電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2016.docx

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按下“啟動(dòng)”按鈕后，可打開直流操作電源，向微機(jī)保護(hù)裝置控制回路和信號(hào)回路或向電磁繼電器提供直流電源。5）實(shí)驗(yàn)中如果需要改接線路，必須按下“停止”按鈕以切斷交流電源，保證實(shí)驗(yàn)操作的安全。實(shí)驗(yàn)完畢，須將自耦調(diào)壓器調(diào)回到零位，將“直流電源”的電源開關(guān)置于“關(guān)”斷位置，最后，需關(guān)斷“電源總開關(guān)”。二 、實(shí)驗(yàn)的基本要求線路保護(hù)及繼電特性實(shí)驗(yàn)裝置的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法與操作技能。培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)設(shè)備擬定實(shí)驗(yàn)線路，確定實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)取所需數(shù)據(jù)，進(jìn)行電路工作狀態(tài)分析研究的能力，并得出必要結(jié)論，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。增強(qiáng)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的認(rèn)識(shí)，掌握線路保護(hù)的基本原理。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須集中精力，及時(shí)認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)按實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出下列基本要求。1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)前應(yīng)復(fù)習(xí)教科書中有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹㈨?xiàng)目、方法與步驟，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后，方能開始實(shí)驗(yàn)。認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、人身的安全等都具有相當(dāng)重要的作用。2、實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行2.1、建立小組，合理分工每次實(shí)驗(yàn)都以小組為單位進(jìn)行，每組由23人組成，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中的接線、負(fù)載、電壓或電流調(diào)節(jié)、記錄數(shù)據(jù)等工作每人應(yīng)有明確的分工，以保證實(shí)驗(yàn)操作的協(xié)調(diào)，使記錄的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。2.2、按圖接線根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路圖及所選組件、儀表，按圖接線，接線要簡(jiǎn)單明了，接線原則應(yīng)先接串聯(lián)主回路，再接并聯(lián)支路。為方便檢查線路的正確性，實(shí)驗(yàn)線路圖中的直流回路、交流回路、控制回路等應(yīng)分別用不同顏色的導(dǎo)線連接。2.3、試運(yùn)行在正式實(shí)驗(yàn)開始之前，先按一定規(guī)范起動(dòng)保護(hù)電路，觀察所有儀表是否正常。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，并排除故障；如果一切正常，即可正式開始實(shí)驗(yàn)。2.4、測(cè)取數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)時(shí)對(duì)繼電器及其保護(hù)裝置的試驗(yàn)方法及所測(cè)數(shù)據(jù)的大小做到心中有數(shù)。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟逐次測(cè)取數(shù)據(jù)。2.5、認(rèn)真負(fù)責(zé)，實(shí)驗(yàn)有始有終實(shí)驗(yàn)完畢，須將數(shù)據(jù)交指導(dǎo)老師審閱。經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可后，才允許拆線，并把實(shí)驗(yàn)所用的組件、導(dǎo)線及儀器等物品整理好，放至原位。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告是根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和在實(shí)驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)自己分析研究或分析討論后寫出的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和心得體會(huì)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要簡(jiǎn)明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結(jié)論明確。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括以下內(nèi)容：1、實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、實(shí)驗(yàn)日期、室溫。2、列出實(shí)驗(yàn)中所用器件的名稱及編號(hào)，繼電器銘牌數(shù)據(jù)等。3、列出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并繪出實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的線路圖，并注明儀表量程，電阻器阻值。4、數(shù)據(jù)的整理和計(jì)算5、解答各個(gè)實(shí)驗(yàn)的思考題，部分思考題在實(shí)驗(yàn)前要進(jìn)行抽查提問(wèn)，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)的一部分。6、根據(jù)數(shù)據(jù)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論是否符合，可對(duì)某些問(wèn)題提出一些自己的見解并最后寫出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫在一定規(guī)格的報(bào)告紙上，保持整潔。7、每次實(shí)驗(yàn)每人獨(dú)立完成一份報(bào)告，按時(shí)送交指導(dǎo)老師批閱。