第十五章 其他类型继电器检验与调试.docx

第十五章 其他类型继电器检验与调试.docx

《第十五章 其他类型继电器检验与调试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十五章 其他类型继电器检验与调试.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第十五章其他类型继电器检验与调试

返回目录

第十五章其他类型继电器检验与调试

第一节LDX-1型电动机断相保护继电器

用途与原理

LDX-1型电动机断相保护继电器用于低压三相交流电动机的监控回路中，以防止电动机断相运行。

该继电器端子接线图见图15.1.1。

继电器由脉冲变压器、电容器、整流器及干簧继电器组成，原理图见图15.1.2。

〖请看图片B161，+35mm。

130mm，BP〗图15.1.1LDX-1型电动机断相保图15.1.2LDX-1型电动机断相保护

继电器原理图护继电器端子接线图

脉冲变压器由磁环和线圈组成。

电动机馈线直接从脉冲变压器磁环中间的穿线孔穿过，作为磁环线圈的一次绕组，其绕法见图15.1.3。

继电器的三个磁环线圈的一次串在主回路中，二次首尾相连接成开口三角形，如图15.1.4所示。

〖请看图片B162，+60mm。

115mm，BP#〗图15.1.3LDX-1型电动机断相保护图15.1.4LDX-1型电动机断相保护继电器磁环线圈一次绕组的绕法继电器磁环线圈的连接（a）绕组绕一匝；（b）绕组绕两匝

在电动机带负荷运转时，使铁淦氧磁环工作在饱和状态下，这时其二次的电压波形是以基波和三次谐波为主的尖峰波。

在三相对称运行时，PQ点间电压是TU、TV、TW二次感应电压的相量和。

由于它们基波电压每相差120°，故U·U1+U·V1+U·W1=0。

而U、V、W三相的3次谐波是同相的且大小相等，故U·U3+U·V3+U·W3=3U·U3，即在电动机正常运转时在PQ点间可得到150Hz的电压。

在断相运行时，如W相断相，则I·U=-I·V，故在磁环二次侧感应出的电压也大小相等，方向相反，相加后在PQ点之间输出的电压为零。

这样就可以通过PQ点间电压的有无来判断电动机是否处在断相运行状态。

当PQ点间有电压时，电动机正常运转；反之，则电动机停止运行。

检验项目及要求

（1）一般性检查见检验通则。

（2）交流额定电压：

380、220V，50Hz。

（3）模拟断相试验时，继电器应正确动作。

检验与调试

LDX-1型继电器的检验调试接线图见图15.1.5。

〖请看图片B163，+35mm。

82mm，BP〗图15.1.5LDX-1型电动机断相保护继电器试验接线图

检验穿过继电器穿线孔导线的匝数。

当电动机额定电流大于15A时为1匝，小于15A时可适当增加匝数。

合上开关S1～S4，调整三相电流，使安匝数大于10安匝，此时继电器应动作，动合触点闭合，指示灯亮。

分别拉开S2、S3、S4使断开一相，继电器应分别返回，指示灯灭。

返回目录返回目录

第十五章其他类型继电器检验与调试

第二节DD-2型转子接地继电器

用途与原理

DD-2型转子接地继电器用作同步发电机直流励磁回路（转子回路）两点接地的保护。

DD-2型转子接地继电器的原理及内部接线如图15.2.1所示。

〖请看图片B164，+37mm。

130mm，BP#〗图15.2.1DD-2型转子接地继电器原理及内部接线图

（a）原理接线图；（b）内部接线图K1--电磁式瞬动继电器

DD-2型转子接地继电器包括电磁式瞬动继电器K1补偿电流互感器TA和扼流线圈L，此外在保护装置的接线中尚有时间继电器、中间继电器、信号继电器（在图中未画出）和分压器、刀开关、毫伏表、按钮SB等元件。

