電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實驗指導(dǎo)書

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理實驗指導(dǎo)書陳明軍2011.7浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院電氣工程系、八'、刖(一) 繼電保護(hù)的任務(wù)與作用原理電力系統(tǒng)中發(fā)生故障和出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況時， 系統(tǒng)正常運(yùn)行遭到破壞， 以致造成對用戶的停止供電或少供電，有時甚至破壞設(shè)備。為了預(yù)防事故或縮小事故范圍，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度 地保證向用戶安全連續(xù)供電，在電力系統(tǒng)中，必須有專門的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置必須能正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行還是發(fā)生故 障，必須能正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，保護(hù)裝置要 實現(xiàn)這些功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量發(fā)生變化的特征 為基礎(chǔ)來構(gòu)成。例如：

2、(1) 根據(jù)短路故障時電流的增大，可構(gòu)成過電流保護(hù)；根據(jù)短路故障時電壓的降低，可構(gòu)成低電壓保護(hù)；(3) 根據(jù)短路故障時電流與電壓之間相角的變化，可構(gòu)成功率方向保護(hù)；(4) 根據(jù)短路故障時電壓與電流比值(Z U )的變化，可構(gòu)成距離保護(hù)；I(5) 根據(jù)故障時，被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化， 可構(gòu)成差動保 護(hù)；(6) 根據(jù)不對稱短路時，出現(xiàn)的電流、電壓的相序分量，可構(gòu)成零序電流 保護(hù)，負(fù)序電流保護(hù)及零序和負(fù)序功率方向保護(hù)等等。(二) 繼電保護(hù)的基本組成繼電保護(hù)實質(zhì)上是一種自動控制裝置，根據(jù)控制過程信號性質(zhì)的不同， 可以分為模擬型和數(shù)字型兩大類。多年來應(yīng)用的常規(guī)繼電保護(hù)裝置都屬于模 擬型，而7

3、0年代發(fā)展的計算機(jī)保護(hù)則屬于數(shù)字型，雖然這兩類保護(hù)的實現(xiàn)方 法和構(gòu)成各不相同，但其基本原理是相同的。繼電保護(hù)根據(jù)被保護(hù)的對象不 同，又分為元件保護(hù)和線路保護(hù)兩類。元件保護(hù)指發(fā)電機(jī)、變壓器、母線和 電動機(jī)等元件的保護(hù)；線路保護(hù)指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的保護(hù)。繼電保護(hù)的構(gòu)成方式雖然很多，但一般均由測量回路、邏輯回路和執(zhí)行 回路三部分組成，其方框圖如圖1-1所示，測量回路1的作用是測量被保護(hù) 設(shè)備物理量（如電流、電壓、功率方向）的變化，以確定電力系統(tǒng)是否發(fā)生 故障和不正常工作情況，然后輸出相應(yīng)的訊號至邏輯回路。邏輯回路2的作用是根據(jù)測量回路的輸出訊號進(jìn)行邏輯判斷，以確定是否向執(zhí)行回路發(fā)出相 應(yīng)的

4、訊號。執(zhí)行回路3的作用是根據(jù)邏輯回路的判斷執(zhí)行保護(hù)的任務(wù)，跳閘或發(fā)出信號。被測物理量現(xiàn)以電磁型過電流保護(hù)為例來說明繼電保護(hù)裝置的組成和作用原理。圖1-2示出其單相原理圖。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，測量回路（電流繼電 器KA的線圈回路）流過的是負(fù)荷電流，繼電器 KA的接點不閉合，沒有輸出 訊號至邏輯回路（時間繼電器 KT的線圈回路），斷路器不會跳閘。當(dāng)電力系 統(tǒng)發(fā)生故障時，測量回路電流增大，電流繼電器KA的接點閉合，接通邏輯回 路，經(jīng)邏輯判斷（此電路為延時判斷）后，時間繼電器的接點閉合，接通執(zhí) 行回路（信號繼電器KS的線圈），經(jīng)過中間繼電器KM使斷路器跳閘。由圖1-2可以看到：（1）電磁型繼電保護(hù)是由

5、若干個不同功能的繼電器組合而成的。例如，用電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器可以組合成電流保護(hù)， 用電流、低壓、時間、中間、信號等繼電器可以組合成低壓閉鎖過流保護(hù)。 同樣，用阻抗繼電器、差動繼電器和時間、中間、信號等繼電器的組合，可構(gòu)成距離保護(hù)、差動保護(hù)等。(2) 所有電磁型繼電器都具有可動的接點，繼電器是否動作，容易看到， 易于理解接受。、電磁型電壓、電流繼電器特性實驗(一) 實驗?zāi)康?. 了解繼電器基本分類方法及其結(jié)構(gòu)；2. 熟悉幾種常用繼電器，如電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、中 間繼電器、信號繼電器等；3. 學(xué)會調(diào)整、測量電磁型繼電器的動作值、返回值，并計算返回系數(shù)；4

6、. 測量電磁型繼電器的時間特性；5. 了解多種繼電器配合實驗。(二) 繼電器的類型與認(rèn)識 繼電器是電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護(hù)的主要元件， 它的種類繁多， 原理與作用 各異。1繼電器的分類 繼電器按所反應(yīng)的物理量的不同可分為電量與非電量的兩種， 屬于非電量 的有瓦斯繼電器、速度繼電器等，反應(yīng)電量的種類比較多，一般分類如下：(1) 按動作原理可分為： 電磁型、感應(yīng)型、整流型、晶體管型、 微機(jī)型等；(2) 按繼電器所反應(yīng)的電量性質(zhì)可分為電流繼電器、 電壓繼電器、 功率繼 電器、阻抗繼電器、頻率繼電器等；(3) 按繼電器的作用可分為起動動作繼電器、中間繼電器、時間繼電器、 信號繼電器等。近年來電力系統(tǒng)中已大