四、安全操作規(guī)程為了按時(shí)完成電力自動(dòng)化及繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身與設(shè)備的安全，必須嚴(yán)格遵守如下規(guī)定的安全操作規(guī)程：1、實(shí)驗(yàn)時(shí)，人體不可接觸帶電線路。2、接線或拆線都必須在切斷電源的情況下進(jìn)行。3、學(xué)生獨(dú)立完成接線或改接線路后必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查和允許，并使組內(nèi)其它同學(xué)引起注意后方可接通電源。實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生事故，應(yīng)立即切斷電源，經(jīng)查清問(wèn)題和妥善處理故障后，才能繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、通電前應(yīng)先檢查是否有短路回路存在，以免損壞儀表或電源。5、實(shí)驗(yàn)室總電源或?qū)嶒?yàn)臺(tái)控制屏上的電源應(yīng)由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師來(lái)控制，其他人員只能經(jīng)指導(dǎo)教師允許后方可操作，不得自行合閘。繼電特性及線路保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明繼電特性及線路保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置是專門為電力、電氣類專業(yè)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工廠供電等課程設(shè)計(jì)的，具有器件真實(shí)可觀、安全可靠、針對(duì)性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)、方便學(xué)生使用等特點(diǎn)，也可作為畢業(yè)設(shè)計(jì)和教師科研的硬件開發(fā)平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)裝置由調(diào)壓器、移相器、多種繼電器及測(cè)量表計(jì)等組成，可以用來(lái)進(jìn)行電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、功率方向繼電器、差動(dòng)繼電器、自動(dòng)重合閘繼電器等繼電特性實(shí)驗(yàn)。（一）電源操作說(shuō)明如下：1當(dāng)漏電保護(hù)器開關(guān)關(guān)上時(shí)，所有指示燈都不亮，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各元件、接線柱、移相器、調(diào)壓器均不帶電，三相調(diào)壓器和單相調(diào)壓器必須調(diào)在零位，即必須將調(diào)節(jié)手柄逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底。2當(dāng)漏電保護(hù)器合上時(shí)，“斷開”紅色按鈕燈亮，表示實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)線已接通電源，但還不能輸出電壓。此時(shí)在電源輸出端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路接線操作是安全的。3當(dāng)按下“閉合”按鈕時(shí)，“閉合”按鈕指示綠燈亮，調(diào)節(jié)調(diào)壓器手柄，可以三相輸出端得到0150V的線電壓，在單相調(diào)壓輸出端得到0220V的交流電壓。4實(shí)驗(yàn)時(shí)若需改接線路，請(qǐng)勿帶電操作，必須按下“斷開”按鈕，以切斷交流電源，保證實(shí)驗(yàn)操作的安全。實(shí)驗(yàn)完成，須將三相調(diào)壓器、單相調(diào)壓器兩手柄都逆時(shí)針調(diào)到底，最后斷開漏電保護(hù)器。5本實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)還可提供直流不可調(diào)220V穩(wěn)壓電源，若需得到可調(diào)0220V直流電源，可用可調(diào)變阻器分壓接法獲得。（二）使用方法本實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量表即（直流電壓表、直流電流表、電秒表和相位儀），測(cè)量前必須接上220V交流電源，交流電壓、電流表不必外接電源。1相位儀測(cè)量相位方法（1）在EPL-15電秒表、相位儀的測(cè)量單元的電壓輸入端口端接入電壓信號(hào)，在電流輸入端口端接入電流信號(hào)。（2）顯示屏顯示的數(shù)據(jù)即為引入的電壓信號(hào)與引入的電流信號(hào)之間的相位差值。（3）在進(jìn)行相位測(cè)量時(shí)，電壓信號(hào)與電流輸入信號(hào)不要接錯(cuò)了位置，且電壓信號(hào)是并聯(lián)接入的，電流信號(hào)是串聯(lián)在回路中的。（4）要注意電壓、電流輸入信號(hào)的極性，極性不對(duì)，顯示的相位差也不對(duì)。（5）電壓輸入信號(hào)在（0150V）之間，電流輸入信號(hào)在（01A）之間。2時(shí)間測(cè)量方法圖3所示的EPL-15電秒表測(cè)試單元的平面布置圖。本測(cè)試裝置可測(cè)得0ms999s的時(shí)間，當(dāng)給出了時(shí)間測(cè)量的啟動(dòng)信號(hào)（啟動(dòng)“+”“-”端“短接”）后，顯示屏開始計(jì)量時(shí)間的大小，直到發(fā)出停止計(jì)數(shù)的控制信號(hào)計(jì)數(shù)才停止，不管啟動(dòng)信號(hào)是否消失，顯示屏都不會(huì)停止計(jì)數(shù)。每次開始計(jì)數(shù)前，先選擇秒量程還是毫秒量程，再按下相應(yīng)按鍵，相位儀開始等待計(jì)數(shù)。（三）注意事項(xiàng)為了按時(shí)完成電力自動(dòng)化及繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身安全與設(shè)備安全，必須嚴(yán)格遵守以下操作規(guī)定。1接線或拆線都必須在切斷電源的情況下進(jìn)行。2完成接線后，務(wù)必請(qǐng)指導(dǎo)老師或同學(xué)檢查之后方可接通電源，實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生事故，應(yīng)立即切斷總電源，再檢查和處理故障，不可獨(dú)立帶電檢查。3實(shí)驗(yàn)前，先檢查和選擇好測(cè)量?jī)x表儀器的量程和最大負(fù)荷值，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在過(guò)量程、過(guò)負(fù)荷狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)一 功率方向繼電器實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)運(yùn)用相位測(cè)試儀測(cè)量電流和電壓之間相角的方法。2掌握功率方向繼電器的動(dòng)作特性，接線方式及動(dòng)作特性的試驗(yàn)方法。3研究接入功率方向繼電器的電流、電壓的極性對(duì)功率方向繼電器的動(dòng)作特性的影響。