《供电技术》（四个实验）实验指导书 Microsoft Word 文档

《供电技术》实验指导书

易晓郑 段俊东

河南理工大学电气工程学院

2009年3月3日

目 录

第一章 TKDZB—1型电力自动化及继电保护实验装置电源操作说明———2

一、 二、 三、

开启三相交流电源的步骤 ————————————————2 开启单相交流电源的步骤 ————————————————2 开启直流操作电源的步骤 ————————————————2

第二章 电力自动化及继电保护实验的基本要求和安全操作规程 ——————3

一、实验的基本要求 ———————————————————————3 二、实验的安全操作规程 —————————————————————5 第三章 实验内容和步骤 ——————————————— ——————5

实验一 电磁型电流继电器实验—————————————————5 实验二 电磁型时间继电器实验—————————————————9 实验三 中间继电器实验————————————————————15 实验四 整流型电流继电器实验—————————————————20 实验五 功率方向继电器特性实验————————————————23 实验六 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验———————27 实验七 BCH--2差动继电器特性实验 ——————————————38

第三章 实验内容及步骤

实验一 电磁型电流继电器实验

一、实验目的

熟悉DL型电流继电器的实际结构、工作原理、基本特性；掌握动作电流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。

DL—20c系列继电器的内部接线图见图1一1。

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。

过电流继电器：当电流升高至整定值（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。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，若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。

15115234678DL-21CDY-21C、26CIIIIII5678234

DL -23CDY-23C、28C678234DL-22CDY-22C5678

12345678DL-24CDY-24C、29C1234DL-25CDY-25C

图1-1电流继电器内部接线图

触点通断指示灯变流器

DL-24C/6自耦调压器0～5ALJ

KA

交流220V10A

图1-2电流继电器实验接线图

6.3Ω

四、 实验设备

表1—1实验设备表 序号 1 2 设备名称 ZB11 ZB35 使 用 仪 器 名 称 DL--24C/6电流继电器 交流电流表 单相自耦调压器 变流器 3 DZB01--1 触点通断指示灯 单相交流电源 可调电阻R1 12.6Ω/5A 4 数量 1 1 1 1 1 1 1 五、实验步骤和要求

实验接线图1－2为电流继电器的实验接线，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

（1）选择ZB11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1－2。

（2）根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）；

（3）按图1--2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1－2；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0.85～0.9之间。当小于0.85或大于0.9时，应进行调整，调整方法详见实验第2点。

表1-2电流继电器实验结果记录表

整定电流I（安） 测试序号 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%

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，还应进行某标准刻度的检验(1.8A),如果不准时,改变弹簧力矩使其准确。

2.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：

（1） 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(需将继电器取出)，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

1 2.1A 2 3 继电器两线圈的接线方式选择为： 串联 1 2 3 4.2A 继电器两线圈的接线方式选择为： 并联

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。

（2）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。

（3）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。

3.动作值的调整

（1）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。

（2）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。 （3）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。

六、实验报告

实验结束后，针对过电流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实验报告和本次实验的体会，并书面解答本实验思考题。

实验二 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—21～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16、17、18，一付滑动主触点3、4（右）和一付终

止主触点5、6（左）。继电器内部接线见图2-1。

123456RV131415161718DS-21~22时间继电器正面内部接线图123456V131415161718DS-21/C~22/C时间继电器正面内部接线图123456V131415161718R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

表2—1实验设备表

序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量 1 ZB13 DS—23时间继电器 1个 2 ZB43 800Ω可调电阻 0.44A 1个 3 ZB03 数字电秒表、S1、S2 各1个 4 ZB31 直流电压 1个 5 DZB01 220V直流操作电源 1路 6 五、实习步骤和要求

1、内部结构检查(将继电器取出)

（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1817应断开，常开触点1716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、动作电压，返回电压测试