7、量使用微機(jī)保護(hù)， 整流型和晶體管型繼電器以及感 應(yīng)型，電磁型繼電器使用量已有減少。2電磁型繼電器的構(gòu)成原理 繼電保護(hù)中常用的有電流繼電器、 電壓繼電器、 中間繼電器、信號繼電器、 阻抗繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器等。下面僅就常用的電磁型繼電器的構(gòu)成及原理作簡要介紹。（1）電磁型電流繼電器電磁型繼電器的典型代表是電磁型電流繼電器，它既是實現(xiàn)電流保護(hù)的 基本元件，也是反應(yīng)故障電流增大而自動動作的一種電器。下面通過對電磁型電流繼電器的分析，來說明一般電磁型繼電器的工作 原理和特性。圖2-1為DL系列電流繼電器的結(jié)構(gòu)圖，它由固定接點 1、可動 接點2、線圈3、鐵心4、彈簧5、轉(zhuǎn)動舌片6、止擋7所

8、組成。當(dāng)線圈中通過電流Ika時，鐵心中產(chǎn)生磁通 ，它通過由鐵心、空氣隙和 轉(zhuǎn)動舌片組成的磁路，將舌片磁化，產(chǎn)生電磁力Fe,形成一對力偶。由這對力偶所形成的電磁轉(zhuǎn)矩，將使轉(zhuǎn)動舌片按磁阻減小的方向（即順時針方向） 從而使繼電器接點閉合。電磁力 Fe與磁通的平方成正比，即轉(zhuǎn)動,K12其中所以=I KA N KARcFe KiIKaNKaRC式中,KA繼電器線圈匝數(shù);tf51 -6RC -磁通所經(jīng)過的磁路的磁阻電磁轉(zhuǎn)矩Me等于電磁力Fe與轉(zhuǎn)動舌 片力臂Ika的乘積，即2-1 DL系列電流繼電器M eFel KAN ka 22K17IKA K2IKA(2-1)Fe式中，K2 KiIka%與磁阻、線圈匝數(shù)

9、和轉(zhuǎn)動舌片力臂有關(guān)的一個系數(shù)。作用于轉(zhuǎn)動舌片上的電磁矩與繼電器線圈中的電流IKAMe不隨電流的方向而變化，所以，電磁型結(jié)構(gòu)可以制 除電流繼電器之外，應(yīng)用電磁型結(jié)構(gòu)的還有電壓繼RC從式（2-1）可知， 的平方成正比，因此， 造成交流或直流繼電器 電器、時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器。為了使繼電器動作（銜鐵吸持，接點閉合），它的平均電磁力矩 Me必須大 于彈簧及摩擦的反抗力矩之和（Ms+M）。所以由式（2-1）得到繼電器的動作條件是：N KA 2MeMS M(2-2 )當(dāng)IKA達(dá)到一定值后，上式即能成立，繼電器動作。能使繼電器動作的最 小電流稱為繼電器的動作電流，用Iop表示，在式（2-2）中

10、用Iop代替Ika并 取等號，移項后得：I OPRc M s MN KA l K1lKA(2-3)從式（2-3）可見，Iop可用下列方法來調(diào)整:（1）改變繼電器線圈的匝數(shù)Nka；（2）改變彈簧的反作用力矩Ms；（3）改變能引起磁阻Rc變化的氣隙。當(dāng)Ika減小時，已經(jīng)動作的繼電器在彈簧力的作用下會返回到起始位置。為使繼電器返回，彈簧的作用力矩Ms必須大于電磁力矩Me及摩擦的作用力矩M 。繼電器的返回條件是：N 2Ms Me M ©Ika 二點 M（2-4）Rc2當(dāng)Ika減小到一定數(shù)值時，上式即能成立，繼電器返回。能使繼電器返回的最大電流稱為繼電器的返回電流，并以Ire表之。在式（2-4

11、）中，用Ire代替Ika并取等號且移項后得：reRc M s MNka ：K21 KA(2-5)返回電流Ire與動作電流I OP的比值稱為返回系數(shù) Kre，即Kre=I re/I0P。反 應(yīng)電流增大而動作的繼電器I0P>Ire，因而Kre<1。對于不同結(jié)構(gòu)的繼電器，Kre 不相同，且在0.10.98這個相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。（2）電磁型電壓繼電器電壓繼電器的線圈是經(jīng)過電壓互感器接入系統(tǒng)電壓Us的，其線圈中的電流為IrUr乙式中：Ur加于繼電器線圈上的電壓，等于Us/npT （ npT為電壓互感器的變比）；Zr 繼電器線圈的阻抗。繼電器的平均電磁力 Fe KI r2 K U s2 ，因

12、而它的動作情況取決于系統(tǒng)電壓Us。我國工廠生產(chǎn)的DY系列電壓繼電器的結(jié)構(gòu)和 DL系列電流繼電器相同。 它的線圈是用溫度系數(shù)很小的導(dǎo)線(例如康銅線)制成，且線圈的電阻很大。DY 系列電壓繼電器分過電壓繼電器和過電壓繼電器兩種。 過電壓繼電器 動作時，銜鐵被吸持，返回時，銜鐵釋放；而過電壓繼電器則相反，動作時 銜鐵釋放，返回時，銜鐵吸持。亦即過電壓繼電器的動作電壓相當(dāng)于過電壓 繼電器的返回電壓；過電壓繼電器的返回電壓相當(dāng)于過電壓繼電器的動作電 壓。因而過電壓繼電器的Krevl;而過電壓繼電器的Kre>1。DY系列電壓繼電 器的優(yōu)缺點和 DL 系列電流繼電器相同。 它們都是接點系統(tǒng)不夠完善，

