实验五功率方向继电器实验.docx

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1、实验五功率方向继电器实验一. 实验目的1. 学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。2. 掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的试验方法。3. 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。二. LG-11型功率方向继电器简介1. LG-11整流型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电 气量动作方程为： .Kk、+ KyUm .2 KkIKyUm继电器的接线图如图5-2所示，其中图（a）为继电器的交流回路图，也就是比较电气 量的电压形成回路，加入继电器的电流为I电压为Um。电流Im

2、通过电抗变压器DKB的. 一. -. 一 . .-V . 一次绕组W1，二次绕组W2和可3喘钮获得电压分量Km，它超前电流Im的相角就是转移 阻抗kr的阻抗角饥，绕组W4用来调整饥的数值，以得到继电器的最灵敏角。电压Um经 电容C1接入中间变压器YB的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量K kU m，r *K yU m超前U m的相角为90度。DKB和YB标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示， 得到动作电压KKIm + K yU m，加于整流桥BZ1输入喘；DKB和YB标有W3的二次绕组的 联接方式如图所示，得到制动电压K kI m - K yU m，加于整流桥BZ2输入端。

3、图（b）为 幅值比较回路，它按循环电流式接线，执行组件采用极化继电器JJ。继电器最大灵敏度的调整是利用改变变压器DKB第三个二次绕组W4所接的电阻值来 实现的。继电器的内角以=90。-甲k，当接入电阻R3时，阻抗角饥=60。，a= 30。；当接入电阻 R4时，9k= 45。，a= 45。因此，继电器的最大灵敏度平心=-a，并可以调整为两个数值， 一个为-3。，另一个为-450。当在保护安装处于正向出楼发生相间短路时，相间电压几乎将降为零值，这时功率方向继电器的输入电压Um R0，动作方程为kkim = kKim，即UA = UB。由于整流型功 率方向继电器的动作需克服执行继电器的机械反作用力矩

4、，也就是说必须消耗一定功率（尽 管这一功率的数值不大）。因此，要使继电器动作，必须满足U A U B的条件。所以在Um 。的情况下，功率方向继电器动作不了。因而产生了电压死区。为了消除电压死区，功率方向继电器的电压回路需加设“记忆回路”，就是需要电容C1 与中间变压器YB的绕组电感构成对50HZ串联谐振回路。这样当电压Um突然降低为零时， 该回路中电流Im并不立即消失，而是按50HZ谐振频率，经过几个周波后，逐渐衰减为零。 而这个电流与故障前电压Um同相，并且在谐振衰减过程中维持相位不变。因此，相当于“记 住了”短路前的电压的相位，故称为“记忆回路”。(a)交流回路图BZ1.BZ4,BZ5.B

5、Z8(b)直流回路图图5-1 LG-11功率方向继电器原理接线图由于电压回路有了 “记忆回路”的存在，当加于继电器的电压Um 0时，在一定的时 间内YB的二次绕组喘钮有电压分量KyUm存在，就可以继续进行幅值的比较，因而消除 了在正方向出口短路时继电器的电压死区。在整流比较回路中，电容C2和C3主要是滤除二次谐波，C4用来滤除高次谐波。3.功率方向继电器的动作特性继电器的动作特性如图3-3所示，临界动作条件为垂直于最大灵敏线通过原点的一条直 线，动作区为带有阴影线的半平面范围。最大灵敏线是超前m为a角的一条直线。电流Im 一一一、 . 一. . - . - .的相位可以改变，当Im与最大灵敏线

6、重合时，即处于灵敏角9sen= -a情况下，电压分量 KK Im与超刖Um为900相角的电压分量Ky Um相重合。通常功率方向继电器的动作特性还有下面两种 表示方法：（1）角度特性：表示Im固定不变时，继电器 起动电压upur = f （p 的关系曲线。理论上此特性 可用图5-4表示，其最大灵敏度为= q。当Pk= 600时，p =-30。，理想情况下动作范围位于 以P 为中心的 90 0以内。在此动作范围内，继电 sen器的最小起动电压Upu r min基本上与pr无关，当加 入继电器的电压ur t2 t3三、整定计算1. 动作电流在图5-1所示的电网中，对线路L2来讲，正常运行时，L2可能

7、通过的最大电流称为最 大负荷电流/伽max，这时过电流保护装置2的起动组件不应该起动，即动作电流I Ifh maxL3上发生短路时,L2通过短路电流七，过电流保护装置2的起动组件虽然会起动，但 是由于它的动作时限大于保护装置3的动作时限，保护装置3首先动作于3QF跳闸，切除短 路故障。故障线路L3被切除后，保护装置2的起动组件和时限组件应立即返回，否则保护装置 2会使QF2跳闸，造成无选择性动作。故障线路L3被切除后再投入运行时，线路L2继续向 变电所C供电，由于变电所C的负荷中电动机自起动的原因，L2中通过的电流为Kzqlfh -max (Kzq为自起动系数，它大于1，其数值根据变电所供电负

