电力系统自动化及继电保护综合实验要点.docx

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电力系统自动化及继电保护综合实验要点

一、电磁型电流继电器和电压继电器实验

一、实验目的

熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的实际结构、工作原理、基本特性：

掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。

二、预习与思考

1、电流继电器的返回系数为什么恒小于1?

2、动作电流（压）、返回电流（压）和返回系数的定义是什么?

3、实验结果如返回系数不符合要求，你能正确地进行调整吗?

4、返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途?

三、原理说明

DL-20c系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。

DY-20c系列电压继电器用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过电压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。

DL-20c、DY-20c系列继电器的内部接线图见图l-l。

上述继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。

过电流（压）继电器：

当电流（压）升高至整定值（或大于整定值）时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

低电压继电器：

当电压降低至整定电压时，继电器立即动作，常开触点断开，常闭触点闭合。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，电压继电器两线圈并联时标注的指示值等于整定值：

若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。

转动刻度盘上指针，以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。

图1-3过电压继电器实验接线图

四、实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

l

ZBll

DL-24C／6电流继电器

l

2

ZBl5

DY-28C／160电压继电器

1

3

ZB35

交流电流表

1

4

ZB36

交流电压表

l

5

DZB0l-l

单相自耦调压器

l

交流器

1

触点通断指示灯

1

单相交流电源

l

可调电阻Rl6.3Ω/10A

l

6

1000伏兆欧表

l

五、验步骤和要求

l、绝缘测试

单个继电器在新安装投入使用前或经过解体检修后，必须进行绝缘测试，对于额定电压为100伏及以上者，应用1000伏兆欧表测定绝缘电阻：

对于额定电压为100伏以下者，则应用500伏兆欧表测定绝缘电阻。

测定绝缘电阻时，应根据继电器的具体接线情况，注意把不能承受高压的元件（如半导体元件、电容器等）从回路中断开或将其短路。

本实验是用1000伏兆欧表测定导电回路对铁芯的绝缘电阻及不连接的两回路间的绝缘电阻，要求如下：

（1）全部端子对铁芯或底座的绝缘电阻应不小于50兆欧。

（2）各线圈对触点及各触点间的绝缘电阻应不小于50兆欧。

（3）各线圈间绝缘电阻应不小于50兆欧。

将测得的数据记入表1-1，并做出绝缘测试结论。

表l—l绝缘电阻测定记录表

编

号

测试项目

电流继电器

电压继电器

电阻值

（兆欧）

结论

电阻值

（兆欧）

结论

1

铁心--线圈⑤

2

铁心--线圈⑥

3

铁心--接点①

4

铁心--接点③

5

线圈⑤--线圈⑥

6

线圈⑤--接点①

注：

上表①⑨⑤⑥为继电器引出的接线端号码，铁芯指继电器内部的导磁体。

2、整定点的动作值、返回值及返回系数测试

实验接线图l-2、图l-3、（图l-4）分别为电流继电器及过（低）电压继电器的实验接线，可根据下述实验要求分别进行。

实验参数电流值（或电压值）可用单相自耦调压器、变流器、变阻器等设备进行调节。

实验中每位学生要注意培养自己的实践操作能力，调节中要注意使参数平滑变化。

（1）电流继电器的动作电流和返回电流测试

a、选择ZBll继电器组件中的DL-24C/6型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。

本实验整定值为2A及4A的两种工作状态见表l-2。

b、根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）；查表l-5。

c、按图1-4接线，检查无误后，调节自耦调压器及变阻器，增大输出电流，使继电器动作。

读取能使继电器动作的最小电流值，即使常开触点由断开变成闭合的最小电流，记入表l-2：

动作电流用Idj表示。

继电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器降低输出电流，使触点开始返回至原来位置时的最大电流称为返回电流，用Ifj表示，读取此值并记入表1-2，并计算返回系数；继电器的返回系数是返回电流与动作电流的比值，用Kf表示。