发电机励磁回路中发生一点接地故障时，由于构不成故障电流回路，所以对发电机无直接的危险，在采取措施的同时，可以继续运行。

如果励磁回路发生两点接地故障，一部分励磁绕组被短接，发电机气隙动势对称性遭到破坏，可能产生转子的强烈振动，甚至引起火灾，损坏发电机。

为此在发电机励磁回路发生一点接地后，应该投入两点接地保护。

发电机两点接地保护装置全厂共用一套。

该保护装置用直流电桥原理构成。

在发电机励磁绕组滑环引出线上接入分压器，该接地继电器就接在分压器的滑动触头与地之间。

当励磁绕组发生一点（例如k1点）接地时，电阻器与发电机励磁绕组形成以R1、R2、R3、R4为四个臂，以分压器滑动触头与接地点为对角线的四臂电桥。

如果发现某一台发电机的励磁回路出现一点接地时，由运行人员手动把保护装置投入到该故障发电机上。

即合上刀开关S，断开连片XB，闭合按钮SB移动分压器的滑动角头，改变R3、R4的数值，使毫伏表的指示为零。

此时，电桥即处于平衡状态。

然后打开按钮SB，接通连片XB。

电桥平衡时继电器K1的Ⅰ线圈中无电流，此时电桥四个臂间的关系为R1R4=R2R3。

当励磁回路上又有k2点接地时，就形成两点接地故障。

由于k1、k2间的那部分励磁组被短路，电阻R2将减少，电桥的平衡被破坏。

继电器K1的Ⅰ线圈中就有电流流过，如果该电流大于继电器的动作电流，保护装置动作，切除发电机。

由于发电机转子与定子间的气隙并不均匀，在励磁绕组中将存在着脉动的交流电势。

因此在投入保护装置以后，继电器K1的Ⅰ线圈内可能有交流电流通过。

如果该电流大于继电器K1的动作电流，保护装置就会误动作。

为了减少交流电流对保护装置的影响，在继电器K1的线圈回路中串入了扼流线圈L，L对交流电流的感抗很大，而对直流电流的电阻则很小。

此外在K1的磁导体上，另装设了一个由补偿电流互感器（变比为1）TA供电的附加线圈Ⅱ。

因为TA不会传变直流电流，因此K1装设附加线圈Ⅱ后，并不影响保护装置的正常工作。

如果K1的线圈Ⅰ中有交流电流流过，传送到TA二次侧的交流电流将在K1的附加线圈Ⅱ中产生一个磁化力，该磁化力与流经K1的线圈Ⅰ中的交流电流所产生的磁化力的方向相反，从而减少了交流电流在继电器K1的衔铁上所产生的转矩。