13、在電流 較大時，可能發(fā)生振動現(xiàn)象。接點容量小不能直接跳閘。(3) 時間繼電器特性 時間繼電器是用來在繼電保護(hù)和自動裝置中建立所需要的延時。 對時間繼電器的要求是時間的準(zhǔn)確性，而且動作時間不應(yīng)隨操作電壓在運(yùn)行中可能的 波動而改變。電磁型時間繼電器由電磁機(jī)構(gòu)帶動一鐘表延時機(jī)構(gòu)組成。 電磁起動機(jī)構(gòu)采 用螺管線圈式結(jié)構(gòu)，線圈可由直流或交流電源供電，但大多由直流電源供電。其電磁機(jī)構(gòu)與電壓繼電器相同， 區(qū)別在于：當(dāng)它的線圈通電后， 其觸點須 經(jīng)一定延時才動作，而且加在其線圈上的電壓總是時間繼電器的額定動作電 壓。時間繼電器的電磁系統(tǒng)不要求很高的返回系數(shù)。 因為繼電器的返回是由保 護(hù)裝置起動機(jī)構(gòu)將其線圈上的

14、電壓全部撤除來完成的。(4) 中間繼電器特性 中間繼電器的作用是：在繼電保護(hù)接線中，用以增加接點數(shù)量和接點容量，實現(xiàn)必要的延時，以適應(yīng)保護(hù)裝置的需要。它實質(zhì)上是一種電壓繼電器， 但它的觸點數(shù)量多且容量大。 為保證在操作 電源電壓降低時中間繼電器仍能可靠地動作，因此中間繼電器的可靠動作電 壓只要達(dá)到額定電壓的 70%即可，瞬動式中間繼電器的固有動作時間不應(yīng)大 于 0.05 秒。(5) 信號繼電器特性信號繼電器在保護(hù)裝置中，作為整組裝置或個別元件的動作指示器。 按電 磁原理構(gòu)成的信號繼電器，當(dāng)線圈通電時，銜鐵被吸引，信號掉牌（指示燈 亮）且接點閉合。失去電源時，有的需手動復(fù)歸，有的電動復(fù)歸。信號繼

15、電 器有電壓動作和電流動作兩種。（三）電流繼電器特性實驗電流繼電器動作、返回電流值測試實驗。實驗電路原理圖如圖2-2所示：圖2-2電流繼電器動作電流值測試實驗原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接線，將電流繼電器的動作值整定為1A，使調(diào)壓器輸出指示為 0V （嚴(yán)格檢查?。?，滑線電阻的滑動觸頭放在中間位置。（2）檢查接線無誤后，先合上三相電源開關(guān)（對應(yīng)指示燈亮），再合上單 相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（3）慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電流表讀數(shù)緩慢升高，靠近整定值附近時可調(diào)變 阻器直到繼電器動作，記下繼電器剛動作（動作信號燈 XD1亮）時的最小電 流值，即為動作值。（4）繼電器動作后，再調(diào)節(jié)變阻器使電流值平滑下降，

16、記下繼電器返回 時（指示燈XD1滅）的最大電流值，即為返回值。（5）重復(fù)步驟（3）至（4），測三組數(shù)據(jù)。（6）實驗完成后，使調(diào)壓器輸出為0V，斷開所有電源開關(guān)。（7）分別計算動作值和返回值的平均值即為電流繼電器的動作電流值和 返回電流值。(8) 計算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。誤差=動作最小值-整定值/整定值變差=動作最大值動作最小值 /動作平均值100%返回系數(shù)二返回平均值/動作平均值表2-1電流繼電器動作值、返回值測試實驗數(shù)據(jù)記錄表動作值/A返回值/A123平均值誤差整定值Izd變差返回系數(shù)(四) 電流繼電器動作時間測試實驗電流繼電器動作時間測試實驗原理圖如圖 2-3所示:ao圖2-3電

17、流繼電器動作時間測試實驗電路原理圖實驗步驟如下：(1) 按圖接線，將電流繼電器的常開觸點接在電秒表的 “輸出T和“公 共線”,將開關(guān)BK的一條支路接在電秒表的“輸入 2”和“公共線”，使調(diào)壓 器輸出為0V，將電流繼電器動作值整定為 1A，滑線電阻的滑動觸頭置于其 中間位置。(2) 檢查接線無誤后，先合上三相電源開關(guān)，再合上單相電源開關(guān)。(3) 打開電秒表電源開關(guān)，使用其時間測量功能(對應(yīng)“時間”指示燈亮），工作方式選擇開關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使電秒表顯示清零（4） 慢慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其輸出電壓勻速升高，使繼電器的電流為1.2A（5）先拉開刀閘（BK），復(fù)位電秒表，使其顯示為零，然后再迅

18、速合上BK，電秒表顯示的時間即為動作時間，將時間測量值記錄于表2-2中。（6）重復(fù)步驟（5）的過程，測三組數(shù)據(jù)，計算平均值，結(jié)果填入表2-2中。 表2-2電流繼電器動作時間測試實驗數(shù)據(jù)記錄表I1.2A1.5A1.8A2.4A123平均123平均123平均123平均T/ms（7）先重復(fù)步驟（4）,使加入繼電器的電流分別為1.5A、1.8A、2.4A， 再重復(fù)步驟（5）和（6），測量此種情況下的繼電器動作時間，將實驗結(jié)果記錄于表2-2。（8）實驗完成后，使調(diào)壓器輸出電壓為 0V，斷開所有電源開關(guān)（9）分析四種電流情況時讀數(shù)是否相同，為什么？（五）電壓繼電器特性實驗電壓繼電器動作、返回電壓值測試實驗