Ifj

Kf=-----

Idj

过电流继电器的返回系数在O.85～0.9之间。

当小于O.85或大于0.9时，应进行调整，调整方法详见本节第（4）点。

表1-2电流继电器实验结果记录表

整定电流I（安）

2A

继电器两线圈的接线方式选择为：

4A

继电器两线圈的接线方式选择为：

测试序号

l

2

3

1

2

3

实测起动电流Idj

实测返回电流Ifj

返回系数Kf=Ifj/Idj

求每次实测起动电流

与整定电流的误差％

（2）过电压继电器的动作电压和返回电压测试

a、选择ZBl5型继电器组件中的DY-28c/160型过电压继电器，确定动作值为1.5倍的额定电压，即实验参数取150V并进行初步整定。

b、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式，查表l-6。

c、按图1-3接线。

检查无误后，调节自耦调压器，分别读取能使继电器动作的最小电压Udj及使继电器返回的最高电压Ufj记入表l-3并计算返回系数Kf。

返回系数的含义与电流继电器的相同。

返回系数不应小于O.85，当大于O.9时，也应进行调整。

（3）低电压继电器的动作电压和返回电压测试

a、选择ZBl5继电器组件中的DY-28c/160型低电压继电器，确定动作值为0.7倍的额定电压，即实验参数取70V并进行初步整定。

b、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式，查表l-6。

c、按图1-3接线，调节自耦调压器，增大输出电压，先对继电器加100伏电压，然后逐步降低电压，至继电器舌片开始跌落时的电压称为动作电压Udj,再升高电压至舌片开始被吸上时的电压称为返回电压Ufj,将所取得的数值记入表l-3并计算返回系数。

