河南理工大学《供电技术》实验指导书.docx

1、河南理工大学供电技术实验指导书供电技术实验指导书河南理工大学电气工程学院2014年3月3日第三章 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？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DL20c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。DL20c系列继电器的内部接线图见图1一1。上述

2、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。 图1-1电流继电器内部接线图图1-2电流继电器实验接线图一、 实验设备表11实验设备表序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB11DL-24C/6电流继电器12ZB35交流电流表13DZB01-1单相自耦调压器1

3、变流器1触点通断指示灯1单相交流电源1可调电阻R1 12.6/5A14五、实验步骤和要求实验接线图12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DL24C/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12。 （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，

4、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12；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。IfjKf =- Idj过电流继电器的返回系数在0.850.9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。整定电流I（安）2.1A继电器两线圈的接线方式选择为： 串联4.2A继电器两线圈的接线方式选择为： 并联测试序号123123实测起动

5、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%表1-2电流继电器实验结果记录表以上实验，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

6、、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）

7、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

8、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DS20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？

9、三、原理说明 DS20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。 DS20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DS21DS24 是内附热稳定限流电阻型时间继电器(线圈适于短时工作)，DS21/cDS24/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)。DS2528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。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

10、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21实验设备表序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB13DS23时间继电器1个2ZB43800可调电阻 0.44A1个3ZB03数字电秒表、S1、S2各1个4ZB31直流电压1个5DZB01220V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)

11、（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应断开，常开触点应闭合。 b、时间整定螺丝整定在刻度

12、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DS23型时间继电器，整定范围（2.5s10s）（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

13、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DS21/c24/c型应不大于75%Ued，DS-25DS-28型应不大于85%Ued。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23内。应使Uf不低于0.05倍额定电压（

14、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)整定值误差(s)型号整定时间(s)整定值误差(s)DS21/CDS21

15、DS250.20.05DS22/CDS22DS261.20.110.50.062.50.1510.083.70.201.50.1550.25DS23/CDS23DS272.50.13DS24/CDS24DS2850.250.20100.37.50.25150.4100.30200.5按图22接好线后，将继电器定时标度放在较小刻度上（如DS23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，

16、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23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 继电器铭牌记录 内部结构检查记录额定电压整定范围制造厂出厂年月号码特性试验记录动作电压 V为额定电压的 % 返回电压 V 为额定电压的 %整定时间t（秒）2.5s5s7.5s10s第一次测试结果第二次测试结果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22

17、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

18、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？

19、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。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

20、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。第段为定时限过电流保护，保护范

21、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

22、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构成第段无时限电流速断保护；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ构成第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

23、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。图62 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

24、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。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D1D2D3回路中正常最大工作电流并Rf后的负荷电流最大运行方式下三相短路电流（安）

25、4.51.750.6950.250.5（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=1.31.75=2.275安 式中 KK可靠系数，对电流速断取1.21.3：继电器的动作电流为： Kj 1IdI.j.1= - IdI.b.1= - 2.275=2.275安 nL 1/1式中：KJ=1，电流互感器变比nL采用11。选用DL-24C/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.56安，本段保护整定2.28安。图64 (a) 三

26、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(+) 220V(-) I 1LJ 3LJ 5LJI 1SJI 2SJ BCJ 1XJ 2XJ 3XJ图64（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 QF 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64（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=1.30.6950.

27、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=1.10.9035=0.99385安 继电器的动作电流为: Kj 1IdIIj.1= - IdIIb.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0.52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：t1II=t2I+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

28、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： 3I（2）dL2.zx= - I（3）dL2.zx= 0.8661.465 = 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 I（2）dL2.zx 1.269KL= - = - =1.277 1.25 IdII.b.1 0.9943、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

29、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 1.21.3IdIII.b.1= -Ig.zd = - 0.25 = 0.4588 安 Kf 0.85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 1IdIIIj.1= - IdIII。b.1 = -0.4588 =