19、（以 DY-32過電壓繼電器為例）過電壓繼電器動作值測試實驗電路原理圖如下圖2-4所示:圖2-4過電壓繼電器動作值測試實驗電路原理圖實驗步驟如下：（1）按圖接線，檢查接線無誤后，將過電壓繼電器的動作值整定為 48V， 使調(diào)壓器的輸出電壓為0V,合上三相電源開關(guān)和單相電源開關(guān)及直流電源開關(guān)（對應(yīng)指示燈亮），這時動作信號燈XD1不亮。（2）調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出，使其電壓從 0V慢慢升高，直至過電壓繼電器常 開觸點閉合（XD1亮）。記下繼電器剛動作時的最小電壓值， 將數(shù)據(jù)記錄于表 2-3中（3）調(diào)節(jié)調(diào)壓器使其電壓緩慢降低，記下繼電器剛動作（動作信號燈XD1 剛滅）時的最大電壓值，即為返回值，將數(shù)據(jù)記錄于表

20、2-3中。表2-3過電壓繼電器動作值、返回值測試實驗數(shù)據(jù)記錄表動作值/V返回值/V123平均值誤差整定值Uset變差返回系數(shù)（4）重復(fù)步驟（2）和（3），測三組數(shù)據(jù)。分別計算動作值和返回值的平 均值，即為過電壓繼電器的動作值和返回值。（6）實驗完成后，將調(diào)壓器輸出調(diào)為 0V，斷開所有電源開關(guān)。（7）計算整定值的誤差、變差及返回系數(shù)。（六）時間繼電器特性測試實驗時間繼電器特性測試實驗電路原理接線圖如圖 2-5所示：實驗步驟如下：（1）按圖接好線路，將時間繼電器的常開觸點接在電秒表的“輸入 1”和 “公共線”，將開關(guān)BK的一條支路接在電秒表的“輸入2”和“公共線”，調(diào)整時間整定值，將靜觸點時間整定

21、指針對準(zhǔn)一刻度中心位置，可整定在 4秒位置。（2）合上三相電源開關(guān)和單相電源開關(guān)及直流電源開關(guān)，打開電秒表電 源開關(guān)，使用其時間測量功能（對應(yīng)“時間”指示燈亮），使電秒表時間測量工作方式選擇開關(guān)置“連續(xù)”位置，按“清零”按鈕使電秒表顯示清零（3） 斷開BK開關(guān)，按“清零”按鈕使電秒表顯示清零，再迅速合上BK， 采用迅速加壓的方法測量動作時間。（4）重復(fù)步驟（3），測量三次，將測量時間值記錄于表 2-4中，且第一 次動作時間測量不計入測量結(jié)果中。整定值123平均誤差變差T/ms時間繼電器動作時間測試（5）實驗完成后，斷開所有電源開關(guān)。（6）計算動作時間誤差。（七）多種繼電器配合實驗過電流保護(hù)實驗

22、該實驗內(nèi)容為將電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器、調(diào) 壓器、滑線變阻器等組合構(gòu)成一個過電流保護(hù)。要求當(dāng)電流繼電器動作后， 啟動時間繼電器延時，經(jīng)過一定時間后，啟動信號繼電器發(fā)信號和中間繼電 器動作跳閘（指示燈亮）。實驗步驟如下： 圖2-6為多個繼電器配合的過電流保護(hù)實驗原理接線圖。 按圖接線，將滑線變阻器的滑動觸頭放置在中間位置，實驗開始后可以通過改變滑線變阻器的阻值來改變流入繼電器電流的大小。將電流繼電器動 作值整定為2A，時間繼電器動作值整定為4秒。 經(jīng)檢查無誤后，依次合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。（各電源對應(yīng)指示燈均亮。 ） 調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器輸出電壓， 逐步增加

23、電流， 當(dāng)電流表電流約為 1.8A 時， 停止調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器，改為慢慢調(diào)節(jié)滑線電阻的滑動觸頭位置，使電流表數(shù) 值增大直至信號指示燈變亮。仔細(xì)觀察各種繼電器的動作關(guān)系。 調(diào)節(jié)滑線變壓器的滑動觸頭，逐步減小電流，直至信號指示燈熄滅。 仔細(xì)觀察各種繼電器的返回關(guān)系。 實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器調(diào)回零，斷開直流電源開關(guān)，最后斷開單相電 源開關(guān)和三相電源開關(guān)。（八）思考題1. 電磁型電流繼電器、電壓繼電器和時間繼電器在結(jié)構(gòu)上有什么異同點？2. 如何調(diào)整電流繼電器、電壓繼電器的返回系數(shù)？3. 電磁型電流繼電器的動作電流與哪些因素有關(guān)？4. 過電壓繼電器和低電壓繼電器有何區(qū)別？5. 在時間繼電器的測試中為何整定后

24、第一次測量的動作時間不計？6. 詳細(xì)描述多種繼電器配合實驗的動作關(guān)系和返回關(guān)系。三、功率方向繼電器特性實驗（一）實驗?zāi)康?. 學(xué)會運(yùn)用相位測試儀器測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作特性、接線方式及動作特性的試驗方法。3. 研究接入功率方向繼電器的電流、電壓的極性對功率方向繼電器的動 作特性的影響。（二）LG-11型功率方向繼電器簡介1 電流保護(hù)中引入方向判別的必要性在單側(cè)電源的電網(wǎng)中，電流保護(hù)能滿足線路保護(hù)的需要。但是，在兩側(cè)電 源的電網(wǎng)（包括單電源環(huán)形電網(wǎng)）中，只靠電流定值和動作時限的整定不能完 全取得動作的選擇性?，F(xiàn)以圖3-1所示的兩端供電電網(wǎng)為例，分析電流速斷保

25、護(hù)和過電流保護(hù)的 行為。先觀察兩側(cè)電源的電網(wǎng)上發(fā)生短路時，電流速斷保護(hù)的動作行為。因為 電流速斷保護(hù)沒有方向性，所以只要短路電流大于它的整定值就可以動作。 從圖3-1中可以看出，當(dāng)k1點發(fā)生短路時，4QF的電流速斷保護(hù)可以動作， 5QF也可以動作。如果4QF先于5QF動作，就擴(kuò)大了停電范圍。同樣，在 k2點發(fā)生短路時，2QF和5QF可能在電流速斷保護(hù)作用下，非選擇性地動作。 所以，在兩側(cè)電源供電的電網(wǎng)中，斷路器流過反向電源提供的短路電流時， 電流速斷保護(hù)有可能失去選擇性而誤動。再從圖3-1 （c）分析過電流保護(hù)的動作行為。k2點短路時，要求3QF、4QF 先于2QF、5QF動作，即要求t2&g