返回系数Kf为：

Ufj

Kf=-----

Udj

低电压继电器的返回系数不大于1.2，用于强行励磁时不应大于1.06。

以上实验，要求平稳单方向地调节电流或电压实验参数值，并应注意舌片转动情况。

如遇到舌片有中途停顿或其他不正常现象时，应检查轴承有无污垢、触点位置是否正常、舌片与电磁铁有无相碰等现象存在。

动作值与返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值的误差不应大于±3％。

否则应检查轴承和轴尖。

在实验中，除了测试整定点的技术参数外，还应进行刻度检验。

用整定电流的1.2倍或额定电压1.1倍进行冲击试验后，复试定值，与整定值的误差不应超过±3％。

否则应检查可动部分的支架与调整机构是否有问题，或线圈内部是否层间短路等。

（4）返回系数的调整

返回系数不满足要求时应予以调整。

影响返回系数的因素较多，如轴间的光洁度、轴承清洁情况、静触点位置等。

但影响较显著的是舌片端部与磁极间的间隙和舌片的位置。

返回系数的调整方法有：

a、调整舌片的起始角和终止角：

调节继电器右下方的舌片起始位置限制螺杆，以改变舌片起始位置角，此时只能改变动作电流，而对返回电流几乎没有影响。

故可用改变舌片的起始角来调整动作电流和返回系数。

舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，反之，返回系数愈大。

调节继电器右上方的舌片终止位置限制螺杆，以改变舌片终止位置角，此时只能改变返回电流而对动作电流则无影响。

故可用改变舌片的终止角来调整返回电流和返回系数。

舌片终止角与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。

b、不调整舌片的起始角和终止角位置，而变更舌片两端的弯曲程度以改变舌片与磁极间的距离，也能达到调整返回系数的目的。

该距离越大返回系数也越大；反之返回系数越小。

c、适当调整触点压力也能改变返回系数，但应注意触点压力不宜过小。

（5）动作值的调整

a、继电器的整定指示器在最大刻度值附近时，主要调整舌片的起始位置，以改变动作值，为此可调整右下方的舌片起始位置限制螺杆。

当动作值偏小时，调节限制螺杆使舌片的起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。

b、继电器的整定指示器在最小刻度值附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。

c、适当调整触点压力也能改变动作值，但应注意触点压力不宜过小。

3、触点工作可靠性检验应着重检查和消除触点的振动。

（1）过电流或过电压继电器触点振动的消除

a、如整定值设在刻度盘始端，当试验电流（或电压）接近于动作值或整定值时，发现触点振动可用以下方法消除。

静触点弹片太硬或弹片厚度和弹性不均，容易在不同的振动频率下引起弹片的振动，或由于弹片不能随继电器本身抖动而自由弯曲，以至接触不良产生火花。

此时应更换弹片。

静触点弹片弯曲不正确，在继电器动作时，静触点可能将动触点桥弹回而产生振动。

此时可用镊子将静触点弹片适当调整。

如果可动触点桥摆动角度过大，以致引起触点不容许的振动时，可将触点桥的限制钩加以适当弯曲消除之。

变更触点相遇角度也能减小触点的振动和抖动。

此角度一般约为55°～65°

b、当用大电流（或高电压）检查时产生振动，其原因和消除方法如下：

当触点弹片较薄以致弹性过弱，在继电器动作时由于触点弹片过度弯曲，很容易使舌片与限制螺杆相碰而弹回，造成触点振动。

继电器通过大电流时，可能使触点弹片变形，造成振动。

消除方法是调整弹片的弯曲度，适当地缩短弹片的有效部分，使弹片变硬些。

若用这种方法无效时，则应将静触点片更换。

在触点弹片与防振片间隙过大时，亦易使触点产生振动。

此时应适当调整其间隙距离。

继电器转轴在轴承中的横向间隙过大，亦易使触点产生振动。

此时应适当调整横向间隙或修理轴尖和选取与轴尖大小适应的轴承。

调整右侧限制螺杆的位置，以变更舌片的行程，使继电器触点在电流近于动作值时停止振动。

然后检查当电流增大至整定电流的1.2倍时，是否有振动。

过分振动的原因也可能是触点桥对舌片的相对位置不适当所致。

为此将可动触点夹片座的固定螺丝拧松，使可动触点在轴上旋转一个不大的角度，然后再将螺丝拧紧。

调整时应保持足够的触点距离和触点间的共同滑行距离。

另外改变继电器纵向串动大小，也可减小振动。

（2）全电压下低电压继电器振动的消除

低电压继电器整定值都较低，而且长时间接入额定电压，由于转矩较大，继电器舌片可能按二倍电源频率振动，导致轴尖和轴承或触点的磨损。

因此需要细致地调整，以消除振动。

其方法如下：

a、按上述消除触点振动的方法来调整静触点弹片和触点位置，或调整纵向串动的大小以消除振动。

b、将继电器右上方舌片终止位置的限制螺杆向外拧，直到继电器在全电压下舌片不与该螺杆相碰为止。

此时应注意触点桥与静触点有无卡住，返回系数是否合乎要求等。

c、在额定电压下，松开铝框架的固定螺丝，上下移动铝框架调整磁间隙，以找到一个触点振动最小的铝框架位置，再将铝框架固定，也就是人为地使舌片和磁极间的上下间隙不均匀（一般是上间隙大于下间隙）来消除振动。