为了防止杂散电流流过继电器K1，保护装置系借一个专用的电刷直接与发电机轴连接，从而使保护装置的接地与发电厂的接地彼此分开。

为了防止短时间出现两点接地时引起保护动作，在保护装置线中加设了时间继电器（图中未画出），使保护装置带有1～1.5s时限。

该保护装置的主要缺点是有死区。

检验项目及要求

（1）一般性检验见检验通则。

继电器K1的机械部分检查与DL型电流继电器相同。

扼流线圈L和补偿互感器TA的引出线及外表应完好，分压器在整个调节范围内接触良好。

（2）极性检验：

①DD-2型转子接地继电器中同极性端子为⑤、⑥；

②补偿电流互感器的同极性端子为S1、S2。

（3）继电器K1动作和返回电流检验：

①直流动作和返回电流检验：

每个线圈的直流动作电流为（70±3）mA，返回系数不小于0.5。

②交流动作和返回电流检验：

一个线圈通电，另一个线圈开路，分别试出两线圈的动作与返回电流，其值应与直流试验值相近。

一个线圈通电，另一个线圈短路，分别试出两线圈的动作电流值，要求两动作电流值应接近且均约为直流动作值的1.5倍。

③用5倍动作电流冲击后复试整定值，误差不超过±3%，且其触点应无振动和鸟啄现象。

（4）扼流线圈交流阻抗检验：

通入50Hz交流，当电流为0.04A时，交流阻抗不小于5k佟＊￥

（5）补偿电流互感器TA变比检验：

试验电流为0.2A时，变比为1±3%。

（6）交流分量对直流动作电流的影响：

①加入0、50、100、150、210mA的交流电流，分别测量对应的直流动作电流值。

要求交流电流为210mA时的直流动作电流不小于50mA（即额定值的70%）。

②短时加入350mA交流电流时，继电器不应有动作趋势。

检验与调试

〖请看图片B165，+55mm。

80mm，BP#〗图15.2.2DD-2型转子接地继电器试验接线图R--滑线电阻；PA--直流毫安表0.5级，500mA（或交流毫安表0.5级0～200mA）

DD-2型转子接地继电器试验接线如图15.2.2所示。

图中，端子⑤、⑨为外部连线，且为防止直流电流接地，交流电源应经隔离变压器供电。

1.继电器K1动作和返回电流检验

检验方法与DL-30系列电流继电器的检验方法相同。

在作直流动作、返回电流试验时，本应通入直流电流，但因直流剩磁影响较大，难以校准。

而对电磁型继电器，当交流电流为正弦波时，交、直流产生的电磁转矩是等效的，故可用交流电流代替直流电流进行试验。

试验时，一个线圈通电，另一个线圈应开路，直流动作电流应为（70±3）mA，返回系数不小于0.5。

试验数据不符合要求时，按DL-30系列电流继电器所述方法进行调整。

2.DD-2型转子接地继电器校验

（1）用直流电测定线圈的极性，同极性端子应为⑤与⑥。

（2）分别单独测定端子⑤～⑦和⑥～⑧的交流动作电流，两者的差异不应超过±2%。

在测量一线圈时，另一线圈应处于断路状态，交流动作值应与直流动作值相近。

（3）在频率为50Hz、电流为0.04A，其阻抗不小于5k佟＊￥

（4）按图15.2.2接线。

（5）断开交流电压，从零开始均匀地增加直流电流，动作电流为0.07A，动作电流的误差不超过±3%。

（6）在整定点上，测量5次动作值其最大与最小动作值之差对5次平均值之比（即变差）不大于6%。

（7）返回系数不小于0.5。

（8）断开直流电压，接入交流电压通以0.2A电流，继电器不应动作（抗流线圈可以短接）。

（9）在动作电流及返回电流下，继电器的可动系统，不应停滞在中间位置。

返回目录返回目录

第十五章其他类型继电器检验与调试

第三节发电机定子接地继电器

用途及原理

当发电机电压系统的接地电容电流超过5A，或发电机虽经消弧线圈补偿，但在某种运行方式下接地电容电流仍可能超过5A时，为减轻接地电流对发电机的烧损程度，需装设发电机定子内部接地的保护装置。