26、t;t3, t5>t4；而在K1、K3點短路時，要求5QF 先于4QF動作，2QF先于3QF動作，即要求t4>t5, t3>t2。這是矛盾的，顯 然是不可能實現(xiàn)的。因為過電流保護(hù)的動作時間是不可能隨意更改的，所以， 在兩側(cè)電源供電的電網(wǎng)中，過電流保護(hù)也可能失去選擇性。（c）圖3-1雙側(cè)電源電網(wǎng)電流保護(hù)動作行為分析（a）系統(tǒng)圖（b）兩側(cè)電流與保護(hù)配合關(guān)系（c）時間配合圖為了保證選擇性，應(yīng)該在保護(hù)回路中加方向閉鎖，構(gòu)成方向性電流保護(hù)。 要求只有在流過斷路器的電流的方向從母線側(cè)流向線路側(cè)時，才允許保護(hù)動 作。由于規(guī)定了電流從母線流向線路時為保護(hù)動作的方向，因此，可以利用 功率方向繼

27、電器來做到這一點。采用功率方向繼電器以后，圖 3-1（ a）雙電源系統(tǒng)就可以分為兩個單端 電源的保護(hù)系統(tǒng)。即雙號斷路器的保護(hù)是一個保護(hù)系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)切除由電源N 供給的短路功率；單號斷路器的保護(hù)又是一個保護(hù)系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)切除電源M供給的短路功率。保護(hù)的動作時間的選擇就可按階梯原則來進(jìn)行。即t5Vt3Vtl 和 t6>t4>t2。由此可見，方向過電流保護(hù)就是由過電流保護(hù)加裝功率方向繼電器構(gòu)成。 在方向過電流保護(hù)的單相原理圖中，當(dāng)正方向區(qū)內(nèi)故障時，只有功率方向元 件和電流元件都動作，保護(hù)才能動作跳閘。由此可知，功率方向繼電器是多 電源網(wǎng)絡(luò)保證保護(hù)動作有選擇性的重要元件。2. LG-11整流

28、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作方程為：Kklm KyUm Kklm K yUm繼電器的接線如圖3-2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Im ,電壓為Um。電流I m通過電抗變壓器DKB的一次繞組 W1,二次繞組 W2和W3端鈕獲得電壓分量 心咕, 它超前電流Im的相角就是轉(zhuǎn)移阻抗Kk的阻抗角k,繞組W4用來調(diào)整k的數(shù)值，以得到繼電器的最靈敏角。電壓Um經(jīng)電容Cl接入中間變壓器YB的一 次繞組 Wl，由兩個二次繞組 W2和 W獲得電壓分量KyUm，KyU

29、m超前Um的 相角為90。DKB和YB標(biāo)有W2的兩個二次繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到動作電壓Kylm + KyUm，加于整流橋BZ1輸入端；DKB和YB標(biāo)有 W的二次 繞組的聯(lián)接方式如圖所示，得到制動電壓KyIm KyUm，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。繼電器最大靈敏角的調(diào)整是利用改變電抗變壓器 DKB第三個二次繞組 W4所接的電阻值來實現(xiàn)的。繼電器的內(nèi)角 =90°k,當(dāng)接入電阻R3時,阻抗角 k=60 , =30 °；當(dāng)接入電阻R4時， k=45 , =45°。因此, 繼電器的最大靈敏角 ls

30、en= ，并可以調(diào)整為兩個數(shù)值，一個為 30 , 另一個為 45。當(dāng)在保護(hù)安裝處正向出口發(fā)生相間短路時，相間電壓幾乎將降為零值， 這時功率方向繼電器的輸入電壓Um 0,動作方程為KkIm KkIm ,即 Ua Ub。由于整流型功率方向繼電器的動作需克服執(zhí)行繼電器的機(jī)械反作 用力矩，也就是說必須消耗一定的功率（盡管這一功率的數(shù)值不大），因此，要使繼電器動作，必須滿足 Ua Ub的條件。所以在Um 0的情況下，功率 方向繼電器動作不了，因而產(chǎn)生了電壓死區(qū)。R1BZYB：二'.6R695RF(a)YBZ1m 山 Km kK2 z B2 cc4mu 8 T 士 T _ 卜卜卜1-卜卜c 豐-I

31、(b)圖3-2 LG-II功率方向繼電器原理接線圖(a)交流回路圖(b)直流回路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 是需電容C1與中間變壓器YB的繞組電感構(gòu)成對50Hz串聯(lián)諧振回路。這樣當(dāng) 電壓Um突然降低為零時，該回路中電流Im并不立即消失，而是按50Hz諧振 頻率，經(jīng)過幾個周波后，逐漸衰減為零。而這個電流與故障前電壓 Um同相，并且在諧振衰減過程中維持相位不變。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Um 0時, 在一定的時間內(nèi)YB的二次繞組端鈕有電壓分量KyUm存在，就可以繼

32、續(xù)進(jìn)行 幅值的比較，因而消除了在正方向出口短路時繼電器的電壓死區(qū)。在整流比較回路中，電容 C2和C3主要是濾除二次諧波，C4用來濾除高 次諧波。3功率方向繼電器的動作特性繼電器的動作特性如圖3-3所示，臨界動作條件為垂直于最大靈敏線通 過原點的一條直線，動作區(qū)為帶有陰影線的半平面范圍。最大靈敏線是超前 Um為 角的一條直線。電流Im的相位可以改變，當(dāng)I m與最大靈敏線重合時， 即處于靈敏角sen=情況下，電壓分量KkI m與超前U m為90 相角的電壓分量KyU m相重合。通常功率方向繼電器的動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，繼電器起動電壓Upu t =f(m)

