DJS1继电保护与电力自动化实验指导书改版.docx
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DJS1继电保护与电力自动化实验指导书改版
实验1时间、中间、信号继电器特性实验
一、实验目的
1.熟悉常用时间继电器、中间继电器和信号继电器等。
2.学会调整、测量电磁型继电器的动作值。
3.测量电磁型继电器的时间特性。
4.学会中间继电器和信号继电器的质检试验方法。
5.了解多种继电器配合实验。
二、常用时间继电器、中间继电器和信号继电器简介
1.时间继电器在电路中起着控制动作时间的作用。
对时间继电器的要求是时间的准确性,而且动作时间不应随操作电压在运行中可能的波动而改变。
它通常都有延时吸合触头和延时释放触头,有些型号的时间继电器还兼有瞬时闭合与瞬时分断触头。
无论是吸合延时还是释放延时继电器,在电力继电保护回路中常用作时限元件获得延时动作来实现自动控制功效。
时间继电器的电磁系统不要求很高的返回系数,因为继电器的返回是由保护装置启动机构将其线圈上的电压全部撤除来完成的。
本实验使用的是JS14S数显型时间继电器,它采用了大规模集成电路,LED数字显示,数字开关预置。
该时间继电器设定方便、精度高、延时范围大、输出容量大、功耗低、无机械磨损,故工作稳定可靠。
它的端子接线图如图1-1所示。
图1-1JS14S接线端子示意图
JS14S数显型时间继电器的主要技术参数:
(l)额定工作电压:
AC220V的85%~110%,50HZ;
(2)延时控制精度:
交流频率精度0.05秒;
(3)触头与容量:
AC220V,3A;DC28V,6A(阻性)。
JS14S使用说明
(l)把数字开关及时段开关预置在所需的控制时间位置,接通电源,此时数显将从零开始计时,当到达所预置的时间时,延时触点动作实现转换,数显保持此刻的时间显示,实现定时控制。
(2)复零功能可作断开延时使用,即在任意时刻接通复零键(按动),延时触点将回复到初始位置,断开后(释放复零键),数显从O开始计时。
利用此功能,将复零端子接外控触点也可以实现断开延时。
(3)在任意时刻接通暂停键,计时暂停,显示将保持此刻的时间,断开后再继续计时。
利用此功能可作累时器使用。
(4)在强电场环境中使用,并且复零及暂停键的引线较长时,应使用屏蔽线,以防电磁干扰而影响继电器的正常工作。
(5)※※复零及暂停端子不允许(切勿)施接电压!
2.中间继电器是传输或转换信号的一种中继电器元件,它作为辅助继电器,用于各种保护线路和一些控制线路中,以增加主保护继电器或主控制继电器的触点的数量或容量,来实现-点控制多点、以小功率控制大容量等目的。
中间继电器实质上是一种电压继电器,但它的数量多且容量大。
为保证在操作电源电压降低时中间继电器仍能可靠地动作,因此中间继电器的可靠动作电压只要达到额定电压的70%即可,瞬动式时间继电器的固有动作时间不应大于0.05秒。
本实验使用的是DZ15Q型中间继电器。
它的结构和工作原理是这样的:
山形导磁体由磁轭与园柱铁心组成,其铁芯上装有线圈。
平板衔铁借助磷青铜薄弯板与磁轭板铰链。
动、静接触系统分别固定于衔铁与磁轭扳上。
当加电压于线圈两端时,衔铁向吸合位置运动,同时改变触点的状态(动合触点闭合)。
断开线圈电压(或降低电压至返回值)时,衔铁在拉力弹簧和接触片的反作用力下返回到原始位置,同时触点恢复正常状态(动断触点闭合)。
DZl50Q型中间继电器有两对动合和两对动断触点。
内部接线如图1-2所示。
图1-2DZ-I5Q型中间继电器接线图(背视)
DZ-15Q型中间继电器通常用在保护装置的出口回路中,用来接通断路器的跳闸回路,因此又称为出口继电器(包括所有DZ系列)。
它必须满足继电保护的基本要求:
即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