但应注意该间隙不得小于0.5毫米，并防止舌片在动作过程中卡塞。

d、仅有常闭触点的继电器，可使舌片的起始位置移近磁极下面，以减小振动。

e、若振动仍未消除，则可以将舌片转轴取下，将舌片端部向内弯曲。

（3）电压继电器触点应满足下列要求

a、在额定电压下，继电器触点应无振动。

b、低电压继电器，当从额定电压均匀下降到动作电压和零值时，触点应无振动和鸟啄现象。

c、过电压继电器，以1.05倍动作电压和1.1倍额定电压冲击时，触点应无振动和鸟啄现象。

表1-3电压继电器实验结果记录表

继电器种类

过电压继电器

低电压继电器

整定电压U（伏）

150V

继电器两

线圈的接

线方式选

择为：

70V

继电器两

线圈的接

线方式选

择为：

测试序号

l

2

3

l

2

3

实测起动电压Udj

实测返回电压Ufj

返回系数Kf=Ufj/Udj

求每次实测动作电压与整定

电压的误差％

（4）电流继电器触点应满足下列要求

以1.05倍动作电流或保护出现的最大故障电流冲击时，触点应无振动和鸟啄现象。

图1-4低电压继电器实验接线图

六、技术数据

l、继电器触点系统的组合形式见表l-4。

表l一4

继电器型号

继电器中触点数量

常开触点

常闭触点

DL-21c．DY-21c．DY-26c

1

DL-22c．DY-22c

1

DL-23c．DY-23c．DY-28c

1

l

DL-24c．Dy-24c．DY-29c

2

DL-25c．DY-25c

2

2、继电器技术数据：

电流继电器见表1-5，电压继电器见表1-6

型号

最大整流电流（A）

额定电流（A）

长期允许电流（A）

电流整定范围（A）

动作电流（A）

最小整定值时的功率消耗（VA）

返回系数

线圈串联

线圈并联

线圈串联

线圈并联

线圈串联

线圈并联

0．05

0．08

0．16

0．08

0.16

0.0l25-0.05

0．0125～0．025

0．025～0．05

0．4

0．2

0．3

0．6

0.3

0.6

0．05-0．2

0．05～0．1

0．1～0．2

O．5

O．6

l

2

l

2

0．15～0．6

0．15～0．3

0．3～0．6

0．5

2

3

6

3

6

0．5～2

0．5～1

1～2

0．5

DL一20C

6

6

12

6

12

1．5～6

1．5～3

3～6

0．55

0．8

10

10

20

10

20

2．5～10

2．5～5

5～lO

O．85

20

10

20

15

30

5～20

5～10

10～20

1

50

15

30

20

40

12．5～50

12．5～25

25～50

6．5

100

15

30

20

40

25～100

25～50

50～100

23

200

15

30

20

40

50～200

50～100

1OO～200

0.7

名称

型号

最大整定电压（v）

额定电压（v）

长期允许电压（v）

电压整定范围（v）

动作电压（v）

最小整定值时的功率消耗（VA）

返回系数

线圈并联

线圈串联

线圈并联

线圈串联

线圈并联

线圈串联

过电压

DY-21C～25C

60

30

60

35

70

15～60

15～30

30～60

1

0.8

200

100

200

110

220

50～20O

50～100

100～200

400

200

400

220

440

100～400

100～200

200～400

低电压

DY-26c、28c、29c

48

30

60

35

70

12～48

12～24

24～48

1.25

160

100

200

110

220

40～160

40～80

80～160

320

200

400

220

440

80～320

80～160

160～320

DY-21C～DY-25C/60C

60

100

200

110

220

15～60

15～30

30～60

2.5

0.8

3、动作时间：

过电流（或电压）继电器在1.2倍整定值时，动作时间不大于0.15秒；在3倍整定值时，动作时间不大于O.03秒。

低电压继电器在0.5倍整定值时，动作时间不大于0.15秒。

4、接点断开容量：

在电压不大于250伏，电流不大于2安时的直流有感负荷电路（时间常数不大于5×10³秒）中断开容量为40瓦：

在交流电路中为200伏安。

5、重量：

约为O.5公斤。

七、实验报告

实验结束后，针对过电流、过电压、低电压继电器实验要求及相应动作值、返回值、返回系数的具体整定方法，按实验报告编写的格式和要求及时写出电流继电器、电压继电器实验报告和本次实验的体会，并书面解答本实验思考题。

二、电磁型时间继电器实验

一、实验目的

熟悉DS-20系列时间继电器的实际结构，工作原理，基本特性，掌握时限的整定和试验调整方法。

二、预习与思考

1、绝缘测试时发现绝缘电阻下降，且不符合要求，是什么原因引起的?

2、影响起动电压、返回电压的因素是什么?

3、在某一整定点的动作时间测定，所测得数值大于（或小于）该点的整定时间，并超出允许误差时，将用什么方法进行调整?

4、根据你所学的知识说明时间继电器常用在哪些继电保护装置及自动化电路中?

三、原理说明

DS-20系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件按时限控制原则进行动作。

DS-20系列时间继电器是带有延时机构的吸入式电磁继电器，其中DS-2l～DS-24是内附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于短时工作），DS-21/c～DS-24/c是外附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于长时工作）。

DS-25～28是交流时间继电器。

该继电器具有一付瞬时转换触点，一付滑动主触点和一付终止主触点。

继电器内部接线见图2-l。

DS-21-22时间继电器DS-21/C-22/C时间继电DS-25-28时间继电器

正面内部接线图器正面内部接线图正面内部接线图

图2-1时间继电器内部接线图

当加电压于线圈两端时，衔铁克服塔形弹簧的反作用力被吸入，瞬时常开触点闭合，常闭触点断开，同时延时机构开始启动，先闭合滑动常开主触点，再延时后闭合终止常开主触点，从而得到所需延时，当线圈断电时，在塔形弹簧作用下，使衔铁和延时机构立刻返回原位。

从电压加于线圈的瞬间起到延时闭合常开主触点止，这段时间就是继电器的延时时间，可通过整定螺钉来移动静接点位置进行调整，并由螺钉下的指针在刻度盘上指示要设定的时限。

四、实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

l

ZB13

DS-23时间继电器

l

2

ZB43

800Ω可调电阻

1

3

ZB03

数字电秒表

l

4

ZB31

直流电压、电流表

各l

5

5

DZB01

DZBOl

可调直流操作电源

可调直流操作电源

1路

1路

6

1000V兆欧表

l

7

万用表

1

五、实习步骤和要求

1、内部结构检查

（1）观察继电器内部结构，检查各零件是否完好，各螺丝固定是否牢固，焊接质量及线头压接应保持良好。

（2）衔铁部分检查

手按衔铁使其缓慢动作应无明显磨擦，放手后靠塔形弹簧返回应灵活自如，否则应检查衔铁在黄铜套管内的活动情况，塔形弹簧在任何位置不许有重迭现象。

（3）时间机构检查

当衔铁压入时，时间机构开始走动，在到达刻度盘终止位置，即触点闭合为止的整个动作过程中应走动均匀，不得有忽快忽慢，跳动或中途卡住现象，如发现上述不正常现象，应先调整钟摆轴承螺丝，若无效可在老师指导下将钟表机构解体检查。