33、的1Upu.r .iH11111111111U 1 i niiii11Hi>V11i1jfai -120-30 060圖3-4 功率方向繼電器(=30 )的角度特關(guān)系曲線。理論上此特性可用圖 3-4表示, 其最大靈敏角為sen=。當(dāng) k=60時，sen= 30，理想情況下動作范圍位于以sen為中心的90 以內(nèi)。在此動作范圍內(nèi)，繼電器的最小起動電壓Upu rmin基本上與r無關(guān)，當(dāng)加入繼電器的電壓UrV Upu r min時，繼電器將不能起動，這就是出現(xiàn)“電壓死區(qū)”的原因。(2)伏安特性：表示當(dāng) m= sen固定不變時，繼電器起動 Upu r =f(|m) 的關(guān)系曲線。在理想情況下，該曲線

34、平行于兩個坐標(biāo)軸，如圖3-5所示，只要加入繼電器的電流和電壓分別大于最小起動電流 Ipu r min和最小起動電壓Upu r min，繼電器就可以動作。其中Ipu rmin之值主要取決于在電流回路中形成方波時所需加入的最小電流。圖3-5功率方向繼電器的伏安特性在分析功率方向繼電器的動作特性時，還 要考慮繼電器的“潛動”問題。功率方向繼電 器可能出現(xiàn)電流潛動或電壓潛動兩種。所謂電壓潛動，就是功率方向繼電器僅 加入電壓Um時產(chǎn)生的動作。產(chǎn)生電壓潛動的原 因是由于中間變壓器 YB的兩個二次繞組 W3、 W2的輸出電壓不等，當(dāng)動作回路 YB的W2端 電壓分量KyUm大于制動回路YB的W3端電壓 分量K

35、yUm時，就會產(chǎn)生電壓潛動現(xiàn)象。為了消除電壓潛動，可調(diào)整制動回路 中的電阻R3,使Im =0時，加于兩個整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電 壓潛動。所謂電流潛動，就是功率方向繼電器僅通入電流Im時產(chǎn)生的動作。產(chǎn)生 電流潛動的原因是由于電抗變壓器 DKB兩個二次繞組 W2、W3的電壓分量 KkIm不等，當(dāng)W2電壓分量KkIm大于W3端電壓分量KkIm (也就是動作電壓大 于制動電壓)時，就會產(chǎn)生電流潛動現(xiàn)象。為了消除電流潛動，可調(diào)整動作 回路中的電阻R1，使Um=0時，加于兩個整流橋輸入端的電壓相等，因而消 除了電流潛動。發(fā)生潛動的最大危害是在反方向出口處三相短路時，此時Um 0,而Im很大，

36、方向繼電器本應(yīng)將保護(hù)裝置閉鎖，如果此時出現(xiàn)了潛動，就可能使 保護(hù)裝置失去方向性而誤動作。4. 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，對其接 線方式應(yīng)提出如下要求。圖 3-6 cos =1 時 Ia、Ubc的向量圖（1）正方向任何形式的故障都能動作，而當(dāng) 反方向故障時則不動作。（2）故障以后加入繼電器的電流Ir和電壓Ur應(yīng)盡可能地大一些，并盡可能使r接近于最靈敏角lsen,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稱的情況下，當(dāng)cos=1時，加入繼電器的電流如I a

37、和電壓U bc相位相差90 。如圖3-6所示, 這個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，三個繼電器分別接于 IA、u BC，I B、uca和ic、U ab而構(gòu)成三相式方向過電流保護(hù)接線圖。 在此順便指出，對功率方向繼電器 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題，如果有一個 線圈的極性接錯就會出現(xiàn)正方向拒動，反方向誤動的現(xiàn)象。（三）實驗內(nèi)容本實驗所采用的實驗原理接線如圖 3-8所示。圖中，380V交流電源經(jīng)移 相器和調(diào)壓器調(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

38、電器的原理接線和相位儀的操作接線及試驗原理。認(rèn)真閱讀LG-11功率方向繼電器原理圖（圖3-7）和實驗原理接線圖（圖 3-8），在圖3-8上畫出LGJ中的接線端子號和所需測量儀表接法。2按實驗線路接線，用相位儀檢查接線極性是否正確。將移相器調(diào)至0 ，合上電源開關(guān)加1A電流，20V電壓觀察分析相位儀 讀數(shù)是否正確。若不正確，則說明輸入電流和電壓相位不正確，分析原因， 并加以改正。3. 功率方向繼電器電壓潛動現(xiàn)象檢查實驗LG-11功率方向繼電器實驗原理接線如圖3-8所示。圖中，380V交流電源經(jīng)移相器和調(diào)壓器調(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

39、方向a0A心B -C cO實驗步驟如下：（1）熟悉LG-11功率方向繼電器的原理接線和 電秒表的操作方法及試 驗原理。認(rèn)真閱讀LG-11功率方向繼電器原理圖3-7和實驗原理接線圖（圖3-8）, 在圖3-8上畫出功率方向繼電器LGJ中的接線端子號和所需測量儀表接法。（2）按實驗原理線路圖接線。（3） 調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器和單相調(diào)壓器，使其輸出電壓為0V，將移相器調(diào) 至0度，將滑線電阻滑動觸頭移到其中間位置。（4）合上三相電源開關(guān)、單相電源開關(guān)。（5）打開電秒表電源開關(guān)，將其功能選擇開關(guān)置于相位測量位置（ “相 位”指示燈亮），相位頻率測量單元的開關(guān)拔到“外接頻率”位置。（6）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使移相器輸出