实验接线见图2-2，选用ZB13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左、右）。

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。

+S1VS2-IIIIII0~450V R800DS-23型 0~10S53171SJ13数字电秒表641816○○○○

直流220V图2-2 时间继电器实验接线图

（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。 3、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、小等四点的整定时间值，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时间继电器整定值误差表

型号 整定时间(s) 0.2 0.5 1 1.5 2.5 5 7.5 10 整定值误差(s) ±0.05 ±0.06 ±0.08 ±0.15 ±0.13 ±0.20 ±0.25 ±0.30 型号 整定时间(s) 1.2 2.5 3.7 5 5 10 15 20 整定值误差(s) ±0.11 ±0.15 ±0.20 ±0.25 ±0.2 ±0.3 ±0.4 ±0.5 DS—21/C DS—21 DS—25 DS—23/C DS—23 DS—27 DS—22/C DS—22 DS—26 DS—24/C DS—24 DS—28

按图2－2接好线后，将继电器定时标度放在较小刻度上（如DS—23型可整定在2.5s）。合上开关S1、S2，调节可变电阻器R，使加在继电器上的电压为额定电压Ued（本实验所用时间继电器额定电压为直流220v）拉开S2，合上电秒表工作电源开关，并将电秒表复位，然后投入S2，使继电器与电秒表同时起动，继电器动作后经一定时限，触点（5）（6）闭合。将电秒表控制端“I”和“II”短接，秒表停止记数，此时电秒表所指示的时间就是继电器的延时时间，把测得数据填入表2－3中，每一整定时间刻度应测定三次，取三次平均值作为该刻度的动作值。

然后将定时标度分别置于中间刻度5s、7.5s及最大刻度10s上，按上述方法各重复三次，求平均值。

表2-3时间继电器实验记录

继电器铭内部结构 牌记录 检查记录 额定电压 动作电压 为额定电压的 返回电压 为额定电压 整定范围 特 V % V 的 % 性整定时间t（秒） 2.5s 5s 7.5s 10s 制造厂 试 验第一次测试结果 出厂年月 记 录 第二次测试结果 号码 第三次测试结果 平均值

动作时限应和刻度值相符，允许误差不得超过表2－2中的规定值，若误差大于规定时，可调节钟表机构摆轮上弹簧的松紧程度，具体应在教师指导下进行。

为确保动作时间的精确测定，合上电秒表电源开关后应稍停片刻，然后再合S2。秒表

上的工作选择开关“K”应置于“连续”状态。

六、实验报告

实验结束后，结合时间继电器的各项测试内容及时限整定的具体方法，按实验报告编写的格式和要求及时写出时间继电器实验报告和本次实验体会，并书面解答本实验的思考题。

实验六 单侧电源辐射式输电线路

三段式电流保护实验

一、 实验目的

1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。

2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。 3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。

二、预习与思考

1、三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？

2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行计算与整定吗？ 3、为什么在实验中，采用单相接线三段式保护能满足教学要求？你能将图6---2正确改绘成单相式接线图吗？

4、为什么可取消电流互感器，直接将各段电流继电器的电流线圈串入一次侧的模拟接线中？

5、三段式保护模拟动作操作前，是否必须对每个继电器进行参数整定？为什么？ 6、在辐射式输电线故障模拟接线中，“R、R1、R2、Rf、Rf’”各代表什么？S1的设置可分别模拟什么性质的短路故障？

7、断路器QF是用什么元件模拟的？写出控制回路合闸时及保护动作后跳闸时的电路工作原理？

三、原理说明：

1、阶段式电流保护的构成

无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由

无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。

0I1tI～A1I0.5ItXL-1BI2I0.5ItXL-2C3tIII1II1I2II2III2I图6---1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合

输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。

在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图6--1。XL-1线路保护的第Ⅰ段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第Ⅱ段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +△t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1的主保护。第Ⅲ段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+△t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的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，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。