二LG-11型功率方向繼電器簡(jiǎn)介1LG-11整流型功率方向繼電器的工作原理LG-11型功率方向繼電器是目前廣泛應(yīng)用的整流型功率方向繼電器，其比較幅值的兩電氣量動(dòng)作方程為：繼電器的接線圖如圖7-1所示，其中圖（a）為繼電器的交流回路圖，也就是比較電氣量的電壓形成回路，加入繼電器的電流為，電壓為。電流通過(guò)電抗變壓器DKB的一次繞組W1，二次繞組W2和W3端鈕獲得電壓分量，它超前電流的相角就是轉(zhuǎn)移阻抗的阻抗角jk，繞組W4用來(lái)調(diào)整jk的數(shù)值，以得到繼電器的最大靈敏角。電壓經(jīng)電容C1接入中間變壓器YB的一次繞組W1，由兩個(gè)二次繞組W2和W3獲得電壓分量，超前的相角為90度。DKB和YB標(biāo)有W2的兩個(gè)二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到動(dòng)作電壓，加于整流橋BZ1輸入端；DKB和YB標(biāo)有W3的二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到制動(dòng)電壓，加于整流橋BZ2輸入端。圖（b）為幅值比較回路， 它按循環(huán)電流式接線，執(zhí)行元件采用極化繼電器JJ。繼電器最大靈敏度的調(diào)整是利用改變變壓器DKB第三個(gè)二次繞組W4所接的電阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。繼電器的內(nèi)角a=-jk，當(dāng)接入電阻R3時(shí)，阻抗角jk =，a=；當(dāng)接入電阻R4時(shí)，jk =， a=。因此，繼電器的最大靈敏度，并可以調(diào)整為兩個(gè)數(shù)值，一個(gè)為-，另一個(gè)為-。當(dāng)在保護(hù)安裝處于正向出口發(fā)生相間短路時(shí)，相間電壓幾乎將降為零值，這時(shí)功率方向繼電器的輸入電壓，動(dòng)作方程為=，即。由于整流型功率方向繼電器的動(dòng)作需克服執(zhí)行繼電器的機(jī)械反作用力矩，也就是說(shuō)必須消耗一定功率（盡管這一功率的數(shù)值不大）。因此，要使繼電器動(dòng)作，必須滿足的條件。所以在的情況下，功率方向繼電器動(dòng)作不了。因而產(chǎn)生了電壓死區(qū)。圖7-1 LG-11功率方向繼電器原理接線圖 為了消除電壓死區(qū)，功率方向繼電器的電壓回路需加設(shè)“記憶回路”，就是需要電容C1與中間變壓器YB的繞組電感構(gòu)成對(duì)50Hz串聯(lián)諧振回路。這樣當(dāng)電壓Um突然降低為零時(shí)，該回路中電流Im并不立即消失，而是按50Hz諧振頻率，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周波后，逐漸衰減為零。而這個(gè)電流與故障前電壓Um同相，并且在諧振衰減過(guò)程中維持相位不變。因此，相當(dāng)于“記住了”短路前的電壓的相位，故稱為“記憶回路”。由于電壓回路有了“記憶回路”的存在，當(dāng)加于繼電器的電壓時(shí)，在一定的時(shí)間內(nèi)YB的二次繞組端鈕有電壓分量存在，就可以繼續(xù)進(jìn)行幅值的比較，因而消除了在正方向出口短路時(shí)繼電器的電壓死區(qū)。在整流比較回路中，電容C2和C3主要是濾除二次諧波，C4用來(lái)濾除高次諧波。2功率方向繼電器的動(dòng)作特性繼電器的動(dòng)作特性如圖7-2所示，臨界動(dòng)作條件為垂直于最大靈敏線通過(guò)原點(diǎn)的一條直線，動(dòng)作區(qū)為帶有陰影線的半平面范圍。最大靈敏線是超前為a角的一條直線。電流的相位可以改變，當(dāng)與最大靈敏線重合時(shí)，即處于靈敏角情況下，電壓分圖7-2 功率方向繼電器動(dòng)作特性圖7-3 功率方向繼電器的角度特性 圖7-4 功率方向繼電器的伏安特性量與超前為相角的電壓分量相重合。通常功率方向繼電器的動(dòng)作特性還有下面兩種表示方法：（1）角度特性：表示Im固定不變時(shí)，繼電器起動(dòng)電壓的關(guān)系曲線。理論上此特性可用圖7-3表示，其最大靈敏度為。當(dāng)jk =時(shí)，=-，理想情況下動(dòng)作范圍位于以為中心的以內(nèi)。在此動(dòng)作范圍內(nèi)，繼電器的最小起動(dòng)電壓基本上與jr無(wú)關(guān)，當(dāng)加入繼電器的電壓時(shí)，繼電器將不能起動(dòng)，這就是出現(xiàn)“電壓死區(qū)”原因。（2）伏安特性：表示當(dāng)=固定不變時(shí)，繼電器起動(dòng)的關(guān)系曲線。在理想情況下，該曲線平行于兩個(gè)坐標(biāo)軸，如圖7-4所示，只要加入繼電器的電流和電壓分別大于最小起動(dòng)電流和最小起動(dòng)電壓繼電器就可以動(dòng)作。其中之值主要取決于在電流回路中形成方波時(shí)所需加入的最小電流。在分析功率方向繼電器的動(dòng)作特性時(shí)，還要考慮繼電器的“潛動(dòng)”問(wèn)題。功率方向繼電器可能出現(xiàn)電流潛動(dòng)或電壓潛動(dòng)兩種。所謂電壓潛動(dòng)，就是功率方向繼電器僅加入電壓時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作。產(chǎn)生電壓潛動(dòng)的原因是由于中間變壓器YB的兩個(gè)二次繞組W3、W2的輸出電壓不等，當(dāng)動(dòng)作回路YB的W2端電壓分量大于制動(dòng)回YB的W3端電壓分量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓潛動(dòng)現(xiàn)象。為了消除電壓潛動(dòng)，可調(diào)整制動(dòng)回路中的電阻R3，是Im =0時(shí)，加于兩個(gè)整流輸入端的電壓相等，因而消除了電壓潛動(dòng)。所謂電流潛動(dòng)，就是功率方向繼電器僅通過(guò)電流 產(chǎn)生的動(dòng)作。產(chǎn)生電流潛動(dòng)的原因是由于電抗變壓器DKB兩個(gè)二次繞組W2、W3的電壓分量不等，當(dāng)W2電壓分量大于W3端電壓分量（也就是動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流潛動(dòng)現(xiàn)象。為了消除電流潛動(dòng)，可調(diào)整動(dòng)作回路中的電阻R1，使=0時(shí)，加于兩個(gè)整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電流潛動(dòng)。發(fā)生潛動(dòng)的最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)，而Im 很大，方向繼電器本應(yīng)將保護(hù)裝置閉鎖，如果此時(shí)出現(xiàn)了潛動(dòng)，就可能使保護(hù)裝置失去方向性而誤動(dòng)作。3相間短路功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務(wù)是判斷短路功率的方向，因此，對(duì)其接線方式應(yīng)提出如下圖7-5 要求。（1）正方向任何形式的故障都能動(dòng)作，而當(dāng)反方向故障時(shí)則不動(dòng)作。（2）故障以后加入繼電器的電流和電壓應(yīng)盡可能地大一些，并盡可能使接近于最靈敏角，以便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。為了滿足以上要求，功率方向繼電器廣泛采用的是90接線方式，所謂90接線方式是指在三相對(duì)稱情況下，當(dāng)時(shí)，加入繼電器的電流如和電壓相位差90。如圖7-5所示，這個(gè)定義僅僅是為了稱呼的方便，沒有什么物理意義。采用這種接線方式時(shí)，三個(gè)繼電器分別接于、，、和、而構(gòu)成三相式方向過(guò)電流保護(hù)接線圖。