40、電壓為 20V，調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器使電流 表讀數(shù)為1A，觀察分析電秒表讀數(shù)是否正確。若不正確，則說明輸入電流和 電壓相位不正確，分析原因，并加以改正。（7） 在電秒表讀數(shù)正確時，使三相調(diào)壓器和單相調(diào)壓器輸出均為0V， 斷開單相電源開關(guān)。檢查功率繼電器是否有潛動現(xiàn)象。電壓潛動測量：將電流回路開路，對 電壓回路加入110V電壓；測量極化繼電器JJ兩端之間電壓，若小于0.1V， 則說明無電壓潛動。4. 用實驗法測LG-11整流型功率方向繼電器角度特性 Upu= f （），并找 出繼電器的最大靈敏角和最小動作電壓。實驗步驟如下：（1）按圖3-8所示原理接線圖接線。（2）檢查接線無誤后，合上三相電源開關(guān)、單

41、相電源開關(guān)和直流電源開 關(guān)。（3） 調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器的輸出電壓使電流表的讀數(shù)為1A，并保護(hù)此電流 值不變。（4）在操作開關(guān)斷開狀態(tài)下，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出電壓，使電壓表讀 數(shù)為50V。（5）調(diào)節(jié)移相器，在電壓表為給定值的條件下找到使繼電器動作（動作信號燈由不亮變亮）的兩個臨界角度 1、2 ,將測量數(shù)據(jù)記錄于表3-1中。（6）保持電流為1A不變，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，依次降低電壓值，重復(fù)步驟（5）的過程，給定電壓為30V、20V情況下，使繼電器動作的1、2,并記錄在表3-1中。表3-1角度特性Upu= f（）實驗數(shù)據(jù)記錄表U/V5030201052.5211/度2/度（7）保持電流為1A不變，將兩個滑線

42、電阻的滑動觸點移到靠近移相器輸出be接線端，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使其輸出電壓為 30V。（8）合上操作開關(guān)BK，調(diào)節(jié)兩個滑線電阻的滑動觸點使電壓表讀數(shù)為10V。（9）斷開操作開關(guān)BK。（10）改變移相器的位置。（11）迅速合上開關(guān)BK，檢查繼電器動作情況。（12） 重復(fù)步驟（9）至（11），找到使繼電器動作的兩個臨界角度1、2，在斷開開關(guān)BK的情況下，將電秒表的讀數(shù)記錄于表 3-1中。（13） 重復(fù)步驟（8）的過程，使電壓表的讀數(shù)分別為5、2.5、2、1和0.5V，再重復(fù)步驟（9）至（12）的過程，找出使繼電器動作的最小動作電壓(14) 實驗完成后，使調(diào)壓器輸出為 0,斷開所有電源開關(guān)。(15) 計

43、算繼電器的最大靈敏角sen -2，繪制角度特性曲線，并標(biāo)2明動作區(qū)。5用實驗法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu= f ( Ir)和最小動作電壓 實驗步驟如下：(1) 調(diào)整功率方向繼電器的內(nèi)角=30 ，調(diào)節(jié)移相器使 = sen, 并保持不變。(2) 實驗接線與圖3-8相同，檢查接線無誤后，合上三相電源開關(guān)、單 相電源開關(guān)和直流電源開關(guān)。(3) 按照實驗4)中步驟(7)和(8)介紹的方法將電壓表讀數(shù)調(diào)至表 3-2中的某一給定值。(4) 調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器的輸出，改變繼電器輸入電流的大小，當(dāng)繼電器動 作時，記錄此時電流表的讀數(shù)。(5) 重復(fù)步驟(3)和(4),在依次給出不同的電壓時，找出使繼電器 動作

44、(指示燈由不亮到亮)的相應(yīng)的電流值，記入表 3-2中。注意找出使繼 電器動作的最小電壓和電流。表3-2伏安特性Upu = f (Ir)實驗數(shù)據(jù)記錄表Upu/V10865321.510.5Ir/A(6) 實驗完成后，使所有調(diào)壓器輸出電壓為 0V，斷開所有電源開關(guān)(7) 繪出Upu= f ( Ir)特性曲線。(四) 思考題1. 功率方向繼電器為什么會有死區(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)生變化對動作 特性的影響。3. LG-11整流型功率方向繼電器的動作區(qū)是否等于180度？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？

45、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 對保護(hù)動作性能有何影響？它有何實質(zhì)意義？7. 角度特性及伏安特性有什么用途？四、方向阻抗繼電器特性實驗一）實驗?zāi)康?. 熟悉整流型 LZ-21 型方向阻抗繼電器的原理接線圖，了解其動作 特性。2. 測量方向阻抗繼電器的靜態(tài) Z pu f 特性，求取最大靈敏角。3. 測量方向阻抗繼電器的靜態(tài) Z pu f Ir 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 型方向阻抗繼電器簡介1距離（阻抗）保護(hù)的作用在電力系統(tǒng)日益擴(kuò)大，電壓水平愈來愈高，以及系統(tǒng)運(yùn)行方式多變的情 況下，

46、電流，電壓保護(hù)難于滿足電網(wǎng)對保護(hù)的要求。例如，高壓長距離重負(fù) 荷線路，由于負(fù)荷電流大，線路末端短路時，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，電壓保護(hù)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，無時 限速斷或帶時限速斷保護(hù)范圍將變得很小，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)就是適應(yīng)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的距離，并根據(jù)這 一距離的遠(yuǎn)近而確定是否動作的保護(hù)裝置。與電流，電壓保護(hù)一樣，距離保 護(hù)也有一個保護(hù)范圍，

47、短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，保護(hù)動作，否則不動作。這 個保護(hù)范圍通常是用給定阻抗值的大小來實現(xiàn)的，這個給定阻抗稱為整定阻 抗（用Zset表示）,當(dāng)線路發(fā)生短路時若距離保護(hù)測量到的阻抗（用Zm表示），小于整定阻抗Zset,即ZmV Zset,則保護(hù)動作，若Zm > Zset,則保護(hù)不動作。因 此，距離保護(hù)實際上是一種低動作量的阻抗保護(hù)。2 阻抗保護(hù)繼電器的基本構(gòu)成原理（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)能否正確動作，取決于保護(hù)能否正確地測量從短路點到保護(hù)安裝 處的阻抗，并使該阻抗與整定阻抗比較，這個任務(wù)由阻抗繼電器來完成。阻抗繼電器的構(gòu)成原理可以用圖 4-1來說明。圖中，

