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继电保护实验
电力系统继电保护实验报告
课程名称电力系统继电保护
专业班级序号
学生姓名实验教师
2017〜2018学年第二学期
实验一DL-31型电流继电器特性实验
1.实验目的
(1)了解常规电流继电器的构造及工作原理。
(2)掌握设置电流继电器动作定值的方法。
(3)学习TQWX-III微机型继电保护试验测试仪的测试方法,并测试DL-31型电流继电器
的动作值、返回值和返回系数。
2.实验原理及实验说明
2.1实验原理
DL-31型电流继电器用于电机、变压器及输电线的过负荷和短路保护中,作为启动元件。
DL-31型电流继电器是电磁式继电器,当加入继电器的电流升至整定值或大于整定值时,继电器就动作,动合触点闭合,动断触点断开;当电流降低到0.8倍整定值左右时,继电器返
回,动合触点断开,动断触点闭合。
继电器有两组电流线圈,可以分别接成并联和串联方式,接成并联时,继电器动作电
流可以扩大一倍。
继电器接线端子见图2-2-1,串联接线方式为:
将④、⑥短接,在②、
⑧之间加入电流;并联接线方式为:
将②、④短接,⑥、⑧短接,在②、⑧之间加入电流。
做实验时可任意选择一种接线方式(出厂时电流继电器线圈默认为串联方式)。
图2-2-1DL-31继电器接线端子
2.2实验说明
测试方法:
控制测试仪的输出,从小到大动态地改变加入电流继电器中的电流,直至其
动作;再减小电流直至其返回,测试电流继电器的动作值、返回值和返回系数。
方法:
将测试仪设置为程控方式对继电器进行测试:
开始实验后测试仪自动按设定步长
增加发出的电流,直至电流继电器动作;再自动按所设定的步长减小电流,直至电流继电器
返回。
2.3实验内容
2.3.1实验接线
如图2-2-2所示,将测试仪产生的任意一相电流信号(如la)与电流继电器的电流输入端子I,In连接,继电器的动作接点连接到测试仪的任意一对开入接点上(注意接线柱的颜
电流输出
电流输出
OIa
测试仪
测试仪
In
laOIn
开关量输入
开关量输入
色要相同,图中将继电器动作接点连接到开关量输入1上)。
图2-2-2电流继电器特性测试实验接线图
如果需要继电器动作时有灯光指示,按图2-2-3接线即可
图2-2-3电流继电器特性测试实验带指示灯接线图
2.3.2整定值设置
打开电流继电器面板前盖,拨动定值设定指针,可设定电流继电器的整定值,首先设置
电流继电器整定值为3.5A。
2.3.3实验步骤
(1)测试继电器的动作值及返回值
a.打开测试仪电源,在PC机上运行“继电保护特性测试系统”软件(如图2-2-4)
O
带j如也
詞0?
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他El|ud.l供
步栓吃1目
1
动1E垃旦-
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。
进入“通用继电器动作特性测试”模块(如图2-2-5),进入设置界面(如图2-2-6)
图2-2-6继电器特性通用测试界面
b.在“输出参数”区输入测试仪的固定量输出值和当前变量起始值。
注意:
因当前变量变化步长为正数,当前变量la的起始值应小于设置的电流继电器动
作定值,终值应大于定值。
建议未连线的信号有效值设为0。
c.如图2-2-6界面的“控制操作”区选择“程控”方式。
d.设置程控方式下的控制参数变量。
“变量设置”,“开关量设置”和“程控设置”。
如
图2-2-7
变量设置界面,图2-2-8开关量设置界面,图2-2-9程控设置界面
其中“当前变量“即:
实验过程中按设置规律动态变化的量,测试仪产生的其余电气
量设为“la幅值”(图2-2-2中示例接入电流继电器的量为A相电流,如果接入继电器的
电流为其他相电流,当前变量设为相应的电流幅值);变量的变化步长直接影响测试精度,为提高精度,可设为0.05A。
开关量的设置:
继电器出口接到测试仪的“开入量输入接口”序号,如果实际接线按
图2-2-2连接,则应选择“接点”1。
注意:
如果整定值和动作值不符,则需要对电流继电器进行校验,方法:
将针摆上的小螺钉左右移动,以使动作值和整定值相符合。
如果整定值和动作值相差较大,则需要确认测试仪产生的信号是否正确,方法:
断开电流继电器电流输入回路,用万用表测量测试仪产生的电流大小,如果数值不正确,重新调
整通道系数即可(详细操作方法参见《TQWX-III微机型继电保护试验测试仪用户手册》)。
图2-2-7变量设置界面图2-2-8开关量设置界面
图2-2-9程控设置界面
e.变化范围”:
可界定当前设定变量变化的起点和终点,注意变化范围应能覆盖继电器的动作值和返回值。
“步长时间”:
变量按其步长变化时,每一步大小的保持时间。
一般地,每步时间的设置应大于继电器的动作(或返回)时间。
建议不要低于0.5s。
f.本实验中因需要测试电流继电器的动作值和返回值,应设置为“动作返回”,确保测试仪
测得电流继电器动作获取动作值后,减小产生的电流从而使继电器返回,再得到返回值。
g.点击“开始试验”,测得电流继电器的动作值,返回值,返回系数。
h.不改变继电器整定值,在变量设置界面,改变步长(如图2-2-7),重复试验,测四组
数据,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,并计
算整定值的误差、变差及返回系数。
误差=[最小动作值—整定值]/整定值X100%
变差=[最大动作值—最小动作值]/四次动作平均值X100%
返回系数=返回平均值/动作平均值
将测试和计算结果填入表2-2-1
i.改变电流继电器的整定值为4.5A,再次测继电器的动作值、返回值和返回系数,与表
2-2-1结果比较后填入表2-2-2。
表2-2-1模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据(整定值设为3.5A)
动作值(A)
返回值(A)
返回系数
1
3.55
3.05
0.86
2
3.60
3.10
0.86
3
3.60
3.00
0.83
4
3.60
3.00
0.83
平均值(A)
3.5875
3.0375
/
误差(%)
(3.55-3.51)/3.5*100%=1.43%
变差(%)
(3.6-3.551)/3.5875*100%=1.39%
返回系数
3.0375/3.5875=0.847
表2-2-1模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据(整定值设为4.5A)
动作值(A)
返回值(A)
返回系数
1
4.75
4.05
0.85
2
4.7
4.0
0.85
3
4.8
3.9
0.81
4
4.8
4.0
0.83
平均值(A)
4.7625
3.9875
/
返回系数
3.9875/4.7625=0.837
表2-2-2模拟式电流继电器返回系数测试数据
整定值(A)
返回系数
1
3.5
0.847
2
4.5
0.837
2.2.4思考题
(1)电磁型电流继电器的动作电流与哪些因素有关?
答:
铁芯上的线圈的粗细、匝数,游丝的松紧程度有关
(2)什么是电流继电器的返回系数?
返回系数的高低对电流保护的整定有何影响?
答:
返回电流与启动电流的比值即为返回系数。
返回系数的高低主要是继电器断开的时间长断,对保护的可靠性和动作的灵敏度都有影响
实验二DY-36型电压继电器特性实验
1.实验目的
(1)了解常规电压继电器的构造及工作原理。
(2)掌握设置电压继电器动作定值的方法。
(3)测试DY-36型电压继电器的动作值、返回值和返回系数。
2.实验原理及实验说明
2.1实验原理
DY-36型电压继电器用于继电保护线路中,作为低电压闭锁的动作元件。
DY-36型电压
继电器是电磁式电压继电器,当加入继电器的电压降低到整定电压时,继电器动作,动断触
点(又称常闭触点,即:
⑤、⑦端子)闭合,动合触点(又称常开触点,即:
①、③端
子)断开;当加入继电器的电压超过整定电压时,继电器动合触点闭合,动断触点断开。
如果利用电压继电器的动断触点控制断路器,则继电器工作在低电压方式;如果利用电压继电
器的动合触点控制断路器,则继电器工作在过电压方式。
继电器接线端子见图2-3-1。
图2-3-1DY-36电压继电器接线端子
继电器有两组电压线圈,可以分别接成并联和串联方式,接成串联时,继电器动作电压
可以扩大一倍,并联和串联接法可查看继电器表面接线说明(出厂时电压继电器线圈默认为
并联方式)。
2.2实验说明
本实验测试电压继电器在两种工作方式(低电压及过电压)下的动作特性。
测试方法:
控制测试仪的输出,动态地改变加入电压继电器中的电压,测试电压继电器