综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。

无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。

2、阶段式电流保护的电气接线

图6-2为三段式电流保护接线图，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ构成第Ⅰ段无时限电流速断保护；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ构成第Ⅱ段带时限电流速断保护；5LJ、6LJ、7LJ（两相三继电器式接线）、2SJ、3XJ、BCJ构成第Ⅲ段定时限过电流保护。BCJ为保护出口中间继电器，任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器动作指示，从指示可知道哪段保护曾动作过，从而可分析故障的大概范围。

3、一次网络模拟接线

单侧电源辐射网络见图6---1，在母线A和母线B上都装有三段式电流保护。由于正常时，系统三相是对称的，所以在实验室中可采用单相一次网络模拟接线图，如图6---3所示。

TQQF-QF+信号+BCJ-1XJ2XJ+t+-1SJt2SJ-3XJ+

(a)ALHaCLHcI1LJ2LJI3LJI4LJI5LJI6LJI7LJI

LHcLHa1LJ3LJ5LJ+KM-KM控制电源小母板FU2LJ4LJ6LJ1LJ2LJ7LJ3LJ4LJ5LJ1XJFU熔 断 器无时限电流速断2SJ带时限电流速断3SJ交流电流回路

信号回路1LJ2LJ3LJ至信号+KM6LJ7LJ1SJ2XJBCJ定时限过电流保护3XJ出口中间继电器TQBCJQF跳闸回路直流回路

(b)图6－2 三段式电流保护接线图 （a）原理图 （b）展开图

4、绘制三段式电流保护单相式接线图

本实验安装调试内容为线路XL-1上的三段式电流保护装置，但要考虑与线路XL-2上的三段式电流保护配合，可参考图6--1。实验中采用DL-20C系列电流继电器，组合型DXM-2A信号继电器，DS-20时间继电器和DZB-10B中间继电器，为了简化实验接线，每一段保护中电流继电器只装一个。要求每一位学生在实验前参照图9---2绘制一张完整的三段式电流保护单相式展开图。

四、三段式电流保护实验参数整定计算

如图6---3所示35千伏单侧电源辐射式线路, XL-1的继电保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线。选定线路XL-1的正常最大工作电流为0.25安，（设计模拟一次电流等于二次电流，因此电流互感器采用一比一，也可将电流继电器线圈直接串入）在最大运行方式下及最小运行方式下D1、D2及D3点三相短路电流值见表6---1。

A35千伏～1D1II0.5ItBCD22XL-2D3 XL-1图6---3 三段电流保护计算网络图 （一）、一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流

表6--1

短 路 点 最大运行方式下三相短路电流（安） D1 D2 D3 0.695 回路中正常最大工作电流 0.25 并Rf后的负荷电流 0.5 4.5 1.75 （二）、三段保护动作值的整定计算 1、线路XL-1的无时限电流速断保护

电流速断保护的动作值按大于本线路末端D2点短路时流过保护的最大短路电流IdL2。Zd

来整定，即保护的一次动作电流为：

IdI.b.1=KKIdL2.Zd=1.3×1.75=2.275安

式中 KK——可靠系数，对电流速断取1.2~1.3：

继电器的动作电流为：

Kj 1

I

Id.j.1= ------- Id.b.1= ------ ×2.275=2.275安

nL 1/1

I

式中：KJ=1，电流互感器变比nL采用1∶1。

选用DL-24C/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.5~6安，本段保护整定2.28

6.3KV安。

GS~I38.5KVAIID2BXL--1QF25LJ0~5AXL--2CQF0.5T

KGS~QFQF11LJD13LJ单电源辐射网络8ΩRAQFLH1D112.6ΩLHR1D2BC31.2ΩR2XL-2D3XL-1S1S2RfR'f图6–4 (a) 三段式电流保护交流电流部分（一次网络模拟接线）实验接线图

~220V单电源辐射网络模拟结线220V(+)V(-) 220V(+) 22 0220V(-)