48、若K點三相短路，短 路電流為Ik,由PT回路和CT回路引至比較電路的電壓分別為測量電壓Um和整定電壓Uset，那么1nPT nYBIkZkmZ(4-1)(4-2)1nCTImZ|圖4-1阻抗繼電器的構(gòu)成原理說明圖1比較電路2 輸出式中：nPT、nYB電壓互感器和電壓變換器的變比; Zk母線至短路點的短路阻抗。當(dāng)認(rèn)為比較回路的阻抗無窮大時，貝1U setI K Z inCT式中：乙一人為給定的模擬阻抗。比較式（4-1）和式（4-2）可見, 若假設(shè)npt nYB ncT，則短路時，由 于線路上流過同一電流Ik,因此在比 較電路上比較Uset和Um的大小，就等 于比較乙和Zm的大小。如果 Um Us

49、et，則表明Zm乙，保護(hù)應(yīng) 不動作；如果Um U set，則表明 Zm Zi ,保護(hù)應(yīng)動作。阻抗繼電器 就是根據(jù)這一原理工作的。我們知道了電抗變壓器 DKB的副方電勢E2與原方電流丨1成線性關(guān)系, 即E2 K|l1, K|在此是一個具有阻抗量綱的量，當(dāng)改變DKB原方繞組的匝數(shù) 或其它參數(shù)時，可以改變Ki的大小。電抗變壓器的Ki值即為模擬阻抗 乙。在圖4-1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作狀態(tài)，即Um U set,這時由式（4-1 ）和式（4-2）可得1 (1 K Z set1ncTIk乙Z setnPT nYBKu乙ZinCTKu(4-3)n pt

50、 “yb1nCTKunPT nYB式中Ku式（4-3）表明，整定阻抗Zset是一個與DKB的模擬阻抗乙和電壓變換器YB的變比有關(guān)的阻抗。當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié) DKB原方繞組的匝數(shù)和調(diào)節(jié) nYB的大小 時，可以得到不同的整定阻抗值。例如：當(dāng) npT=1，nct=1，Zi=2 時，若要 整定阻抗為Zse=20 ，則YB抽頭可選10匝。（2）LZ-21型方向阻抗繼電器原理圖分析圖4-2為其原理圖。由CT引入的電流Ict 上接于電抗變壓器DKB的nCT原方端子1, 2, 3, 4。在它的副方，得到正比于原方電流的電壓，DKB的原方有幾個抽頭，當(dāng)改變抽頭位置時，即可改變Zi值。由PT引入的電壓Upt b 接于電壓

51、變換器YB的原方端子5,6,7,用于引入電壓Ua,Ub,Uc， nPTYB副方每一定匝數(shù)就有一個抽頭，改變抽頭的位置即可改變“yb,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9, 10, 11為極化繼電器接點橋的輸出。端子12, 13, 14為繼電器I,U段切換的接 點。當(dāng)12, 13連通時，1段接通。當(dāng)12, 14連通時，U段接通。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。9 1110r tV1I*tV2J LJ$ JI段f 13.- J- - I'II 段4 :-YB（3） LZ-21阻抗繼電器比相電路分析LZ-21阻抗繼電器執(zhí)

52、行元件的環(huán)形整形比相電路，如圖4-3（a）所示，它實際是一相敏整流電流，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 相回路的輸出電壓，在二極管支路中串入相同的電阻 R1R4，適當(dāng)選取它們的 電阻值，有利于提高繼電器的動作速度。濾波電容C1C4,是為了濾去交流分 量，以防止執(zhí)行元件抖動，保證阻抗繼電器動作特性圓的邊界明確，同時提 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）所示，圖中E1 U1 U2， E2 U1 U2。正半周時，E1和E2分別產(chǎn)生電流丨1和丨2，并分別通過電阻RJJ

53、1和RJJ2； 負(fù)半周時，E1和E2分別產(chǎn)生電流I1和12，并分別通過電阻RJJ2和RJJ1;輸出 電壓為：Umn RjJ1 （i1 i2） RjJ2（h i2 ）YB2D21R3Ci _J3C1KD21圖4-3R1mR1KDD.0DiRi1mR2D)2R4D41E1£?極化繼電器作執(zhí)行元件的環(huán)形整流比相回路（a）原理圖；（b）等效電路 相敏整流電路輸出電壓 U mn平均圖4-4環(huán)形整流比相電路輸出電壓平均值U mnpj與比相角B的關(guān)系曲線值的大小和極性與輸入端電壓 Uc、U D的相位有關(guān)。圖中U1和Uc同相，U D與U2同相。Uc和Ud之間的相位B變化時，輸出電壓Umn平均值的大小

54、和極性變化情況的分析，可參閱有關(guān)資料。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B之間的關(guān)系 如圖4-4所示，由圖可見，當(dāng)=0 時，Umn pj為正最大值；當(dāng) =90時，Umn pj=0 ；當(dāng)=180 時，Umn pj為負(fù)最大值。顯然，輸出電壓平 均值為正值的比相角的范圍是：9090此式滿足LZ-21型方向阻抗繼電器對比相回路動作條件的要求。(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)安裝處正向出口發(fā)生金屬性短路時，其測量電壓Um值小于繼電器的最小動作電壓，繼電器將拒絕動作，這一不動作區(qū)通常稱 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 與測量電壓Um同相位的帶有記憶作用的極化電壓 Up，引入了極化電壓后， 方向阻抗繼電器的動作方程為：90arg