的动作值、返回值和返回系数。
可采用自动测试方法,也可采用手动测试方法。
2.3实验内容
2.3.1实验接线
如图2-3-2所示,将测试仪产生的任意一相电压信号(如Ua)、Un与电压继电器的电
压输入端子U,Un连接,继电器的动作接点连接到测试仪的任意一对开入接点上。
图2-3-2电压继电器特性实验接线图
A
K
如果需要继电器动作时有灯光指示,按图2-3-3接线即可
图2-3-3电压继电器特性实验带指示灯接线图
2.3.2整定值设置
打开电压继电器面板前盖,拨动定值设定指针,可设定电压继电器整定值,首先设置电
压继电器整定值为50V。
2.3.3特性测试
(1)过电压工作方式下动作特性实验。
测试过电压继电器的动作值及返回值。
a.按照图2-3-2的方法进行实验接线,注意应连接继电器的常开触点。
b.打开测试仪电源,在PC机上运行“继电保护特性测试系统”软件(如图2-3-4)
,进入“通用继电器动作特性测试”模块(如图2-3-5),进入设置界面(如图2-3-6)
图2-3-4
图2-3-6继电器特性通用测试界面
图2-3-5
c.在“输出参数”区输入测试仪的固定量输出值和当前变量起始值。
注意:
因当前变量变化步长为正数,当前变量Ua的起始值应小于设置的电压继电器动作定值,终值
应大于定值。
建议未连线的信号有效值设为0。
d.如图2-3-6界面的“控制操作”区选择“程控”方式。
设置程控方式下的控制参数变量。
“变量设置”,“开关量设置”和“程控设置”。
如图
2-3-7
变量设置界面,图2-3-8开关量设置界面,图2-3-9程控设置界面
注意“当前变量”应设置为“Ua幅值”。
当前宾垦,歩氏匝氏
崔:
專程控方式下■为前趨貝就鎮屉亍斑r
图2-3-7变量设置界面图2-3-8开关量设置界面
图2-3-9程控设置界面
e.变化范围”:
可界定当前设定变量变化的起点和终点,注意变化范围应能覆盖继电器的动作值和返回值。
“步长时间”:
变量按其步长变化时,每一步大小的保持时间。
一般地,每步时间的设置应
大于继电器的动作(或返回)时间。
建议不要低于0.5s。
f.本实验中因需要测试电压继电器的动作值和返回值,应设置为“动作返回”
g.不改变电压继电器的整定值,改变步长,重复试验,测三组数据将结果填入表2-3-1。
表2-3-1模拟式过电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据(整定值设为50V)
动作值(V)
返回值(V)
返回系数
1
62.8
54.20
0.86
2
61.7
54.0
0.88
3
62.8
53.2
0.85
平均值(V)
62.43
53.8
/
误差(%)
(61.7-50)/50=0.23.4
变差(%)
(62.8-61.7)/52.67=0.022
返回系数
53.8/62.43=0.86
(2)低电压工作方式下动作特性实验
测试低电压继电器的动作值及返回值。
a.打开电压继电器面板前盖,拨动定值设定指针,可设定电压继电器整定值,首先设
置电压继电器整定值为50V。
按照图2-3-10进行实验接线,注意应连接继电器的常闭触点。
图2-3-10电压继电器低电压特性实验接线
b.测试方法:
测试仪未发出信号前,电压继电器输入电压为0,继电器常闭接点合上,指示灯亮。
测试仪的A相电压初值设置为55V,步长设为-0.5V,点“开始试验”,继电器常闭接点打开(即指示灯灭),直至继电器动作,信号灯亮。
记录此时的电压,即继电器的动作电压。
电压继电器动作后,继电器返回,信号灯灭。
记录此时的电压,即继电器的返回电压。
c.不改变电压继电器的整定值,改变步长,重复试验,测三组数据,将结果填入表2-3-2。
表2-3-2模拟式低电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据
动作值(V)
返回值(V)
返回系数
1
53.00
59.00
1.12
2
53.00
61.00
1.15
3
52.00
62.50
1.20
平均值(V)
52.67
61.00
1.16
误差(%)
(52-50)/50=0.4
变差(%)
(53-52)/52.67=0.019
返回系数
61.00/52.67=1.16
整定值(V)
50
2.3.4思考题
(1)电磁型电压继电器的动作电压与哪些因素有关?