在此順便指出，對(duì)功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性問(wèn)題，如果有一個(gè)線圈的極性接錯(cuò)就會(huì)出現(xiàn)正方向拒動(dòng)，反方向誤動(dòng)的現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱使 用 儀 器 名 稱數(shù)量1控制屏12EPL-09繼電器（七）功率方向繼電器13EPL-11交流電壓表14EPL-11交流電流表15EPL-12B電秒表、相位儀16EPL-17A三相電源17EPL-11直流電源及母線18EPL-20A變壓器及單相可調(diào)電源1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)原理接線如圖7-6所示。圖中，380V交流電源經(jīng)調(diào)壓器和移相器調(diào)整后，由BC相分別輸入功率方向繼電器的電壓線圈，A相電流輸入至繼電器的電流線圈，注意同名端方向。1.熟悉LG-11功率方向繼電器的原理接線和相位儀的操作接線及試驗(yàn)原理。圖7-6 實(shí)驗(yàn)原理接線圖移相器的輸出信號(hào)從EPL-17A面板的移相輸出端Bf、Cf引出，送至相位儀和功率方向繼電器的電流信號(hào)從EPL-20A面板下部的單相調(diào)壓器3、4端引出，電壓信號(hào)則根據(jù)電壓的大小或直接從Bf、Cf引出，或經(jīng)過(guò)EPL-20A的T1降壓變壓器引出。圖中用虛線特別標(biāo)明。2按實(shí)驗(yàn)線路接線，圖中、分別和T1變壓器的1、2端連，和T1變壓器的3、4端斷開。并檢查確認(rèn)兩個(gè)調(diào)壓器的旋鈕處于逆時(shí)針到底位置。 (1) 檢查功率繼電器是否有潛動(dòng)現(xiàn)象電壓潛動(dòng)測(cè)量：將電流回路開路，可通過(guò)斷開5W電阻和變壓器T2的3端連接實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器對(duì)電壓回路加入110V電壓 ，用萬(wàn)用表測(cè)量極化繼電器KP兩端之間電壓（EPL-10面板的9、10端），若小于0.1V，則說(shuō)明無(wú)電壓潛動(dòng)。3用實(shí)驗(yàn)法測(cè)LG-11整流型功率方向繼電器角度特性Upu=f(j),并找出繼電器的最大靈敏度角和最小動(dòng)作電壓。按實(shí)驗(yàn)線路接線，圖中、分別和T1變壓器的1、2端連，和T1變壓器的3、4端斷開。并檢查確認(rèn)兩個(gè)調(diào)壓器的旋鈕處于逆時(shí)針到底位置。(1) 順時(shí)針調(diào)節(jié)EPL-20A的單相調(diào)壓器，使電流表的讀數(shù)為1A，并在以后的實(shí)驗(yàn)中保持不變。(2) 順時(shí)針調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器旋鈕，使交流電壓表的讀數(shù)為100V，觀察光示牌的動(dòng)作情況：(a) 若光示牌亮，則順時(shí)針搖動(dòng)移相器手柄，同時(shí)觀察相位儀的讀數(shù)，讀出當(dāng)光示牌從亮到滅時(shí)，相位儀的角度（臨界角度j1）并填入表7-1，然后繼續(xù)逆時(shí)針搖動(dòng)手柄，直至光示牌重新亮，再反方向緩慢搖動(dòng)手柄，讀出當(dāng)光示牌再次滅時(shí)相位儀的讀數(shù)（臨界角度j2）。(b) 若光示牌滅，可參考上述方法，分別讀出兩個(gè)臨界角度j1和j2。(3) 逆時(shí)針調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器旋鈕，當(dāng)電壓分別為80V、50V、30V、20V，按照前述方法，搖動(dòng)移相器手柄，觀察相位儀和光示牌的動(dòng)作情況，讀出兩個(gè)臨界角度j1和j2，填入表7-1中。(4) 改變接線方式，斷開、和T1變壓器1、2端的連接，分別將、和T1變壓器3、4端的連接。然后調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，當(dāng)電壓表讀數(shù)分別為10V、5V、2.5V、2V時(shí)，繼電器動(dòng)作的臨界角度j1和j2。注意：由于電壓低時(shí)，改變電壓對(duì)臨界角度j1和j2的影響較大，所以要求盡可能在搖動(dòng)移相器手柄時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓保持不變。由于相位儀要求一定的輸入電壓（當(dāng)電壓信號(hào)太低時(shí)，會(huì)對(duì)相位儀的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響）。(5) 保持電流為1A不變，通過(guò)移相器改變j角，測(cè)量不同j角情況下，使繼電器動(dòng)作（光示牌由不亮變亮）的最小動(dòng)作電壓，并填入表7-2中。注意：當(dāng)移相角調(diào)到j(luò)角后，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器改變輸出電壓會(huì)對(duì)j角產(chǎn)生影響，所以須對(duì)移相器和調(diào)壓器進(jìn)行同時(shí)調(diào)節(jié)以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。表7-1 角度特性 Upu =f(j)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(V)100805030201052.52j1j2表7-2 角度特性 Upu=f(Umin)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)jj1j2Umin (V)(4) 繪出功率方向繼電器的角度特性；(5) 計(jì)算繼電器的最大靈敏度角=(j11+j2)/2,繪制角度特性曲線，并標(biāo)明動(dòng)作區(qū)。4用實(shí)驗(yàn)法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu=f(Ir)和最小動(dòng)作電壓。(1) 搖動(dòng)移相器的手柄，使=(j11+j2)/2，并保持不變。(2) 調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的電壓至100V并保持不變。(3) 調(diào)節(jié)EPL-20A的單相調(diào)壓器，改變輸出電流，記下使繼電器動(dòng)作（指示燈由不亮變亮）的電流表的讀數(shù)填入7-3中。(4) 參考步驟三，分別調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的電壓至80V、50V、30V、20V、10V、5V、2.5V、2V，改變輸入電流使繼電器動(dòng)作，記下此時(shí)的電流值；(5) 注意找出使繼電器動(dòng)作的最小電壓和電流；(6) 繪出Upu=f(Ir)特性曲線。表7-3 伏安特性Upu=f(Ir)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Upu(V)100805030201052.52Ir五思考題1功率方向繼電器為什么會(huì)有死區(qū)？應(yīng)如何消除死區(qū)？2用相量圖分析加入功率方向繼電器的電壓、電流極性發(fā)生變化對(duì)動(dòng)作特性的影響？3LG-11整流型功率方向繼電器的動(dòng)作是否等于180？