发电机定子接地继电器包括零序电流互感器和执行继电器两部分。

执行继电器为DD-11/60型电流继电器。

零序电流互感器有两种类型：

一种有助磁绕组，如LXH型和LXHM型；另一种则没有助磁绕组，如LJ型和LJM型。

现分别将这两种零序电流互感器的原理结构叙述如下。

（一）无助磁式零序电流互感器（LJ、LJM型）

LJ型和LJM型无助磁式零序电流互感器采用高导磁率硅钢片制成，它与助磁式零序电流互感器比较，具有体积小、重量轻、结构简单、调试维护方便、不平衡电流小等优点。

LJM型零序电流互感器的磁导体为一矩形铁芯。

带有绝缘的三相母线用层压板及螺杆夹紧后穿过磁导体的铁芯，并使母线组固定在铁芯的夹件上。

在铁芯的外面装有屏蔽罩，用以减少由于外磁场干扰所造成的不平衡电动势。

变流器的两个二次绕组分别绕在铁芯两侧的长柱上。

由于二次绕组对三相母线的位置不对称，会引起较大的不平衡电压，因此将两个二次绕组并联后再接至引出端子。

LJ型零序电流互感器只有一个矩形铁芯（磁导体）和两个二次绕组而无母线排和屏蔽罩。

（二）助磁式零序电流互感（LXH、LXHM型）

〖请看图片DD11，+41mm。

51mm，Y#〗图15.3.1助磁式零序电流互感器原理图

LXH型和LXHM型助磁式零序电流互感器的原理结构如图15.3.1所示。

它们的磁系统是由两个相同的正方形或矩形铁芯构成，铁芯上绕有二次绕组和助磁绕组。

二次绕组可以直接绕于两铁芯上，或者分别绕于每一铁芯上后再同向串联。

二次绕组的输出端接执行继电器。

助磁绕组由两个分绕于两铁芯上且匝数相等的绕组反向串联后组成。

零序电流互感器的一次绕组即为穿过铁芯的发电机引出线。

发电机的引出线为电缆时，采用LXH型零序电流互感器（又称电缆型零序电流互感器）；引出线为母线时，采用LXHM型零序电流互感器（又称母线型零序电流互感器）。

在正常运行情况下，加于助磁绕组的电压Uam所产生的助磁电流Iam在两铁芯中产生方向相反的两个磁通。

这两个磁通在二次绕组中所感应的电动势大小相等、方向相反而互相抵消，因此，二次绕组内只有很小的不平衡电流，执行继电器不会动作。

〖请看图片D12，+70mm。

74mm，BP#〗图15.3.2助磁式零序电流互感器磁化曲线

加交流助磁的目的主要是为了提高保护装置的灵敏度。

在没有助磁的情况下，零序电流互感器的励磁阻抗Ze系由图15.3.2磁化曲线上的工作点确定。

零序电流互感器二次绕组内的感应电动势E2和磁场强度H的表达式为

E2=4.44fW2BA×10-8（V）

（1）H=W2Iel（AW/cm）

（2）

式中f--电源频率（Hz）；

W2--二次绕组匝数；

A--铁芯截面（cm2）；

B--磁通密度（高斯）；

Ie--归算到二次侧的励磁电流（A）；

l--平均磁路长度（cm）。

励磁阻抗Ze可用下式表示：

Ze=E2Ie=4.44fW22A×10-81×BH=K1BH=K1tg帷糤T5，4"BZ〗（3）

式中岐幼暝阒链呕呱弦坏闼鞯闹毕叩那阈苯（图15.3.2）。

按式（3）求得的Ze通常称为有效励磁阻抗。

由于接地电流很小，因此在无助磁的情况下，零序电流互感器系工作在磁化曲线上磁通密度不大的起始部分，此时的tg岐闲。

从行Ю抛杩菇闲　２捎猛饧咏涣髦藕螅沽阈虻缌骰ジ衅鞴ぷ髟诖呕线上相应励磁阻抗比较大的部分。

由图15.3.3可以看出：

在相同的一次电流值下，励磁阻抗增加后将使励磁电流减小，从而可增大二次电流输出，使保护装置的灵敏度得到提高。

零序电流互感器采用交流助磁时，其一个铁芯中的合成磁场强度决定于助磁磁场强度H·am与一次电流产生的磁场强度H·1的相量和，另一个铁芯中的合成磁场强度决定于H·am与H·1的相量差。

〖请看图片DD13，+24mm。

53mm，Y#〗图15.3.3零序电流互感器的等价回路图

接地故障时，由于故障相别的不同和其他原因的影响，H·am和H·1之间的相角瑾赡苁侨我獾氖怠Ｏ旅娣直鹛致=0昂丸=90°时零序电流互感器的工作情况。

当H·am和H·1同相，即瑾=0°时，在零序电流互感器的一个铁芯中，合成磁场强度H·′=H·am+H·1，与之相应的磁通密度为B·′，在二次绕组中产生的电动势为E·′；在另一个铁芯中，合成磁场强度为H·″=H·am-H·1，与之相应的磁通密度为B″，在二次绕组中产生的电动势为E·″。

由于｜H·am｜≥｜H·1｜，故零序电流互感器二次绕组中的总电动势为莫獷·=E·′-E·″。

很明显，莫獷·决定于莫獺·=H·′-H·″=2H·1和腂·=B·′-B·″。

可以把具有两个铁芯的互感器用只具有一个铁芯的等价互感器来代替，该等价互感器的励磁阻抗Ze可由下式确定

Ze=K1摹糤T5，4"BX〗B摹糤T5，4"BX〗H（4）

当H·1趋近于零时，式（4）可写成

Ze=K1dBdH=K1tg恪糐Z）〗（5）

式中阄呕呱显谙嗟庇诟ㄖ氮獺·am的点所作磁化曲线的切线的倾斜角。

这样励磁阻抗即与微分导磁率tg愠杀壤缤15.3.4所示。

当H·am满足=帷糤T5，4"BZ〗max的条件时，Zer=Ze岐（图15.3.2）。

在这种情况下，如果Ham继续增大，则Zer减小；如果Ham减小，则Zer增大。

因此悛酮玓er的最大值相当于磁化曲线中间近似直线部分，此时悛惊，即Zer＞Ze岐＊￥

当H·am和H·1之间的夹角瑾=90°时，零序电流互感器铁芯中相应的H和B以及二次绕组中的感应电动势摹WT5，4"BX〗E可用图15.3.5所示的相量图加以说明。