答:
和相关磁路的磁阻有关(具体包括铁芯材料的磁导率、铁芯的尺寸、空气气隙的长度),也和线圈的匝数有关。
磁导率越小、铁芯的长度越长、铁芯截面积越小、气隙的长度越长、线圈匝数越少,都会造成动作电压增大。
(2)什么是电压继电器的返回系数?
返回系数的高低对电压元件的整定有何影响?
答:
返回系数即为过电压继电器的动作返回值与动作值的比值。
(3)低电压与过电压返回系数有什么差别?
并说明原因?
答:
返回系数的高低对电压元件的整定是又影响的,返回系数的大小主要是继电器断开的时间长断,对保护的可靠性和动作的灵敏度都有影响。
实验三LG-11型功率方向继电器特性实验
1.实验目的
(1)了解常规功率方向继电器的工作原理。
(2)掌握功率方向继电器的动作特性试验方法。
(3)测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角和动作范围。
⑷测试LG-11功率方向继电器的角度特性和伏安特性,考虑出现“电压死区”的原因。
(5)研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。
2.实验原理及实验说明
2.1实验原理
LG-11型功率方向继电器是一种反映所接入的电流和电压之间的相位关系的继电器。
当
电流和电压之间的相位差为锐角时,继电器的动作转矩为正,使继电器动作,控制接点闭合,继电器跳闸;当电流和电压之间的相位差为钝角时,继电器的动作转矩为负,继电器不动作,从而达到判别相位的要求。
功率方向继电器根据其原理可分为感应型、整流型、晶体管型。
本实验采用LG-11整
流型功率方向继电器,它一般用于相间短路保护。
这种继电器是根据绝对值比较原理构成的,由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成,如图2-4-1。
OKBB71YB
图2-4-1LG-11型功率方向继电器原理接线图
图中整流桥BZ1所加的交流电压为K:
U:
,K:
I:
,称为工作电压;整流桥BZ2所加的交
流电压为K:
U:
-KiI:
,称为制动电压。
其中U:
、I:
分别为加入功率方向继电器的电压和
电流;K:
为电压变换器YB的匝比;Ki为电抗变压器DKB的模拟电抗。
JJ为极化继电器。
当电流从JJ的“*端流入时,JJ动作;反之JJ不动作。
因此LG-11整流型功率方向继电器的动作条件是工作电压大于制动电压,其动作方程为:
KuUr+KilrKKuUr_KiIr
(2-1)
功率方向继电器灵敏角的调整可通过更换面板上连接片的位置来实现。
2.2实验说明
利用测试仪产生信号对LG-11型功率方向继电器进行测试。
功率方向继电器的接线采用
90度接线方式,接入继电器的电压采用B、C相间电压,接入继电器的电流采用A相电流。
2.3实验内容
2.3.1实验接线
如图2-4-2所示,将测试仪产生的B相电压和C相电压分别与功率方向继电器对应的U,
Un端子连接,A相电流信号与功率方向继电器I,In端子连接。
功率方向继电器的动作触
点连接至测试仪的任意一对开入接点上(图2-4-2中将继电器动作接点连接到开关量输入1
上)。
图2-4-2功率方向继电器特性测试接线图
如果需要继电器动作时有灯光指示,按图2-4-3接线即可。
图2-4-3功率方向继电器特性测试接线图
注意:
因功率方向继电器反映所接入的电流和电压之间的相位关系而动作,因此接线完毕后,一定要
检查接线极性是否正确。
2.3.2整定值设置
打开功率方向继电器面板前盖,改变灵敏角连接片,可设定功率方向继电器的整定值,
首先设置灵敏角为-30°。
2.3.3特性测试
⑴测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角
方法:
功率方向继电器的二u-匚。
以加入到继电器中的电流为参考向量,设置Ia=5A/0,这样曾=0°固定加入到继电器中的电压Ubc的大小,改变电压相角%即相当于改变j,通过测试测量功率方向继电器的动作区从而得到继电器的最大灵敏角。
为了得到正确的最大灵敏角,一定要测得功率方向继电器完整的动作区域,因此设置的