本实验通过质捡试验---测量动作的最小电压及额定电压下的动作状态,以检验中间继电器的基本特性。
DZ15Q型中间继电器的主要技术数据如下(可供实验测试对照):
(1)电磁线圈额定电压AC220Ⅴ。
(2)动作电压:
不小于70%额定电压。
(3)返回电压:
不小于3%额定电压。
(4)动作时间:
不大于O.045(s)(在额定电压条件下)。
(5)功率消耗:
不大于7W(在额定电压下)。
3信号继电器用于继电保护装置和自动装置或个别元件动作后的信号指示。
它的系列产品有DX-31A、DX-31B、DX-32A、DX-32B。
继电器为嵌入式安装磁电式信号继电器。
它由铁芯、线圈、衔铁、接点系统、指示系统、插头座、外壳等几部分组成。
当线圈通电时,衔铁被吸引,信号掉牌(指示灯亮)且接点闭合。
失去电源时,有的需要手动复归,有的电动复归。
信号继电器有电压动作和电流动作两种。
本实验使用的是DX-31A型信号继电器,它的内部接线如图1-3所示。
图1-3DX-31A型信号继电器接线图(背视)
对于信号继电器的技术要求是:
灵敏性、可靠性。
为此,它有以下几个主要技术参数:
(1)继电器的动作值:
电压工作绕组不超过70%额定电;(电流型工作绕组不超过80%额定电流。
)
(2)电压保持绕组的保持电压不大于80%额定保持电压(对DX-32A、DX-32B型信号继电器)。
(3)继电器衔铁活动部分应在不小于5%额定值下可靠返回。
…………………………….
通过信号继电器特性实验,检测继电器的灵敏性和可靠性。
三、实验内容
1.时间继电器特性测试实验
实验原理接线图如图1-4所示。
图1-4时间继电器特性测试实验原理图
实验步骤如下:
1.按图接好线路,调整时间整定值,将静触点时间整定指针对准一刻度中心位置。
2.合上QS2,记录电秒表显示的读数,然后复位。
3.测量3次,取平均值,结果填入表2.1中。
且整定后第一次动作时间测量不计入测量结果中;
4.计算动作时间误差。
表1.1时间继电器动作时间测试
整定值
1
2
3
平均
误差
变差
T
2.中间继电器特性测试实验
实验原理接线图如图1-5所示。
测量中间继电器动作的奏效电压(动作值)和在额定电压下的可靠性。
图1-5中间继电器特性测试实验原理图
实验步骤如下:
1.调压器输出指示为0V,按图1-5接线,检查线路正确后,合上电源开关;
2.调整调压器使电压缓慢升高,记下继电器动作(指示灯HD1亮,HD2灭)时的电压值,即为动作值;
3.继续调节调压器直至额定电压220V,断开电源开关,再闭合电源开关,观察灯HD1、HD2的状态。
4.重复步骤2、3的操作连续三次,对照主要技术参数,检验中间继电器的动作值和可靠性,得出实验结论。
3.信号继电器特性测试实验
图1-6信号继电器特性测试实验原理图
实验原理接线图如图1-6所示。
实验步骤如下:
1.调压器输出指示为0V,按图2-6接线,检查线路正确后,合上电源开关;
2.调节调压器直至额定电压220V,断开电源开关,再闭合电源开关,观察灯HD1是否亮和信号继电器显示是否动作(信号钮跳起)。
断开电源开关,复位信号继电动作显示器(掀下)。
再闭合电源开关,再观察灯HD1和信号继电器显示器的状态。
3.重复步骤2的操作三次,试验信号继电器的灵敏性和可靠性。
4.断开电源开关,把灯HD1的联线接到信号继电器的另一对触点上,重复步骤1、2、3的操作,检验这一对触点。
4.多种继电器配合实验
实验要求:
使用电压继电器,时间继电器,信号继电器,中间继电器构成一个过电压保护机构,要求当电压继电器动作后,启动时间继电器延时经过一定时间后,启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸。
实验步骤为:
1.根据所给继电器,自行拟定一个完整的过电压保护实验原理接线图。
2.接线图经过老师审查合格后进行下列实验。
3.逐步加电压,仔细观察各种继电器的动作关系.