直流操作电源

1LJI3LJ1SJ带时限电流速断数字式电秒表1XJ无时限电流速断110Ω110Ω

1LJ 3LJ 5LJ 1SJ 2SJ BCJ I I I 1XJ 2XJ 3XJ

图6—4（b） 三段式电流保护直流部分实验接线图

电秒表1 电秒表2 QF Ⅰ Ⅱ Ⅲ QF Ⅰ Ⅱ Ⅲ

5LJ 3LJ 3XJ 2XJ （1）过流保护动作时限测定 （2）带时限电流速断动作时限测定

图6—4（C） 三段式电流保护动作时限测定实验接线图

2、线路XL-1的带时限电流速断保护

要计算线路XL-1的带时限电流速断保护的动作电流，必须首先计算出线路XL-2无时限电流速断保护的动作电流IdI.b.2

IdI.b.2=KKIdL3.Zd=1.3×0.695＝0.9035安 线路XL-1的带时限电流速断保护的一次动作电流为：

IdIIb.1=KK IdI.b.2=1.1×0.9035=0.99385安

继电器的动作电流为:

Kj 1

IIII

Idj.1= ------ Idb.1= ---- 0.99385 = 0.99385安

nL 1/1

选用DL-24C/2型电流继电器，其动作电流的整定范围为0.5~2安，本保护整定0.9936安。

动作时限应与线路XL-2无时限电流速断保护配合, 即：

t1=t2+△t=0+0.5=0.5秒

选用DS-22型时间继电器。其时限调整范围为1.2-5秒，为了便于学生在操作中观察,本保护整定为3秒。

带时限电流速断保护应保证在线路XL-1末端短路时可靠动作，为此以D2点最小短路电流来校验灵敏度。最小运行方式下的两相短路电流为：

√3

I（2）dL2.zx= ---- I（3）dL2.zx= 0.866×1.465 = 1.269安

2

则在线路XL-1末端短路时,带时限电流速断保护的灵敏系数为

II

I

I（2）dL2.zx 1.269

KL= -------------- = ----------- =1.277 > 1.25

IdII.b.1 0.994 3、线路XL-1的过电流保护装置

（1）、过电流保护的动作电流整定原则：

a、只有在被保护线路过流时它才起动，在最大负荷电流Ifh.zd时保护装置的电流继电器不应动作。即: Id.b > Ifh.zd

b、当外部短路时，如本线路过电流继电器已起动，但由于下一线路上2号保护的时限

短而首先动作，使2QF跳闸，短路电流消失，当电流降低到最大负荷电流后，本线路的过电流继电器应能可靠地返回。同时应考虑由于故障切除后电压恢复，负荷中的电动机自起动，可能出现最大负荷电流，为使1号保护的过电流继电器能可靠返回，它的返回电流应大于故

障切除后线路XL-1的最大负荷电流，即: If.b > Ifh.zd

（2）、过电流保护的动作电流整定计算 过电流保护的一次动作电流为：

KKKzq 1.2×1.3

.b.1= -------------Ig.zd = --------------× 0.25 = 0.4588 安 Kf 0.85

Id

III

式中 KK——可靠系数,取1.2；

Kzq——自起动系数，取1.3； Kf——返回系数，取0.85。 继电器动作电流为:

Kj 1

IdIIIj.1= ---------- IdIII。b.1 = ------×0.4588 = 0.4588安 nL 1/1

选用DL-24C/2型电流继电器，其动作电流整定范围为0.15~0.6安，本保护整定在0.459安。

（3）、过电流保护动作时限的整定

为了保证选择性，过电流保护的动作时限按阶梯原则整定，这个原则是从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增长一个△t。所以动作时限t1III应与线路XL-2过电流保护动作时限t2III相配合。如: XL-2过电流保护动作时间为2.5秒时，XL-1过电流保护动作时限为：t1III=t2III+△t=2.5+0.5=3秒

本实验为了便于观察可取7秒。选用DS-23型时间继电器，其时限调整范围为2.5~10秒。

（4）过电流保护的灵敏度校验

a、为了保证被保护线路全长范围内发生短路时，过电流保护均能可靠地动作，选择被保护线路末端D2点作为线路XL-1过电流保护的灵敏度校验点，应用D2点发生短路时，流过