电压相角改变的方向最好使继电器的动作过程为:
动作区外—>动作边界1—>进入动作区->动作边界2—>动作区外,如图
2-4-4。
图2-4-4功率方向继电器动作范围示意图
图2-4-5
步骤如下:
a.打开测试仪电源,在PC机上运行“继电保护特性测试系统”软件(如图2-4-5),进
入“通用继电器动作特性测试”模块(如图2-4-6)。
图2-4-6
b•输出参数设置:
手动输入测试仪的输出参数:
Ia=5A0,为方便观测卩乂相角,设
置Uc=0.0V,即Ubc=Ub。
ub大小固定为57.735V。
其他未连线的信号有效值设为0。
c.采用程控方式测试功率方向继电器的动作范围。
变量设置为“Ub相角”,步长设置为2度。
从图2-4-4可知,当以打为参考向量时,
Ubc相角即Ub相角的理论动作范围为:
[®lm-90;^Im+90°。
为了同时测出动作边界1和动作边界2,返回方式应选择“全程返回”(如图2-4-7)。
测试完成后记录实验结果中显示的“始角度”和“终角度”,即为和:
J2,填入表
2-4-1。
2-4-7程控设置界面
d•计算最大灵敏角;m。
功率方向继电器的最大灵敏角m为:
爲兰
2
,填入表2-4-1。
e•改变功率方向继电器的灵敏角为-45°,重复实验,并将测量和计算结果填入表2-4-1。
表2-4-1最大灵敏角测试实验数据(保持电流为5A,0度)
灵敏角
屮J1
屮J2
最大灵敏角®m
-30°
-120
60
-30
-45°
-132
46
-43
(2)测LG-11功率方向继电器角度特性Udz.j=f(「j)
方法:
整定功率方向继电器的灵敏角为-45°设置la固定为5A/0:
Uc固定为0V/0°,
则Ub的角度即为J。
在功率方向继电器的动作区内设置不同的'J,测出每一个■J下使继电器动作的最小起
动电压Udz.j,填入表2-4-2。
并根据测得的数据绘制功率方向继电器的角度特性Udz.Jf。
提示:
测试过程中,当前变量应选择ub幅值。
表2-4-2功率方向继电器角度特性测试数据
-45
-55
-65
-75
-85
-95
-105
-115
-125
-127
Udz.j(V)
0.4
0.4
0.5
0.5
0.55
0.55
0.6
0.65
1.1
1.35
-129
-131
-133
-135
-25
-15
-5
5
15
25
Udz.j(V)
1.9
2.55
4.2
0.35
0.35
0.35
0.4
0.5
0.25
30
32
34
36
38
40
42
Udz.j(V)
1
1.2
1.3
1.65
2.75
2.75
4.95
⑶测LG-11功率方向继电器的伏安特性Udz.j=f(lj)
方法:
整定功率方向继电器的灵敏角为-45。
。
固定加入到继电器中的电压和电流的相角,
使勺=監(该最大灵敏角为上述实验实测值,而非整定值),即la相角设为0°Uc固定
为0VZ0°Ub相角固定为j。
从5A开始依次减小la,测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压Udz.j(即ub幅值)。
将数据填入表2-4-3,并根据测得的数据绘制功率方向继电器的伏安特性曲线
Udz.J=f(lj)。
表2-4-3伏安特性实验数据(保持:
m不变)
lj(A)
5
4
3
2
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
Udz.j(V)
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.05
2.3.4思考题
⑴LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度?
为什么?
答:
是,为了保证正方向故障短路点有过渡电阻,而©k在0°~90°范围内变化时,继电
器都能可靠动作,继电器动作的角度范围通常定为电压超前电流的角度在©sen±9范围内
动作。
(2)功率方向继电器采用90度接线方式具有什么优点?
答:
两相短路时没有死区。
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