从图15.3.5可以看出，H·′与H·″（或B·′、B·″）的大小相等而相位不一致，所以在二次绕组中将感应出两个大小相等而相位不同的电动势E·′和E·″。

由于H·am≥H·1，故可认为两个铁芯在磁化曲线上位于同一工作点，其励磁阻抗的数值基本上由Ham决定，即

Ze=K1BHam=K1tg岐糐Z）〗（6）

当=帷糤T5，4"BZ〗max时，则励磁阻抗为最大值。

〖请看图片DD14，+52mm。

130mm，BP#〗图15.3.4当瑾=0°时确定导磁率的说明图图15.3.5当瑾=90°时，H、B和莫獷的相量图

根据以上的分析可以看出：

当瑾=0°时，零序电流互感器的励磁阻抗决定于tg悛即微分导磁率；而瑾=90°时，励磁阻抗决定于tg岐从行У即怕省Ｓ纱丝芍阈虻流互感器励磁阻抗的大小与瑾涤泄兀虼嗽谌范ù呕呱溪獺am工作点的位置时不能只考虑瑾=0°的情况。

从原则上讲，选择与岐=岐﹎ax相应的Ham，则tg岐=tg悛蠢抛杩褂氇无关，励磁阻抗值保持不变。

但考虑到助磁绕组上电压的波动和计算误差等原因，当Ham偏高时，微分导磁率的数值将急剧减小，从而使保护装置的灵敏度变坏。

因此在选用助磁磁通密度时，均使其略小于由岐﹎ax所确定的磁通密度，这样tg悛総g岐=0°时的励磁阻抗将大于瑾=90°时的励磁阻抗，但当瑾渌凳保淅抛杩怪滴挥讵=0°和瑾=90°时的励磁阻抗之间。

一般说来，保护装置在瑾=0°时最灵敏，而在瑾=90°时最不灵敏。

有关的分析指出，当零序电流互感器的励磁阻抗与执行继电器的线圈阻抗相等时，零序电流互感器的二次侧输出功率最大，执行继电器可获得最大动作功率。

为此要求选择适当的继电器作为保护装置的执行元件。

实际上，零序电流互感器的励磁阻抗值约为10伲闯衷圈的阻抗取得稍小一些约9伲钥悸且叩母郊拥缱琛＊￥

利用助磁虽然可以降低一次回路不对称所产生的不平衡电流，但助磁回路本身也会产生不平衡电流，故要使总的不平衡电流减小，还必须经过实际试验和调整。

在零序电流互感器的实际结构中，为了减少不平衡电流而把二次绕组分为两部分对称地分绕于两个铁芯上。

图15.3.6为LXHM母线型零序电流互感器的接线图，图中Wam为助磁绕组，W2为两组二次绕组，在实际使用时，可使用其中的一组或者两组并联起来使用，以不平衡电压最小为原则。

W1为闭锁绕组，可以接一继电器作为在外部相间故障时闭锁保护装置之用，但由于试验复杂且不易整定，一般情况下不使用W1，而用外加过流继电器来实现闭锁。

图15.3.7为可穿过4～16根电缆的LXH电缆型零序电流互感器的接线图。

为了使助磁绕组Wam的匝数可以调整，以限制由于磁路的某些差异所产生的不平衡电流，在一个助磁绕组的一端留有一段末绕的1.5～2.0m长的导线，利用这一段导线的正向或反向缠绕就可增加或减少助磁绕组的匝数。