保护装置的最小短路电流计算灵敏度系数。根据规程规定，这个灵敏度系数的最小允许值为1.5。

b、对于定时限过电流保护不仅要求它在本段线路上发生短路时能可靠地动作，而且相邻元件的继电保护或断路器拒绝动作时也能可靠动作，起到相邻元件后备保护的作用，故选择相邻元件末端D3点作为后备保护时的灵敏度校验点，用D3点短路时，流过保护的最小短路电流计算灵敏度系数，根据规程要求，这个灵敏度系数应大于1.2。

根据以上要求过电流保护分别对本线路XL-1末端D2短路及下一线路XL-2末端D3短路时校验灵敏度得：

在线路XL-1末端D2点短路时，过流保护的灵敏系数为：

I（2）dL2.zx 1.269

KL= -------------- = ----------- = 2.76 > 1.5 满足要求

III

Id.b.1 0.459

在线路XL-2末端D3点短路时，过流保护的灵敏系数为：

I（2）dL3.zx 0.866I（3）dL3.zx 0.866×0.645

KL= ------------ = ------------- = ------------- = 1.217>1.2 满足要求 IdIII.b.1 IdIII.b.1 0.459

根据以上各项计算值首先对各段保护的继电器进行整定，然后进行整组实验及动作分析。

（三）、三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表

表6 - 2

编用 途 号 1LJ 1XJ 3LJ 1SJ 无时限电流速断 电流速断信号 带时限电流速断 限时速断时间 DL～24C/6 DXM～2A DL～24C/2 DS～22 1.5～6安 0.015安220伏 0.5～2安 1.2～5秒 型号规格 整定范围 整定值 接法 实 验 线圈 2.28安 串联 0.994安 串联 3秒

2XJ 5LJ 2SJ 3XJ BCJ 限时速断信号 定时限过电流 过电流时间 过电流信号 出口中间 DXM～2A DL～24C/2 DS～23 DXM～2A DZB～12B 0.015安 220伏 0.15～0.6安 2.5～10秒 0.015安 220伏 220伏0.5安 0.459安 并联 7秒 五、实验设备： 表6---3实验设备表

序号 1 2 3 4 设备名称 ZB01 ZB03 ZB06 ZB11 使 用 仪 器 名 称 断路器触点及控制回路模拟箱 数字式电秒表及开关组件 光字牌 DL－24C/6电流继电器 DZB－12Β出口中间继电器 DXM－2A信号继电器 5 ZB12 DL- 24C/2电流继电器 DS－22时间继电器 DXM－2A信号继电器 6 ZB13 DL－24C/0.6电流继电器 DS－23时间继电器 DXM－2A信号继电器 7 8 9 ZB44 ZB35 DZB01－1 可调电阻器16Ω 可调电阻器31.2Ω 存储式智能真有效值交流电流表 变流器 交流电源 单相自耦调压器 可调电阻R1 2.6Ω 10 11 DZB01－2 DZB01 可调电阻Rf 220Ω 直流操作电源 数量 1只 1只 1个 1只 1只 1只 1只 1只 1只 1只 1只 1只 2个 1个 1只 1只 1路 1只 1只 4个 1路 六、实验步骤与操作方法：

1、三段式电流保护实验接线和单电源辐射网络故障模拟接线的实验总图见图6－4（a）、图6－4（b）和图6—4（c），按图接线完毕后首先进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源待试验。

2、根据（表6---2）三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表提供的技术参数, 对各段保护的每个继电器进行整定，使各个继电器的动作值符合表6---2。

3、根据（表6---1）一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流总表提供最大运行方式下的技术参数，对单电源辐射网络故障模拟接线中的限流电阻R=8Ω，模拟线路故障电阻R1=12.6Ω、R2=12.6Ω，负荷电阻Rf =110Ω、附加负荷电阻Rf’=110Ω进行调试整定，使各点参数符合表6---2。然后断开所有短路点及附加负荷电阻。