為什么？4整流型功率方向繼電器的角度特性與感應(yīng)型功率方向繼電器角度特性有什么差異？5功率方向繼電器為什么要采用90接線？用0接線行不行？6改變內(nèi)角a對(duì)保護(hù)動(dòng)作性能有何影響？它有何實(shí)質(zhì)意義？7角度特性及伏安特性有什么用途？附：LG-11/12型功率方向繼電器一技術(shù)數(shù)據(jù)1額定數(shù)據(jù)額定電流：5A或1A。額定電壓：100V。額定頻率：50Hz。2繼電器的靈敏角：LG-11型，-300或-450，LG-12型+700；靈敏角的誤差50。3在靈敏度下通入額定電流時(shí)繼電器的動(dòng)作電壓不大于2V。4返回系數(shù)：繼電器的返回電壓和動(dòng)作電壓之比不小于0.45。5動(dòng)作時(shí)間：對(duì)于LG-11型，在靈敏角下，電壓由額定突然降4倍最小動(dòng)作電壓，電流同時(shí)由0升至額定電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不大于30ms；對(duì)于LG -12型，在靈敏角下，同時(shí)突然加入額定電流和4倍最小動(dòng)作電壓時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不大于40ms。6記憶時(shí)間，對(duì)于LG-11型，當(dāng)模擬保護(hù)出口處短路在靈敏角下，突然如額定電流及10倍額定電流，電壓自100V同時(shí)突然降到0的情況下，繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作，其極化繼電器動(dòng)作保持時(shí)間不小于50ms。7功率消耗：電流回路不大于6VA，電壓回路不大于20VA。8繼電器可以長(zhǎng)期耐受1.1倍的額定電壓及額定電流。9當(dāng)電壓不大于220V電流不大于1A時(shí)，觸點(diǎn)能斷開直流有感負(fù)荷（時(shí)間常數(shù)不大于510-3S）20W。10繼電器電路與外殼間的絕緣電阻在溫度+40及相對(duì)濕度為85%時(shí)不小于10M。11繼電器的絕緣強(qiáng)度應(yīng)耐受交流50Hz電壓2kV歷時(shí)1min的耐壓試驗(yàn)而無(wú)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。二使用與維護(hù)繼電器在使用前應(yīng)首先檢查運(yùn)輸中是否發(fā)生損壞，先進(jìn)行機(jī)械檢查各螺釘是否緊固，各焊點(diǎn)是否牢固可靠，然后檢查極化繼電器，將極化繼電器（2）-（3）短接，（1）和（4）加電流，（4）為正極性，要求動(dòng)作電流不大于1mA，返回系數(shù)不小于0.5，觸點(diǎn)間隙不小于0.2mm。如發(fā)現(xiàn)不符合要求時(shí)，可以調(diào)整左止擋螺釘，以改變動(dòng)作電流值，調(diào)整右止擋螺釘，以改變返回電流值。如調(diào)整止擋螺釘達(dá)不到要求時(shí)，允許移動(dòng)瓷座位置來(lái)調(diào)整，直到滿足要求為止。調(diào)好極化繼電器后將極化繼電器插上，進(jìn)行電氣性能檢查，先進(jìn)行潛動(dòng)檢查，電壓回路經(jīng)20短路，電流回路通入額定電流，測(cè)量極化繼電器線圈上，即（9）（10）端子上的電壓調(diào)整R1使電壓為零，然后在電壓回路加電壓100V，電流回路開路測(cè)量極化繼電器線圈電壓，調(diào)整R2使為零，反復(fù)調(diào)整電壓電流潛動(dòng)，使極化繼電器線圈線圈電壓為零，然后在上述條件下突然加入及切除10倍額定電流或100V電壓，繼電器觸點(diǎn)不應(yīng)有鳥啄現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)在切除大電流或100V電壓時(shí)觸點(diǎn)有鳥啄現(xiàn)象，可更換比較回路電阻或電容使制動(dòng)回路電容放電時(shí)間常數(shù)不小于工作回路電容放電時(shí)間常數(shù)。更換后應(yīng)重新進(jìn)行潛動(dòng)調(diào)整，潛動(dòng)調(diào)整完畢后，將電位器制動(dòng)螺母鎖緊，然后再檢查繼電器的靈敏角和靈敏度及返回系數(shù)，應(yīng)滿足技術(shù)要求。對(duì)于LG-11型發(fā)現(xiàn)靈敏角超差，應(yīng)檢查電壓諧振回路是否失調(diào)，加電壓100V時(shí)應(yīng)滿足Uc-UL=10-15V可通過(guò)改變電感抽頭及增減一小繞組來(lái)達(dá)到，同時(shí)進(jìn)行記憶特性試驗(yàn)，當(dāng)模擬出口處短路，電壓自100V突然降到零，電流不大于0.2倍額定電流的情況下繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作，然后再作瞬變檢查，在最大靈敏角反向處突然加10倍額定電流同時(shí)100V電壓突然降到零時(shí)繼電器應(yīng)無(wú)鳥啄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)一 功率方向電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉相間短路功率方向電流保護(hù)的基本工作原理。2進(jìn)一步了解功率方向繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理。3掌握功率方向電流保護(hù)的基本特性和整定實(shí)驗(yàn)方法。二預(yù)習(xí)和思考1為什么在多電源形式電網(wǎng)或單電源環(huán)形電網(wǎng)中，功率方向電流保護(hù)才能確保切除故障網(wǎng)絡(luò)功率的選擇性和可靠性。2功率方向電流保護(hù)在多電源網(wǎng)絡(luò)中什么情況下稱為正方向？什么情況下稱為反方向？為什么它可以按正方向保證選擇性的條件選擇動(dòng)作電流？3方向電流保護(hù)是否存在死區(qū)？死區(qū)可能在什么位置發(fā)生？如何從功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)的參數(shù)結(jié)合本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析？4方向電流保護(hù)為什么采用按相啟動(dòng)接線？三原理說(shuō)明（1）方向電流保護(hù)的基本原理隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展及用戶對(duì)供電可靠性要求的提高，出現(xiàn)了兩側(cè)電源或單電源環(huán)網(wǎng)的輸電線路。在這樣的電網(wǎng)中，為切除線路上的故障，線路兩側(cè)都裝有斷路器和相應(yīng)的保護(hù)，如裝設(shè)前面講過(guò)的電流保護(hù)，將不能保證動(dòng)作的選擇性性。下面以圖23-1兩側(cè)電源輻射形電網(wǎng)為例分析如下：圖23-1 兩側(cè)電源輻射電網(wǎng)在圖23-1中，以3號(hào)斷路器QF3的電流保護(hù)為分析對(duì)象。在f1點(diǎn)短路時(shí)流過(guò)3號(hào)斷路器QF3的電流從母線到線路；在f2點(diǎn)短路時(shí)流過(guò)3號(hào)斷路器QF3的電流從線路到母線 ，f1點(diǎn)短路和f2點(diǎn)短路流過(guò)3號(hào)斷路器的短路電流數(shù)值有可能達(dá)到保護(hù)的動(dòng)作值。因?yàn)殡娏鞅Ｗo(hù)并不能判別電流的方向，所以在f1點(diǎn)和f2點(diǎn)短路，PQ線路的電流保護(hù)都有可能動(dòng)作。