4.逐步减电压,仔细观察各种继电器的返回关系.
四、注意事项
1.时间继电器的复位键和暂停键的端子都切不可接入电压。
2.DZ-l5Q型中间继电器和DX-31A信号继电器的电磁线圈均为电压型,接线时应注意它们线圈的端子和接法。
3.分清中间继电器和信号继电器的触点端子,切不可接错。
4.电源引入端子A(B、C)是指从三相电源出线端子上引出A,也可以引出B或C,即220V单相电源。
不可误接成380V!
或将A、B、C接在一起!
五、思考题
l.试说明中间继电器和信号继电器在继电保护装置中的作用?
2.试计算出中间继电器动作值是否满足技术参数规定的指标?
3.信号继电器试验结果其动作值是否满足技术参数规定的指标?
4.详细描述多种继电器配合实验的动作关系和返回关系。
实验2单侧电源辐射式线路三段式电流保护实验
一、实验目的
1.了解三段式电流保护的构成,保护装置中各种继电器的功用。
2.分析线路故障时,三段式电流保护动作配合情况。
二、实验原理
图2-1
电流速断,限时电流速断与定时限过电流保护相配合构成了三段式电流保护,以线路XL—1的整定为例。
第
段:
电流速断,保护范围为XL-1段的一部分,根据流过B点的最大短路电流来整定。
整定电流:
,
式中:
---接线系数;
---电流互感器变化;
---I段的可靠系数,取保1.3;
---B点的最大短路电流。
动作时限为
,它由继电器的固有动作时间决定,
。
第Ⅱ段:
限时电流速断保护,保护范围为线路XL-1段,并延伸到线路XL-2段的一部分,根据流过C点的三相短路时的最大短路电流来整定。
整定电流:
式中:
---第Ⅱ段的可靠系数,取
;
---C点三相短路的最大短路电流。
动作时限:
,
。
第Ⅲ段:
定时限过电流保护,保护范围是线路XL-1及XL-2全部,根据线路的最大负荷电流来整定。
整定电流:
式中:
---可靠系数,取
;
---自启动系数,取
;
---返回系数,取
;
:
最大负荷电流。
动作时限
(
,
,则
),
为线路XL-2的过电流保护的动作时限,即按阶梯原则来选择的。
当线路XL-2短路,而其保护拒动或断路器拒动时,线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障,当线路XL-1本身故障其他保护拒动时,XL-1线路的过电流保护也可起后备作用。
三段式过电流保护主要用于相间短路和三相短路保护,因此,在6~35KV的小接地电流系统中,三段式过电流保护有着广泛的应用。
以上三段式电流保护的原理可知三段式电流保护能可靠地保护一条线路。
本实验中为使现象明显,级差取的比实际工程值大些,务必注意这一点。
三、预习要求
1.预习三段式电流保护原理。
2.根据实验接线图,电流互感器的变化范围,选择合理的电流互感器的变化,计算各继电器的整定值,并从理论上分析各种短路故障时继电器的动作情况。
四、实验内容
实验接线如图5-2所示,图中用电阻模拟线路,用接触器代替断路器。
图2-2电流保护实验原理图
图2-2中所用元件:
T:
分闸按钮;Q:
合闸按钮D:
短路按钮
R:
限流电阻(100Ω,1A)
LR1:
负荷电阻(100Ω,1A)
AT:
单相调压器(0~250V,2KVA)
C:
交流接触器
V:
交直流电压表;A:
交流电流表
LH:
电流互感器(因实验装置无该设备,直接为一次进线,即变比1:
1)
1LJ,2LJ:
电流继电器(DL—73/6A)
2SJ:
时间继电器(DS—32C/XA11K0—5S)
1XJ、2X:
信号继电器(DX—4/4.6—10)
ZJ:
中间继电器(DZY—204)
注意:
为防止短路时电流过大损坏实验设备,主电路经调压器输出,其电压值约为30V左右。
设定电流I段的动作电流值为0.4A,III段过流保护的动作电流为0.3A。