4、合上电源开并K，再按合闸按钮，使QF合闸，调节Rf和Rf使负荷电流应符合表6-1的工作电流要求，然后合上继电保护直流操作电源闸刀，使保护投入工作。

5、模拟过负荷起动过电流保护：接上附加负荷电阻Rf，此时线路XL-1和线路XL-2的过电流保护均起动。但应由2号过电流保护装置动作使其断路器QF2跳闸，断开线路XL-2。

6、拆除附加负荷电阻，合上QF，将S2开关所接滑线电阻R2滑动触头向C端，合上S2模拟BC线路末端短路，使保护起动，作好动作记录。

7、将S2开关所接滑线电阻R2的滑动触点滑向电阻中间及B端，合上S2分别模拟BC线路中间、始端短路，使保护起动，并作好动作情况记录。

8、将S1开关所接滑线电阻的滑动触点分别滑向B及电阻中间，合上S1模拟AB线路末端、中间及始端短路，作好保护动作情况记录。

9、合上电秒表1的开关，再合上S3，此时过流保护开始动作，电秒表1计时，当短路器跳闸后，电秒表1停止计时，即过流保护的动作时间，计入表6-4。同理合上S2，用电秒表2可测得带时限电流速断保护的动作时间。

’

’

七、实验报告：

实验前要认真阅读实验指导书和有关教材，进行预习准备。实验结束后要认真总结，针对电流速断、带时限电流速断、过电流保护的具体整定测试方法，按要求及时写出实验报告。解答实验思考题并以书面形式附在实验报告后。

表6－4

序 号 代 号 型号整定规格 范围 实验整定值或额定工作值 线圈电流带时限接法 速断 电流速断 过电流 用途 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1LJ 1XJ 3LJ 2XJ 1SJ 5LJ 3XJ 2SJ BCJ 10 电秒表1 11 电秒表2 12 13 14 15 16

R R1 R2 Rf Rf’

实验七 BCH-2差动继电器特性实验

一、 实验目的

熟悉差动继电器的工作原理、实际结构、基本特性，掌握执行元件和工作安匝的整定调试方法。

二、预习与思考

1、BCH—2型差动继电器为何具有较强的躲开励磁涌流的能力？

2、当差动继电器的差动线圈接入正弦交流时，有短路线圈和无短路线圈对BCH—2型继电器的动作安匝有何影响？当Wd\ˊ值变化时对继电器的动作安匝有何影响？ 3、在励磁涌流时，当Wd\ˊ值变化时或Wd\ˊ按比例增加时，对继电器的动作安匝有何影响？

三、 用途与特点

BCH-2型差动继电器用于两绕组或三绕组电力变压器以及交流发电机的单相差动保护

线路中，并作为主保护。

该继电器能较好地躲过在非故障状态时所出现的暂态电流的干扰。例如当电力变压器空载合闸，或短路切除后电压恢复时出现很大的涌磁电流，其瞬间值常达到额定电流的5—10倍; 这时差动保护不会误动作。当发生区内(即两电流互感器间)短路时，却能迅速切除故障。