但在f2點(diǎn)短路時(shí)，根據(jù)選擇性的要求3號(hào)斷路器的保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作，如若動(dòng)作，這是無(wú)選擇性的動(dòng)作（圖中其他斷路器QF2、QF4、QF5存在同樣的問(wèn)題）。要解決選擇性問(wèn)題，可在原來(lái)電流保護(hù)的基礎(chǔ)上裝設(shè)方向元件（功率方向繼電器）。首先分析不同點(diǎn)短路時(shí)短路功率的方向。規(guī)定功率的方向。規(guī)定功率的方向由母線流向線路的為正，功率的方向由線路流向母線的為負(fù)，并由功率方向繼電器加以判斷，當(dāng)功率方向?yàn)檎龝r(shí)動(dòng)作，反之不動(dòng)作。在f1點(diǎn)短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)3、4的功率方向是由母線流向線路的，方向?yàn)檎?，保護(hù)3、4動(dòng)作，斷開斷路器QF3、QF4。在f2點(diǎn)短路時(shí)，流過(guò)斷路器1、2的功率方向也是由母線流向線路的，方向?yàn)檎Ｗo(hù)1、2動(dòng)作，斷開斷路器QF1、QF2，而f1點(diǎn)短路流過(guò)斷路器QF3的功率是由線路流向母線，方向?yàn)樨?fù)，保護(hù)3不動(dòng)。這保證了選擇性。借助功率方向繼電器，就可以很好的解決繼電保護(hù)用于雙側(cè)電源和單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)輸電線路時(shí)的選擇性問(wèn)題。圖23-2 方向電流保護(hù)原理圖從圖23-1中不難看出，在f1短路通過(guò)斷路器QF1的功率方向也是由母線指向線路；f1點(diǎn)故障斷路器1的保護(hù)也滿足動(dòng)作條件。保護(hù)1 是保護(hù)3的上級(jí)，保護(hù)1能反應(yīng)f1點(diǎn)故障的保護(hù)是帶延時(shí)的保護(hù)，當(dāng)f1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，斷路器QF3在斷路器QF1之前動(dòng)作切除故障，故障切除后，斷路器1的保護(hù)就返回，可保證供電的持續(xù)性，根據(jù)以上分析，判別短路功率的方向，是解決電流保護(hù)用于雙側(cè)電源或單電源環(huán)網(wǎng)輸電線路選擇性問(wèn)題的有效方法。這種附加判功率方向的電流保護(hù)，稱為方向電流保護(hù)。其觸點(diǎn)連接圖如圖23-2所示。在圖中KW為功率方向繼電器。由KW判別功率的方向，KA判別電流的大小。只有在正向范圍內(nèi)發(fā)生了短路故障，KW、KA均動(dòng)作，斷路器才斷開切除故障。（2）方向電流保護(hù)的整定計(jì)算圖23-3 方向電流保護(hù)的整定計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖當(dāng)線路上某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)任一斷路器的保護(hù)裝置，流過(guò)的短路電流都是單一方向的，所以，兩端電流線路上電流保護(hù)的整定計(jì)算方法，與前面所講的三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算方法基本相同。所不同的是方向電流保護(hù)要注意正向電流，即方向電流保護(hù)的動(dòng)作電流要按正向電流計(jì)算。在圖23-3中，計(jì)算斷路器QF1、QF3、QF5速斷保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，可將QF6斷開計(jì)算各自線路末端的短路電流，再根據(jù)短路電流計(jì)算速斷保護(hù)的動(dòng)作電流；過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)的正負(fù)電流計(jì)算。同理，可將QF1斷開計(jì)算另一方向的動(dòng)作電流值。對(duì)于方向過(guò)電流保護(hù)的時(shí)間整定，同方向的保護(hù)應(yīng)按階梯時(shí)限整定，在圖18-3所示系統(tǒng)中，應(yīng)滿足四實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱及說(shuō)明數(shù)量備注1控制屏及控制柜12EPL-11直流電源及母線、交流儀表13EPL-01C斷路器及觸點(diǎn)控制回路14EPL-17A三相電源15EPL-20A變壓器和單相可調(diào)電源16EPL-12B光示牌17EPL-12B相位儀18EPL-04繼電器(一)19EPL-05繼電器(二)110EPL-10繼電器(七)-功率方向繼電器111EPL-07B繼電器(五)112EPL-06繼電器(四)113EPL-41電阻盤I五實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1功率方向保護(hù)各繼電器的調(diào)試整定及控相（1）按圖23-4接線，檢查無(wú)誤后，再請(qǐng)指導(dǎo)老師檢查，方可進(jìn)行下一步操作。（2）根據(jù)繼電器的調(diào)試整定要求將電流繼電器動(dòng)作值整定為1.5A（電流繼電器采用DL21C/3，整定范圍為0.52A），時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間整定為1秒（時(shí)間繼電器采用DS21），整定范圍為0.251.25S），功率方向繼電器取-45靈敏度。功率方向繼電器的電壓信號(hào)取自EPL-17A的三相交流可調(diào)電源輸出，功率方向繼電器的電流信號(hào)取自EPL-20A的單相可調(diào)電源輸出.圖23-4 功率方向保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線圖2正方向動(dòng)作功率實(shí)驗(yàn)圖23-4 功率方向保護(hù),按照?qǐng)D接線（1）合上漏電斷路器和線路電源綠色按鈕開關(guān)，按下合閘按鈕。緩慢調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，注意觀察交流電壓表的讀數(shù)至100V；（2），模擬A相線路末端短路,調(diào)節(jié)桌面上的電阻盤，使電流表的讀數(shù)為1.3A，觀察各繼電器動(dòng)作情況，作好動(dòng)作記錄，記入表23-1；（4）繼續(xù)調(diào)節(jié)桌面上的電阻盤，使電流表的讀數(shù)為1.6A，觀察各繼電器動(dòng)作情況，作好動(dòng)作記錄，記入表23-1；3反方向動(dòng)作功率實(shí)驗(yàn)將變壓器輸出端接至電流繼電器和功率方向繼電器電流回路的接線方式改變?yōu)槟M反方向動(dòng)作功率方式，其余步驟同“正方向動(dòng)作功率實(shí)驗(yàn)”，記入表23-1；。表23-1序號(hào)名稱實(shí)驗(yàn)整定值正方向功率反方向功率0.8A1.0A0.8A1.0A1電流繼電器2功率方向繼電器3時(shí)間繼電器4信號(hào)繼電器5中間繼電器6光字牌7電流表8電壓表9相位表六實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求結(jié)合思考題內(nèi)容寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，重點(diǎn)分析；（2）簡(jiǎn)述90接線原理的三相功率方向保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)接線要求。