限流电阻R取值为60Ω。
实验过程中无论LR2电阻短路与否,都不得使主电路内的电流大于0.5A,设置电阻时必须注意。
实验步骤:
1、按图2-2所示接线图接线,调单相调压器AT,使电压表示数为30V(即系统运行电压为30V),合理两个电阻阻值,使正常运行时电流值小于0.25A,III段的动作值小于0.3A,I段的动作值小于0.4A。
2、为了便于观察各继电器的配合情况,线路过流保护时限可整定为5S。
3、设定电阻R为60欧姆,RL调至最大值。
按下合闸按钮Q,此时电路为正常运行状态,记下相关电阻值、电流值。
4、瞬时电流I段实验。
在步骤3的基础上,按下短路按钮D,电路将由于过流跳闸,注意记录短路电流的大小。
此时,主电路跳闸,故障指示灯黄灯亮。
5、复位信号继电器,重修合闸,进行过流保护实验。
6、过电流保护动作实验:
调小RL,此时电流增大,注意观察过电流保护动作情况(包括时间继电器),记录下各继电器起动情况,记下此时电流值的大小及过流继电器的整定值。
5、切断相关电源,复位信号继电器。
五、实验报告要求:
1.记录各继电器型号,规范及其整定值,若采用电流互感器记录选择变比。
2.分析,比较理论上与实验结果是否一致。
3.画出图2-2的直流展开图。
六、注意事项
1.正确联接三段式电流保护实验电路,并明确三段式电流保护的范围。
2.三段式电流保护的动作时限的整定原则。
3.电流继电器的电流线圈只允许短时间通入大电流。
七、思考题
1.定电时限电流保护的优点与不足是什么?
2.如何整定电流继电器的动作电流和时间继电器的动作电流?
3.分析断路器拒动与误动的各种情况和后果。
实验3DCD—2差动继电器实验
一、实验目的
1.了解DCD—2差动继电器结构及各线圈作用
2.掌握继电器各线圈间极性检查方法及继电器的动作安匝测定方法。
3.了解直流分量对继电器动作特性的影响。
二、实验原理
DCD—2继电器由一个执行元件(
型的电流继电器)和一个带短路线圈的速路和变流器组成。
饱和变流器的导磁体是三柱铁芯,在铁芯的中间柱上绕有一个差动线圈
。
两个平衡线圈
和
,右侧铁芯柱上绕有与执行元件相连接的二次线圈
,短路线圈的两部分
和
则分别绕于中间及左侧铁芯柱上。
并使它们产生的磁通对左边窗口来说是同向串联的,该继电器除二次线圈外,其余各线圈都有一定数量的抽头。
利用插头可改变其匝数,这样便于对继电器的参数进行调整,结构原理图和原理接线图如图3.1所示。
继电器的基本原理的利用非故障时暂态电流中的非周期分量来磁化导磁体,提高其饱和程度从而构成躲过励磁涌流及穿越性故障时不平衡电流的作用。
当电力变压器空载合闸时,瞬时值很大的励磁涌流全部流过差动绕组,涌流波形具有偏于时间轴一侧的特性,其波形分解为周期性分量和以一定速度衰减的非周期分量。
并在导磁体里产生相应的磁通,直流磁通可以无阻碍以两个边柱为路径环流,交流磁通将遭到短路绕组的感应作用而削弱。
在直流磁通的作用下导磁体迅速饱和,大大降低了导磁率,因而显著增加了继电器的动作电流,当穿越性短路时,短路电流中含有非周期分量电流时,也产生同样的作用,因而也能防止当穿越短路切除后电压恢复时的误动作。
图3-1DCD-2差动继电器结构
三、预习要求:
1.DCD—2差动继电器结构,各线圈作用。
2.不平衡电流,涌流,助磁特性等概念。
四、实验内容:
1.继电器动作安匝测定
图3-2差动继电器动作安匝测定实验原理图
K:
闸刀开关R:
变阻器
AT:
单相调压器E:
直流电源
A:
电流表(0—5A—10A)XD:
信号灯
实验线路如图7-2所示。
改变差动线圈匝数,当匝数为20、13匝时读取动作电流值,并计算动作安匝,将实验结果记录与表格内,要求动作安匝为60±4安匝
表3.1继电器动作安匝测定数据记录
差动线圈匝数
20
13
.