四、 原理说明

BCH-2型差动继电器系由执行元件电磁式继电器DL—11/0.2及一个中间快速饱和变流器组成。中间速饱和变流器的导磁体是三柱形的铁心。在导磁体的中间柱上

置有工作（差动）绕组、平衡（I、II）绕组和短路绕组，此短路绕组与右侧柱上的短路绕组相连接。在导磁体的左侧柱上置有二次绕组，它与执行元件相连接。

速饱和变流器的所有绕组都是制成带有抽头的，这样就可以对继电器的参数进行阶段性的调整。

当用BCH-2继电器保护电力变压器时，平衡绕组的圈数根据这样的条件来选择：即当发生穿越性短路时，所有绕组的安匝数相等。

当用继电器保护两绕组变压器时，动作电流可以在更细致的范围内进行调整，因为这时可以利用两个平衡绕组 。

中间速饱和变流器及执行元件放在一个外壳中，继电器可以作成前接线或后接线（本实验装置设计为挂箱面板接线）两种形式。

用插头螺丝选择快速饱和变流器绝缘安装板上相应的插孔，即可对差动继电器动作电流、平衡电流，抑制励磁涌流进行需调整。

孔上面的数目字表示当用插头螺丝插在这些插孔时的工作绕组及平衡绕组的匝数。 改变短路绕组接入匝数的插头螺丝钉应该旋入符号相同的两孔中（例如：“A-A”或：“B-B”）, 否则就会改变继电器的动作安匝数。具有开口短路绕组的继电器是不能在这种情况下工作的（继电器的安匝数将要减少）。

继电器在工作过程中不能改变铭牌上指针的位置（离开铭牌刻度）或改变弹簧固定螺丝。这样将恶化抑制励磁涌流及非周期分量影响的能力，或当保护区内发生短路时降低继电器的可靠系数。

该继电器的基本原理是利用非故障时暂态电流中的非周期分量来磁化速饱和变流器的导磁体，提高其饱和程度。在具有短路绕组的速饱和变流器的磁路中, 直流

磁通可以无阻碍地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将迅速饱和，大大降低了导磁率。这就恶化了工作绕组与二次绕组间的电磁感应条件，因而显著增大了继电器的动作电流，从而避开励磁涌流及非周期电流分量的影响。继电器工作绕组接入保护的差动回路，平衡绕组可以按照实际需要接入环流回路或工作回路。

五、实验设备 表7—1实验设备表

序号 1 2 3 4 设备名称 ZB20 ZB35 ZB43 DZB01－1 使 用 仪 器 名 称 BCH－2差动继电器 交流数字电流表 可调800Ω电阻 可调变阻器R1 12.6Ω 交流电源 单相调压器 变流器 触点通断指示灯 5 ZB36 交流数字电压表 数量 1只 1只 2个 2个 1路 1只 1只 1只 1只 六、实验方法及步骤

1、观察BCH-2型差动继电器的结构和内部接线。并注意下列几点： a、继电器的型号和铭牌数据。

b、继电器的主要组成部分和内部结构—具有速饱和特性的变流器及各线圈在铁心上的分布。DL—11/0.2型电流继电器等。

c、继电器整定值的调整方法。

d、继电器内部接线和引出端子。继电器内部接线如图7—1，各端子所连接的线圈和总线圈数见表7—2。

e、继电器的动作安匝为60±4。用作执行元件的电流继电器不作调整动作值之用。所以其电流整定是靠改变Wcd的匝数来实现的。

DL-11/0.2

012164213\Wd10W2Wph1Wph2Wd1112(a)16128430 24

01231612840567101320W26

10WphIIABCDABCD12

Wd'311Wd\8162861636567(b)5图7--1 差动继电器内部接线图

f、每一平衡线圈的两个插头，应分别插在该线圈的两排插孔中，以免造成平衡线圈的匝间短路。各插头应拧紧，且应与整定板压接良好，必要时加上铜线圈。

2、执行元件的动作电压、动作电流与返回电流的测试与调整。

按图7—2接线进行测试。试验时应拆除1112两端子间连接片(注:设备出厂时已拆除)，对执行元件单独进行测试。测试时，调节调压器和R使继电器动作，然后用绝缘物将动触点拨回原位再读电压值。动作电压应满足1.45 ～ 1.65伏，动作电流满足220 ～ 230毫安，返回系数为0.7 ～ 0.85。测试应重复三次取其平均值，并将测试结果一并记入表7—3。

○○

RΩ

5711~220VKmAV10图7—2 继电器执行元件测试

LJ表7—2

线圈符号 Wcd WphI WphII W2 Wdˊ 接线端子号 4与6 1与2 3与2 10与12 线圈名称 差动线圈 平衡线圈I 平衡线圈II 二次线圈 短路线圈I 短路线圈II 5与7 表7--3