實(shí)驗(yàn)二 LZ-21方向阻抗繼電器特性實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉整流型LZ-21型方向阻抗繼電器的原理接線圖，了解其動(dòng)作特性。2. 測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最大靈敏角。3. 測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最小精工電流。4. 研究方向阻抗繼電器記憶回路和引入第三相電壓的作用。二LZ-21型方向繼電器簡(jiǎn)介1距離（阻抗）保護(hù)的作用在電力系統(tǒng)日益擴(kuò)大，電壓水平越來(lái)越高，以及系統(tǒng)運(yùn)行方式多變的情況下，電流、電壓保護(hù)難于滿足電網(wǎng)對(duì)保護(hù)的要求。例如，高壓長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，由于負(fù)荷電流大，線路末端短路時(shí)，短路電流的數(shù)值與負(fù)荷電流相差不大，電流保護(hù)往往不能滿足靈敏度的要求。另外，電流、電壓的靈敏度（保護(hù)范圍）隨系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化，在某些運(yùn)行方式下，無(wú)時(shí)限速斷或帶時(shí)限速斷保護(hù)范圍將變的很小，甚至沒有保護(hù)區(qū)。因此，在高電壓電網(wǎng)中，需要有適用于容量大，電壓高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變電網(wǎng)的保護(hù)裝置，距離（阻抗）保護(hù)就是適用此要求的一種。所謂距離保護(hù)，就是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至短路故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定是否動(dòng)作的保護(hù)裝置。與電流、電壓保護(hù)一樣，距離保護(hù)也有一個(gè)保護(hù)范圍，短路發(fā)生在這一范圍以內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作，否則不動(dòng)作。這個(gè)保護(hù)范圍通常是用給定阻抗值的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)給定阻抗成為整定阻抗（用Zset表示），當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，若距離保護(hù)測(cè)量到的阻抗（用Zm表示），小于整定阻抗Zset，即ZmZset，則保護(hù)不動(dòng)作。因此，距離保護(hù)實(shí)際上是一種低動(dòng)作量的阻抗保護(hù)。2阻抗保護(hù)繼電器的基本構(gòu)成原理LZ-21型整流型方向阻抗繼電器，就是構(gòu)成距離保護(hù)的主要設(shè)備，它既能測(cè)量阻抗又能判別方向，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大電流或小電流接地系統(tǒng)的距離保護(hù)中作為測(cè)量元件。 （1）LZ-21型方向阻抗繼電器構(gòu)成原理及整定方法距離保護(hù)能否正確動(dòng)作，取決于保護(hù)能否正確的測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，并使該阻抗與整定阻抗比較，這個(gè)任務(wù)由阻抗繼電器來(lái)完成。阻抗繼電器的構(gòu)成原理可以用圖10-1來(lái)說(shuō)明。圖中，若K點(diǎn)三相短路，短路電流為Ik，由TV回路和TA回路引至比較電路的電壓分別為測(cè)量電壓Um和整定電壓Uset，那么 （10-1）式中： 電壓互感器和電壓變換器的變比 Zk 母線至短路點(diǎn)的短路阻抗當(dāng)認(rèn)為比較電路的阻抗無(wú)窮大時(shí)，則： （10-2）式中：ZI 人為給定的模擬阻抗圖10-1 阻抗繼電器的構(gòu)成原理說(shuō)明圖1比較電路 2輸出比較式（10-1）和式（10-2）可見，若假設(shè)，則短路時(shí)，由于線路流過(guò)同一電流Ik，因此在比較電路上比較Uset和Um的大小，就等于比較 ZI 和Zm 的大小。如果Um Uset，則表示Zm ZI，保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作；如果Um Uset，則表示ZmZI，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。阻抗繼電器就是根據(jù)這一原理工作的。我們知道電抗變壓器的DKB的副方電勢(shì)與原方電流成線形關(guān)系，即。在此是一個(gè)具有阻抗量綱的量，當(dāng)改變DKB原方繞組的匝數(shù)或其他參數(shù)時(shí)，可以改變的大小。電抗變壓器的值即為模擬阻抗ZI。在圖10-1中，若在保護(hù)范圍的末端發(fā)生短路，即Zk=Zset，那么比較電路將處于臨界動(dòng)作狀態(tài)，即Um= Uset，這時(shí)由式（10-1）和式（10-2）可得所以 （10-3） 式中。式（10-3）表明，整定阻抗Zset是一個(gè)與DKM的模擬阻抗 ZI和電壓變換器T的變比有關(guān)的阻抗，當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)DKM原方繞組的匝數(shù)和調(diào)節(jié)的大小時(shí)，可以得到不同的整定阻抗值。例如：當(dāng)時(shí)，若要整定阻抗為，則YB 抽頭可選10匝。（2）LZ-21型方向繼電器原理圖分析圖10-2為其原理圖。由TA引入的電流接于電抗變壓器DKB的原方端子21、22、23、24。在它副方，得到正比于原方電流的電壓，DKB的原方有幾個(gè)抽頭，當(dāng)改變抽頭位置時(shí)可改變ZI值。由TV引入的電壓接于電壓變換器YB的原方端子27、29、31，用于引入電壓UA、UB、UC，YB 副方每一定匝數(shù)就有一定抽頭，改變抽頭的位置即可改變，也可改變Zset的大小。JJ為具有方向性的直流繼電器（又稱極化繼電器）。端子32、30、28為極化繼電器接點(diǎn)橋的輸出。端子34、36、38為繼電器I、II段切換的接點(diǎn)。當(dāng)34、36連通時(shí)，I段通，當(dāng)34、38連通時(shí)，II段通。LZ-21型方向阻抗繼電器面板上有壓板Y用于調(diào)整最大靈敏角。繼電器是按比較兩個(gè)電氣量的絕對(duì)值大小而構(gòu)成的動(dòng)作方程式： （10-4）不等式左邊一項(xiàng)稱為工作電壓，右邊一項(xiàng)為制動(dòng)電壓，當(dāng)動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓時(shí)，繼電器動(dòng)作。上式中：Uk為電抗變壓器DKB的補(bǔ)償電壓，UY、UJ分別為整定變壓器T，極化變壓器TP的二次電壓。圖10-2 LZ-21阻抗繼電器原理接線圖Uk=KkIcL與測(cè)量電流成一定比例關(guān)系（轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度）的電壓，Kk具有阻抗量綱，為電抗變壓器的轉(zhuǎn)移阻抗。