.
动作电流(A)
计算动作安匝
2.差动线圈与平衡线圈极性检查
图3-3差动线圈与平衡线圈极性检查实验原理图
实验接线如图7-3所示,设备仍是图3-2所示的设备。
5、3端子相连;然后在端子1及9通入电流,差动线圈接在20匝,平衡线圈分别接在16、14、8、4、3匝时,读取动作电流,并计算动作安匝。
表3.2差动线圈接在20匝测定数据记录
平衡线圈匝数
16
14
8
4.
3.
动作电流(A)
计算动作安匝
5、3端子相连;然后在端子1及7通入电流,差动线圈接在20匝,平衡线圈分别接在16、8、3匝时,读取动作电流,并计算动作安匝。
表3.3差动线圈接在20匝测定数据记录
平衡线圈匝数
16
8
3
动作电流(A)
计算动作安匝
c.把所得结果记录于表格中,并比较a,b项结果,判别极性。
注意:
a.在实验中变换匝数,松开螺丝插头前,应拉开电源,避免因螺丝插头切断电流。
b.螺丝插头必须插对,旋紧,以免造成内部局部短路或开路。
3.短路线圈匝数比
的改变对动作安匝数的影响
实验接线如图7-2所示。
改变短路线圈的匝数比,即螺丝插头接分别短路线圈的A-A,B-B,B-B、D-D时,读取动作电流值,并计算动作安匝。
把结果记录于表格内。
表3.4差动线圈接在20匝测定数据记录
短路线圈的匝数比
A-A
B-B
B-B
D-D
动作电流(A)
计算动作安匝
4.直流助磁特性
图3-4直流助磁特性实验原理图
K,K2:
闸刀开关A2:
电流表
AT:
单相调压器(2KVA)R2变阻器(8A,23Ω)
A:
电流表(0—5A—10A)E:
直流电源
R:
变阻器(10A,11Ω)XD:
信号灯
实验接线如图3-4所示:
a.短路线圈置1—1’位置,平衡线圈置于19匝,差动线圈置于20匝只通交流,读取交流动作电流读数,其读数乘以19/20为动作电流计算值(
)
b.然后,先加直流,分别为0.6A,0.8A,1A,1.2A,1.5A,记录电流值(
),并保持某一值不变加交流逐渐增大交流电流读取有直流助磁时,交流动作电流读数,并换算成计算值(
)
实验结果列入表格内,并作出直流助磁特性曲线。
表3.5直流助磁特性测定数据记录
(短路线圈置1—1’位置,平衡线圈置于19匝,差动线圈置于20匝)
直流助磁(A)
0
0.6A
0.8A
1A
1.2A
1.5A
交流电流(A)
交流动作电流(A)
计算
五、实验报告要求:
1.列表记录各项测定数据。
并计算结果加以分析,画出曲线。
2.说明各线圈的功用。
3.直流助磁特性曲线陡和平滑对变压器差动保护的影响?
六、注意事项
1.实验前必须阅读实验指导书、预习有关内容。
2.正确联接实验电路,并明确平衡线圈、差动线圈、短路线圈。
七、思考题
1.为什么要有平衡线圈和短路线圈?
可否没有?
2.直流助磁特性曲线陡和平滑对变压器差动保护的影响?