〖请看图片DD15，+72mm。

130mm，BP#〗图15.3.6LXHM线母型零序电流互感器接线图图15.3.7LXH电缆型零序电流互感器接线图

采用母线型零序电流互感器时，接地保护的接线如图15.3.8所示。

这时，助磁绕组接于发电机出口电压互感器的相间电压上，以保证在接地故障时不致失去助磁。

当助磁回路断线时，启动值将增大3～5倍，使灵敏度降低。

但为简化接线，就不再装设助磁回路断线监视。

在外部相间故障时，由于一次导线对二次绕组配置不对称而引起的不平衡电流很大，保护装置容易误动作，故利用发电机低压过流保护的电流继电器进行闭锁。

〖请看图片DD16，+43mm。

84mm，BP#〗图15.3.8采用母线型零序电流互感器的接地保护接线图

采用电缆型零序电流互感器时，由于上述不对称而引起的不平衡电流较小，因而不需要闭锁。

保护装置可带0.5～1.0s延时，以防止外部接地故障及相间短路暂态过程中的不平衡电流使保护装置误动作。

保护装置只反映发电机内部接地故障，因此将零序电流互感器直接装设在发电机出口处。

检验项目及要求

（一）一般性检验

一般性检验见检验通则。

（二）执行继电器线圈阻抗测量

执行继电器线圈（包括连接导线）的阻抗应与零序电流互感器二次绕组的阻抗值近似相等，约为10僮笥摇＊￥

（三）执行继电器检验

检验时，按第四章DD-11型电流继电器的要求进行。

（四）零序电流互感器不平衡电动势检验

测量和调整由助磁产生的不平衡电压应符合相关规定。

（五）零序电流互感器助磁绕组伏安特性检验

（六）加助磁和不加助磁时，二次绕组伏安特性检验

要求在加助磁时所换算的励磁阻抗值应为10僮笥摇＊￥

（七）保护装置动作电流检验

要求作出保护装置的动作电流IOP与瑾堑墓叵登擢獻OP=f（），一般瑾=0°时的动作电流最小，这时的动作电流值与整定值的误差不得超过±3%，=90笆钡亩鞯缌髯畲蟆６ㄆ诩煅槭保梢灾蛔霆为0°和90°时的动作电流。

（八）发电机运行后的试验

（1）在做发电机短路试验时，测量由一次电流引起的不平衡电压。

定期检验时可不做此项。

（2）发电机空载和带额定负荷时，测量不平衡电压。

说明：

在进行定期检验时，可只做第

（一）、（三）、（四）、（七）、（八）项。

检验与调试

（一）一般性检验

一般性检验时，除按要求进行外，尚应注意以下各点：

（1）母线型零序电流互感器离开其安装点附近钢构架或铁丝网的距离应不小于0.5m；固定电流互感器用的槽铁或角铁离开电流互感器铁芯的距离应不小于40～50mm；穿过电流互感器的中间相的外接母线离开铁芯的距离应不小于0.6～0.7m；其他母线段离开铁芯的距离应不小于1～1.5m。

（2）电缆型零序电流互感器离开发电机出口处电缆端盒的距离应不小于0.7m；离开其他母线段及大电流导体的距离应不小于1.5～2.0m；电缆对铁芯窗口的中心应对称排列并尽量远离铁芯；电缆外皮的接地线应与相应的电缆靠近并一起穿过铁芯窗口；从发电机出口至电流互感器一段的电缆盒、电缆和接地线应严格对地及铁芯绝缘（绝缘物应为厚度不小于4～5mm的油浸绝缘纸或绝缘布）。

（3）不论母线型或电缆型零序电流互感器，其铁芯的夹板均应为非导磁物（若用螺丝夹紧时，螺丝与铁芯间要有绝缘套筒隔离），不允许有任何导磁金属物件紧靠铁芯；电流互感器的铁芯与外壳间应有非导磁物体隔离，铁壳可靠接地。

（二）执行继电器线圈阻抗测量

作该项试验的目的是检查电流继电器线圈及其连接导线的总阻抗与零序电流互感器的二次绕组的阻抗是否匹配。

试验接线如图15.3.9所示。

试验时先断开零序电流互感器的端子至执行继电器的两根连接导线，然后连同这两根导线一起通电至执行继电器动作，读取把执行继电器的可动舌片用非导磁物体拨回到原来未动作位置时的电流值I和电压值U，即可计算出总阻抗值