总圈数 20 19 19 48 28 56 Wd\ 继电触点 项目 动作电压 动作电流 返回电流 返回系数 1 2 3 平均值 当动作电压不满足要求时，可以拨动刻度把手，同时改变动作电压和电流，也可以向里

拧继电器左端的舌片限位螺丝，以提高动作电压（改变舌片铁心间隙即改变线圈的电抗）。但注意可动舌片不要过分接近铁芯，否则将使执行元件返回系数过高，导致继电器在动作值附近发生“鸟啄”现象。

3、继电器起始动作安匝测试：

按照图7—3接线。实验中，执行元件线圈1112端子连接片应接通（注：连接片用导线代替，在面板上直接连通），短路线圈放在某一整定位置，差动线圈整定在20匝，调节调压器使继电器动作，此时测得的动作电流乘以使用匝数即为动作安匝AW, 要求值为60±4。将测得的数据记入表7—4。

表7—4

Wdˊ--Wd\位置 A—A A—A A—A D---D D---D D---D 差动线圈匝数Wcd 20 13 10 20 13 10 动作电流Idj（安） 动作安匝 ○○

如果测得动作电压安匝与要求相差不大时，可采用将执行元件动作值适当增减（在要求范围内）的办法或稍许改变速饱和变流器铁芯压紧螺丝松紧程度的方法使之符合要求。如果相差较大，则必须改变速饱和变流器铁芯的组合方式进行调整。

a、动作安匝小于60±4，则将饱和变流器铁芯的硅钢片由较少片数相间对叠改为较多片数相间对叠，但铁芯的总厚度不变。为此应松开底座上的一部分接线端子，取出执行元件后，将速饱和变流器下部抽出一部分硅钢片，再按要求插入。

b、动作安匝大于60±4，则将硅钢片由较多片数相间对叠改为较少片数相间对叠。 改变速饱和变流器硅钢片相间对叠的片数能改变磁路的磁阻，使动作安匝增加或减少。但应注意铁芯组装后不应把夹紧螺丝拧得太紧，防止磁化曲线降低，使励磁电流增加，从而导致动作安匝增加。参数确定后，不应再改变其松紧程度。

1011712V\Wd'Wd第三项实验时接入此电压表WcdW246~220VA6.3Ω

5触点通断指示灯图7—3 继电器起动动作安匝测试

U(V)U(V)

2.52.01.51.00.50100200伏安特性曲线300400AW0AW图 7-- 4伏安特性曲线

4、整组伏安特性试验

试验接线按图7—3。Wcd=20匝，Wdˊ--Wd\仍放在A—A位置，1112端子连接片断开，用电压表测量W2上的电压，试验电流逐步上升，读取电流、电压数值填入表7—5（此时继电器是不动作的，并且试验时不允许来回摆动，以免磁滞影响曲线的平滑）。伏安特性曲线的横座标可采用安匝。录取整组伏安特性曲线，除可作为定期检测中比较分析继电器工作性能是否发生变化的原始记录之外，尚可根据试验所得结果大致确定速饱和变流器工作磁通密度是否取得合适。其动作安匝是否在伏安特性直线段的上部，可将试验作出的曲线与图7—4曲线进行比较。

表7—5 Wcd=20匝 Wdˊ-Wd\1-A2

电流（安） 电压（伏） 安匝（AW） ○○

七、实验报告

实验结束后要认真进行总结，按本次实验要求和下列问题及时写出实验报告和实验体

会。

1、内部结构及绝缘检查是否合格。

2、执行元件动作电压、电流及返回系数是否符合要求。 3、起动安匝是否符合要求，你是如何调整的？ 4、分析评价继电器防止非周期分量的影响作用。

5、根据实验绘出的特性曲线，说明被测试继电器的特性。

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