实验4功率方向继电器特性实验
一、实验目的
1.了解功率方向继电器的结构与工作原理,理解其用途和特性。
2.验证功率方向继电器的动作范围。
3.学习感应式移相器的工作原理、用途及使用方法。
二、LG-11型功率方向继电器简介
功率方向继电器有LG-11型和LG-12型两种型号(或GG-11型和GG-12型),其中LG-11型用于相间短路保护,LG-12型用于接地短路保护。
本实验所用LG-11型功率方向继电器,其结构与原理电路如图8-1所示。
图4-1LG-11型功率方向继电器原理图
在图4-1中,⑤、⑥为电流回路输入端子,⑦、⑧为电压回路输入端子,11、12为继电器接点引出端子。
继电器的电流回路由电抗变压器DKB在初级绕组上流过电流,在两个次级绕组上得到的电压分别加到工作回路与制动回路上。
在第三个次级绕组(6、7绕组)上并联有电阻,改变电阻的参数可以改变转移阻抗角α。
LG-11型的电压回路采用谐振电路,其主要作用是:
(1)经谐振回路在电感上取得电压使电压移相900,
(2)当在保护安装处正方向发生三相故障时,依靠谐振回路记忆作用,保证继电器可靠动作从而消除了电压死区。
电压回路的谐振调谐可以用改变绕组的匝数来达到,YB谐振绕组有6、7、8三个抽头可供选择,还可以加减.9、10小绕组来达到谐振。
LG-11型比较回路采用环流法比较电路,工作电压和制动电压分别整流后经C2、C3滤波并经R5、R6、R7、R8比较后推动极化继电器JJ动作。
继电器的潜动调整通过调节Rl和R2来进行,用R1来调节电压平衡,用R2来调节电流平衡,经反复调整可以达到电流电压均无潜动。
极化继电器的触点接有0.22μF电容和510Ω电阻的消弧电路,以增加触点的断弧能力。
LG-11型功率方向继电器的主要技术数据:
1.额定数据
(1)额定电流:
5A或1A,
(2)额定电压:
100V,(3)额定频率:
50Hz。
2.继电器面板上的切换片可以改变继电器的灵敏度角分别为α=-300或α=-450,灵敏角的误差为土50
3.在灵敏度下通入额定电流时继电器的动作电压不大于2V。
4.返回系数:
继电器的返回电压和动作电压之比不小于0.45。
5.动作时间:
在灵敏角下,电压由额定突然降至4倍最小动作电压,电流同时由0升至额定电流时,动作时间不大于30ms。
6.记忆时间:
当模拟保护出口处短路在灵敏角下,突然加额定电流及10倍额定电流,电压自100V同时突然降到0的情况下,继电器应可靠动作,其极化继电器动作保持时间不小于50ms。
7.功率消耗:
电流回路不大于6W,电压回路不大于15W。
8.继电器可以长期耐受1.1倍的额定电压及额定电流。
本实验使用的移相器是TXSGA感应移相器,其结构类似一般线绕式异步电动机,但是由于它经常处于制动状态下工作着,故其作用原理实际上又与变压器作用原理相似。
移相器上装有蜗轮传动机构,借以使转子产生角位移或使转子制动。
当转子相对角的位置改变后,虽然绕组感应电势的大小不变,但改变了定子绕组与转子绕组上的感应电势相位即达到移相目的。
定子、转子绕组的联接可以为星形,也可以为三角形。
感应移相器与一般感应调压器不同,它的绕组楚接成双卷式的。
移相器绕组联接如图4-2(a)、4-3(a)所示。
图中:
U1----输入电压,U2----输出电压,α----两绕组相对角位置,E1----定子绕组的感应电势,E2----转子绕组的感应电势。
U2变化轨迹如图4-2(b)及图4-3(b)中虚线所示。
移相器主要用于电力系统、工业设备、离子变流设备、仪表校验或科研、试验等方面,当输入电压恒定时,作调整输出电压相角用。
移相器的输出容量规定按下式计算KVA=(mI2U2)/1000
式中:
KVA---输出容量(千伏安)
m---相数
I2---次级额定负载的最大相电赢(安培)
U2---次级额定负载相电压(伏)
图8-2△接法与电势向量图8-3Y接法与电势向量
本实验使用的感应式移相器为手动式,其传动装置是由蜗轮、蜗杆、手轮及限位器等组成。
若需调节移相器的相位时,则转动手轮来传动蜗杆、蜗轮从而即可达到相位的改变。
限位器仅是用来限制转子在规定的机械角度内转动。
移相器的输入、输出接线均装在机身接线盒内的接线板上,输入端标有A、B、C及
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