（4）接点检查

a、当用手压入衔铁时，瞬时转换触点中的常闭触点⒅⒄应断开，常开触点⒄⒃应闭合。

b、时间整定螺丝整定在刻度盘上的任一位置，用手压入衔铁后经过所整定的时间，动触点应在距离静触点首端的1/3处开始接触静触点，并在其上滑行到1/2处，即中心点停止。

可靠地闭合静触点，释放衔铁时，应无卡涩现象，动触点也应返回原位。

c、动触点和静触点应清洁无变形或烧损，否则应打磨修理。

2、绝缘测试

用1000伏兆欧表测试导电回路对铁芯或磁导体的绝缘电阻及互不连接的回路之间的绝缘电阻，并将测得数据记入表2-l进行比较，做出绝缘测试结论。

（绝缘电阻测试要求同实验一）

3、动作电压，返回电压测试

实验接线见图2-2，选用ZBl3挂箱的DS-23型时间继电器，整定范围（2.5s～10s）

（1）动作电压Ud的测试

按图2-2接好线．将可变电阻R置于输出电压最小位置，合上S1及S2，调节可变电阻R使输出电压由最小位置慢慢地升高到时间继电器的衔铁完全被吸入为止，可变电阻R保持不变，断开开关S1，然后迅速合上开关S1，以冲击方式使继电器动作，如不能动作，再调整可变电阻R，增大输出电压，用冲击方式使继电器衔铁瞬时完全被吸入的最低冲击电压即为继电器的最低动作电压Ud，断开开关S1，将动作电压Ud填入表2-3内。

Ud应不大于70％Ued（154v）。

对于DS-21/c～24/c型应不大于75％Ued，DS-25～DS-28型应不大于85%Ued。

图2-2时间继电器实验接线图

表2-1Ds-23型时间继电器绝缘测试记录表

编号

测试项目

电阻值（兆欧）

测试结论

1

磁导体--滑动主接点（3）（4）

2

磁导体--终止主接点（5）（6）

3

磁导体--瞬时转换接点（16）（17）（18）

4

磁导体--线圈

（1）（13）

5

线圈（13）--触点（3）（5）（16）（18）

6

触点（3）--（4）

7

触点（5）--（6）

8

触点（16）--（18）

注：

测试上表第6、7项绝缘电阻时，DS一23型时间继电器的时问整定螺钉均固定10s位置。

（2）返回电压Uf的测试

合上S1、S2加大电压至额定值220V，然后渐渐的调节可变电阻R降低输出电压，使电压降低到触点开启即继电器的衔铁返回到原来位置的最高电压即为Uf，断开开关S1，将Uf填入表2-3内。

应使Uf不低于0.05倍额定电压（11v）。

若动作电压过高，则检查返回弹簧力量是否过强，衔铁在黄铜套管内摩擦是否过大，衔铁是否生锈或有污垢，线圈是否有匝间短路现象。

若返回电压过低，检查摩擦是否过大，返回弹簧力量是否过弱。

4、动作时间测定

动作时间测定的目的是检查时间继电器的控制延时动作的准确程度，也能间接发现时间继电器的机械部分所存在的问题。

测定是在额定电压下，取所试验继电器允许时限整定范围内的大、中、小四点的整定时间值（见表2－2），在每点测定三次，其误差应符合表2－2。

用电秒表测定动作时间的实验接线见图2－2。

表2－2

型号

整定时间（s）

整定值误差（S）

型号

整定时间

（s）

整定值误差

（s）

DS-21/C

DS一2I

DS--25

0.2

±O.05

DS-22／C

DS-22

DS-26

1.2

±O.11

0.5

±0.06

2.5

±O.15

l

±O.08

3.7

±O.20

1.5

±O.15

5

±O.25

DS-23/C