保護、比率制動差動保護和過負(fù)荷保護。 表1 變壓器主保護參考整定值表 差動速斷 動作電流 平衡變化系數(shù) 2.5A 0. 91 比率制動差動 差流門檻 比例制動系數(shù) 1.5A 0.6 過負(fù)荷 動作電流 動作時限 1A 7s 變壓器 變壓器 平衡系數(shù) 0 1.000 3、模擬變壓器短路故障 在表2所示設(shè)置故障進行實驗，并記錄實驗結(jié)果。 五、實驗數(shù)據(jù)及分析處理 表2 變壓器保護動作記錄表 故障點和故障類型 何種保護動作 動作值(A) 模擬變壓器內(nèi)部故障 兩相短路 三相短路 模擬變壓器外部故障 兩相短路 三相短路 六、實驗注意事項 1、本實驗為強電類實驗，實驗中如有異常情況，應(yīng)立即停止實驗并切斷電源。 2、實驗中改接線，須遵循斷電改接線原則。 3、實驗前應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算整定數(shù)值（計算過程記錄于實驗原理中）。 4、實驗結(jié)束時應(yīng)先拆電源端接線，后拆除負(fù)荷端接線。 七、思考題 1、分析差流計算值與實驗值之間的誤差來源？ 2、變壓器差動保護中產(chǎn)生不平衡電流的因素有哪些？ 附TQXDB-IB多功能繼電保護實驗臺說明 一、阻抗等參數(shù)說明： 實驗臺上系統(tǒng)電源實際為380V 實際參數(shù)： 系統(tǒng)電源：380V。 電壓互感器TV變比：380V/100V。 電流互感器TA變比：10A/10A。 L1-L2段線路阻抗為11.64Ω（電感36mH），L3-L4段線路阻抗為15.52Ω（電感48mH），出線滑動變阻器L5最大阻抗為22Ω，系統(tǒng)阻抗為15.52Ω（電感48mH）。 三、系統(tǒng)運行方式說明： 可利用轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1-QS9組成6種不同的線路阻抗，從而模擬6種不同的系統(tǒng)運行方式。經(jīng)測試，選取3種較合理的方式分別作為最大、最小和正常方式。各開關(guān)狀態(tài)見下表。 QS1 QS2 QS3 QS4 QS5 QS6 QS7 QS8 QS9 最大運行方式 + + + + + + + + + 最小運行方式 - - + + + + + + + 正常運行方式 + + + + - - - - - 注：“+”表示轉(zhuǎn)換開關(guān)合上，“-”表示打開