8、荷的具体情况而定)，因而起动组 件的返回电流If应大于这一电流，即If KzqIfh max (5-1)由于电流继电器(即过流保护装置的起动组件)的返回电流小于起动电流，所以只要If Kzqlfh max的条件能得到满足，IdzIfhmax的条件也必然能得到满足。不等式(5-1)可以改写成为以下的等式If=KkKzqIfh max (5-2)在式(5-2)中，Kk为可靠系数，考虑到电流继电器误差和计算误差等因素，它的数值取1.15 1.25。因为返回电流与动作电流的比值称为返回系数，即I-fKI fdz或 Idzf-Kf将式(5-2 )代入上式，就得到过电流保护动作电流的公式Idz=丝 Ifh

9、 max (5-3)Kf根据上式求得的是一次侧动作电流。如果需要计算电流继电器的动作电流IJdz，那 么还要计及电流互感器的变比nLH和接线系数Kjx。电流继电器动作电流的计算公式为IT dz= Kjx=声我zq Ifh max(5-4) J nLH K n2. 灵敏度过电流保护装置的灵敏度用起动组件(即电流继电器)的灵敏系数Kim的数值大小来衡 量。它是指在被保护范围末端短路时，通过电流继电器的电流IJ - d与动作电流IJ - dz的 比值，即Klm= J (5-5)IJ，dz计算时需要考虑以下几点：(1) 在计算过电流保护的Kim时，应选用最小运行方式。(2) 对保护电网相间短路的过电流

10、保护来说，应计算两相短路时的Kim。(3) 接线方式对Kim也有影响。(4) 要求在被保护线路末端短路时KlmN1.5。3. 动作时限为了保证保护的选择性，电网中各个定时限过电流保护装置必须具有适当的动作时限。离电 源最远的组件的保护动作时限最小，以后的各个组件的保护动作时限逐级递增，相邻两个组 件的保护动作时限相差一个时间阶段t。这样选择动作时限的原则称为阶梯原则。的 大小决定于断路器和保护装置的性能。目前在定时限过电流保护整定时，一般&取0.5S。 四、实验内容与步骤1. 根据预习准备，将计算获得的动作参数整定值(电源线电压为100V)，对各段保护进 行整定。(整定值见实验八)2. 按图1

11、-1接线，检查无误后，再请指导老师检查，方可进行下一步操作。3. 把各按钮、开关的初始位置设定如下：系统运行方式切换开关置于“最小”，A、B站实验内容切换开关置于“正常工作”，A 相短路、B相短路、C相短路按钮处于弹出位置，并分别把EPL-03A和EPL-03B的线路故障 点设置旋钮置于顺时针到底位置，三相调压器旋钮置于逆时针到底位置。4. 合上漏电断路器和线路电源绿色按钮开关及直流电源船形开关，按下合闸按钮。缓慢调节三相调压器旋钮，注意观察交流电压表的读数至100V；5. 把B站实验内容切换开关置于“电流保护”，模拟BC线路末端短路，观察各保护装 置动作情况，作好动作记录；6. 逆时针调节E

12、PL-03B的线路故障点设置旋钮，分别模拟BC线路中间和始端短路，观 察各保护装置动作情况，作好动作记录；7. 把B站实验内容切换开关置于“正常工作”，解除BC线路的故障；分别按下A相、B 相、C相短路按钮，并把A站实验内容切换开关置于“电流保护”，参考步骤5、6,分别模 拟AB线路末端、中间和始端短路，观察各继电器动作情况，作好动作记录；8. 系统运行方式切换开关置于“最大”，重复以上实验。五、实验报告实验前认真阅读实验指导书和相关教材，进行预习准备；实验结束后要认真总结，将相 关参数及数据记录下来。针对III段的具体整定方法，按要求并及时写出实验报告，并解答 预习思考题。将实验数据填入下表。保护A站保护电流整定值（A）时间整定值（S）理论灵敏度线路末端两相短路电流（A）实测灵敏度能否保护本段线路全长交流 电流 采集IC+x.xx IC-IBk、IB-lAfs. IA- -6 x 6EPL-16EO保护OT laLyQ 保护OT lbQ保护CT Ic悝护CT困O保护CT心Q-J交流 电压 采集UaUbUcUn相电压Ua保护CT lc1 Q