UY=KJUcL與殘壓UCL成一定比例關(guān)系的被測(cè)電壓，KY為一實(shí)數(shù)，即整定板所表示的百分?jǐn)?shù)。UJ=KJUcL與測(cè)量電壓UCL成一定比例關(guān)系的電壓，作為參考向量的極化電壓，KJ為一實(shí)數(shù)。圖10-3 邊界條件下矢量圖當(dāng)（UK-UY）與（UJ）夾角為90度時(shí)方程式變?yōu)椋? （10-5）此時(shí)繼電器處于平衡狀態(tài)，為動(dòng)作邊界條件，矢量關(guān)系如圖10-3。在R、X坐標(biāo)軸上的矢量圖見圖10-4。由圖10-4可見，方程（10-4）式軌跡為一過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)的圓，圓內(nèi)動(dòng)作。圓外制動(dòng)、邊界條件下，方程式兩邊相等。方向阻抗繼電器具體由以下幾部分組成（交流形成，整流比相及執(zhí)行回路）。圖10-4 LZ-21阻繼電器的特性圖交流形成回路：1） 極化電壓UJ=KJUCL取自電感LJ和電容CJ組成的諧振回路中電阻RJ上的壓降。這個(gè)回路絕大部分電阻都集中在RJ上，所以RJ上的電壓的相位接近于測(cè)量元件端子上所加的電壓UCL，極化電壓幅值大小，對(duì)短路阻抗的測(cè)量并無(wú)影響。它的作用只是判定短路的方向。上述諧振回路，在本保護(hù)裝置中稱為記憶回路，當(dāng)保護(hù)裝置安裝點(diǎn)發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，元件端子電壓突然降到零，但由于諧振回路中抗，電流是按50Hz頻率逐漸衰減，故在兩故障相導(dǎo)線中仍有電流流過(guò)，這兩個(gè)電流可能在相位上和數(shù)值上不一樣，因而在聯(lián)結(jié)電纜中產(chǎn)生不同的電壓降，使接在故障相上的繼電器端子上出現(xiàn)電位差，這個(gè)電位差便成為極化電壓，在記憶作用消失后，可能使繼電器誤動(dòng)作，為了克服這種可能性，故在諧振回路的電感與電容之間經(jīng)一高電阻R6接至第三相電壓，極化電壓電壓經(jīng)極化變壓器TP，分成兩個(gè)相同的次級(jí)電壓，分別施加到兩個(gè)比較臂的交流測(cè)。2）電壓UY=KYUCL經(jīng)變壓器T與繼電器端子電壓準(zhǔn)確地保持一定比例關(guān)系，并且相位一致，變壓器T的次級(jí)有若干抽頭，用來(lái)改變變比，以獲得不同的整定值，T整定板有兩組，可獨(dú)立地選取不同的整定值。一組為第I段整定板，另一組為第II段整定板，正常時(shí)第I段經(jīng)切換繼電器觸點(diǎn)接通，故障時(shí)如短路阻抗超過(guò)第I段整定范圍，經(jīng)切換繼電器切換至II段。圖10-5阻抗繼電器DKB移相接線圖3）電壓UK是由一個(gè)有氣隙的電抗變壓器DKB獲得的，若它次級(jí)有電阻負(fù)載，超前的角度就要減少，改變負(fù)載電阻值，故稱其最大靈敏角，改變DKB移相繞組所接Rj的阻值即可進(jìn)行靈敏角的調(diào)節(jié)，DKB移相繞組回路中還串入兩個(gè)反向并聯(lián)二極管，如圖20-5。其作用是使不同最大靈敏角下，精確工作電流一致，即在電流較小的情況下，實(shí)際上的最大靈敏角已變小，此時(shí)移相繞組二次電壓低，二極管不能導(dǎo)通，移相電阻Rj相當(dāng)未接入一樣（提高了最大靈敏角）。在電流大時(shí)二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于二極管未接入一樣，所以正常情況下最大靈敏角不受影響。而使最小精確工作電流在各種靈敏角下，都趨于一致。DKB的初級(jí)有兩個(gè)繞組按相電流之差接入電流。每個(gè)繞阻由三個(gè)小繞組構(gòu)成，由聯(lián)接片串聯(lián)而成。當(dāng)YB保持不變，改變聯(lián)接片的位置可使動(dòng)作阻抗減小，最小可減至基礎(chǔ)阻抗的十分之一，次級(jí)繞組中點(diǎn)有抽頭（改變QP片位置）可成倍減小整定阻抗。 （3）LZ-21阻抗繼電器比相電路分析圖10-6 用極化繼電器做執(zhí)行元件的環(huán)形整流比相回路LZ-21阻抗繼電器執(zhí)行元件的環(huán)形整形比相電路，如圖10-6（a）所示，它實(shí)際上是一相敏整流電流，其輸入端分別接入比相的兩電氣量UC、UD，輸出電壓Umn平均值的大小和極性與輸入端電壓UC、UD的相位有關(guān)。為了提高比相電路的輸出電壓，在二極管支路中串入相同的電阻R1R4，適當(dāng)選取它們的阻值，有利于提高繼電器的動(dòng)作速度。濾波電容C1C4，是為了濾除交流分量，以防止執(zhí)行元件抖動(dòng)，保證阻抗繼電器動(dòng)作特性圓的邊界明確，同時(shí)提高了繼電器的靈敏度，電容C的數(shù)值，也要適當(dāng)選取。這一電路的等效電路如圖（b），圖中 ， 正半周時(shí)，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過(guò)電阻RJJ1和RJJ2；負(fù)半周時(shí)，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過(guò)電阻RJJ1和RJJ2；輸出電壓為:相敏整流電路輸出電壓Umn平均值的大小和極性與輸入端電壓、的相位有關(guān)。圖中和同相，與同相，和之間的相位q變化時(shí)，輸出電壓Umn平均值的大小和極性變化情況的分析，可參閱有關(guān)資料。圖10-7 環(huán)形整流比相電路輸出電壓平均值與比相角的關(guān)系曲線由分析可知，環(huán)形整流比相回路Umn與兩比相電氣量相位角q之間的關(guān)系如圖10-7所示，由圖可見，當(dāng)時(shí)，Umn.pj 為正最大值；當(dāng)時(shí)，Umn.pj=0；當(dāng)時(shí)，Umn.pj為負(fù)最大。顯然，輸出電壓平均值為正值的比相角的范圍是：此式滿足LZ-21型方向阻抗繼電器對(duì)比相回路動(dòng)作條件的要求。（4）LZ-21型方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除辦法方向阻抗繼電器在保護(hù)安裝處正向正向出口發(fā)生金屬性短路時(shí)，其測(cè)量電壓值小于繼電器的最小動(dòng)作電壓，繼電器將拒絕動(dòng)作，這一不動(dòng)作區(qū)通常稱之為方向阻抗繼電器的死區(qū)，方向阻抗繼電器必須消除死區(qū)才能正確工作。LZ-21型方向阻抗繼電器為消除死區(qū)，在繼電器的相位比較電氣量中引入與測(cè)量電壓同相位的帶有記憶作用的極化電壓，引入了極化電壓后，方向阻抗繼電器的動(dòng)作方程為：當(dāng)保護(hù)安裝處正向出口發(fā)生金屬性短路時(shí)，于是，這時(shí)方向阻抗繼電器的動(dòng)作方程為：方向阻抗繼電器仍正確動(dòng)作，因而消除了正向出口短路時(shí)的拒動(dòng)現(xiàn)象?？傊?，極化電壓對(duì)于消除方向阻抗繼電器正向出口金屬性短路時(shí)的死區(qū)，可靠避免反向出口短路時(shí)保護(hù)的誤動(dòng)是不可少的但是，如何引入極化電壓呢？其要求是：（a）無(wú)論保護(hù)安裝處正向。反向出口短路，都應(yīng)該存在；（b）的相位應(yīng)與測(cè)量電壓一致并保持一定的數(shù)值。LZ-21方向阻抗繼電器引入的電路如圖10-8所示：圖10-8 通過(guò)高值電阻接于第三相電壓的原理接線圖和向量圖圖10-8（a）為AB相阻抗繼電器通過(guò)高值電阻R6接于第三相電壓獲取極化電壓的原理接線圖。圖中RJ 、CJ 和LJ構(gòu)成諧振記憶回路，輔助電壓變換器TP的一次繞組接于RJ兩端，由TP二次側(cè)兩個(gè)相同的繞組獲得極化電壓