实验四 距离保护及方向距离保护整定实验.docx

实验四 距离保护及方向距离保护整定实验一、实验目的1．熟悉方向阻抗继电器的实际结构、工作原理和基本特性2．掌握技术参数的测试，工作特性曲线和工作特性圆的录制方法及其整定调试技能 二、实验仪器序号设备名称使用仪器名称数量1ZBT73整流型方向阻抗继电器组件1台2ZB36数字式父流电压表2只3ZB35数字式父流电流表1只4ZBT75数字式相位表1只5ZB03数字式电秒表及开关组件1台6ZB41可调电阻箱3.30、16.8A1台7DZB01三相交流电源1路三相自耦调压器1台8DZB02-1单相自耦调压器1台变流器1台可调变阻器6.30、10A1台9DZB02-2双臂可调电阻2200、1.2A1台10三相交流移相器1台三、实验原理 由于电力系统的迅速发展，出现了许多新的情况，如系统的运行方式变化增 大，长距离重负荷的线路增多，网络结构复杂化在这些情况下，前面实验中已 经掌握的保护方式，在灵敏度、快速性、选择性上往往不能满足要求，必须增加 特殊功能的继电器才能满足要求距离保护就是为适应电力系统中网络出现的复杂性和特殊性而设计的距离保护中的主要设备是阻抗继电器，它能测出故障点至保护安装处的距离，并 与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其动作行为。

LZ-21 整流型方向阻抗继电器，就是构成距离保护的主要设备，它既能测量阻抗又能判别方向，广泛应用于电力系统的大电流或小电流接地系统的距离保护中作为测量元件方向阻抗继电器原理接线见图4- 1 注:断开端子34、36及34、38短接端子34、40即为方向继电器图 4-1 LZ-21 型方向阻抗继电器原理接线图2 2 2继电器是按比较两个电气量的绝对值大小而构成的动作方程式：UJ -UJ + UJ > UJ -UJ -UJ （4-1）K Y J K Y J不等式左边一项称为工作电压，右边一项为制动电压，当动作电压大于制动 电压时，继电器动作式（4-1）中：UK为电抗变压器DKB的补偿电压，UY、J 分别为整定变压器YB,极化变压器JYB的二次电压Uk=KkIcl与测量电流成一定比例关系（转动一定角度）的电压，Kk具有阻 抗量纲，为电抗变压器的转移阻抗Uy=KyUcl与残压UCL成一定比例关系的被测电压，Ky为一实数，即整定 板所表示的百分数Uj=KjUcl与测量电压UCL成一定比例关系的电压，作为参考向量的极化电 压，Kj为一实数当( UK -UY)与(Uj )夹角为90°时方程式变为:lU -U + U 丨二lU -U -U I (4 2)K Y j K Y j-Uj此时继电器处于平衡状态，为动作边界条件，'uk-iw^/Uk-Uy+UjUk-Uy-Uj矢量关系如图 4-2。

在 R 、 X 坐标轴上的矢量图见图 4-3 Uk-Uy-Uj(c)(b)图 4-3 LZ-21 型继电器动作阻抗轨迹相量图Uk-Uy+Ujk-Uy由图 4-3可看出，方程式(4-1)轨迹为一过坐标轴原点的圆，圆内动作圆外制动、边界条件下，方程式两边相等方向阻抗继电器具体由以下几部分组成 (交流形成，整流比相及执行回路)1．交流形成回路1)极化电压Uj=KjUcl取自电感LJ和电容CJ组成的谐振回路中电阻叫上的 压降这个回路绝大部分电阻都集中在RJ上，所以RJ上的电压的相位接近于测 量元件端子上所加的电压uCL,极化电压幅值大小，对短路阻抗的测量并无影响 它的作用只是判定短路的方向上述谐振回路，在本保护装置中称为记忆回路， 当保护装置安装点发生三相金属性短路时，元件端子电压突然降到零，但由于谐 振回路中，电流是按50Hz频率逐渐衰减，故在一定时间内，极化电压并不完全 消失，从而使测量元件有判别短路方向的可能，当保护装置安装点发生两相金属 性短路时，短路两相之间的电压为零，而故障相与非故障相之间仍有较大的电压， 故在两故障相导线中仍有电流流过，这两个电流可能在相位上和数值上不一样， 因而在联接电缆中产生不同的电压降，使接在故障相上的继电器端子上出现电位 差，这个电位差便成为极化电压，在记忆作用消失后，可能使继电器误动作，为 了克服这种可能性，故在谐振回路的电感与电容之间经一高电阻r6接至第三相 电压，极化电压经极化变压器JYB，分成两个相同的次级电压，分别施加到两个比较臂的交流测2） 电压UY=KYUCL经变压器YB与继电器端子电压准确地保持一定比例关 系，并且相位一致，变压器YB的次级有若干抽头，用来改变变比，以获得不同 的整定值，YB整定板有两组，可独立地选取不同的整定值。

一组为第I段整定 板，另一组为第II段整定板，正常时第I段经切换继电器触点接通，故障时如短 路阻抗超过第I段整定范围，经切换继电器切换至II段3） 电压UK是由一个有气隙的电抗变压器DKB取得的，若它次级有电阻负 载，超前的角度就要减少，改变负载电阻值，就可改变超前的角度，测量元件在 此角度时，具有最大阻抗值，故称其最大灵敏角申LM，改变DKB移相绕组所接 R申的阻值即可进行灵敏角的调节，DKB移相绕组回路中还串入两个反向并联二 极管，如图 4-4其作用是使不同最大灵敏角下，精确工作电流一致，即在电流 较小的情况下，实际上的最大灵敏角已变小，此时移相绕组二次电压低，二极管 不能导通，移相电阻R申相当未接入一样（提高了最大灵敏角）在电流大时二 极管导通，相当于二极管未接入一样，所以正常情况下最大灵敏角不受影响而 使最小精确工作电流在各种灵敏角下，都趋于一致 DKB 的初级有两个绕组按 相电流之差接入电流每个绕组由三个小绕组构成，由联接片串连而成，当YB 保持不变，改变联接片的位置可使动作阻抗减小，最小可减至基础阻抗的十分之 一，次级绕组中点有抽头（改变QP片位置）可成倍减小整定阻抗V-图 4-4 LZ-21 型阻抗继电器 DKB 移相回路接线图2．整流比相回路继电器动作方程 |uk-UY +UjC|uk-UY-UjI 中 |uk-UY +Uj| 与 |uk -UY-Uj I部分，经交流形成回路，形成后要在整流比相回路进行比较，整流比相 回路采用了双半波环流式，它不需要助磁，并具有相当高的灵敏度。

现将UK- UY与UJ分别用U］、U2代替，并用电势E］与E2代替U1+U2和 U1-U2则继电器动作方程式(4-1)可改为IE1 I^IE2 I (4-3)整流比相回路工作原理，可用等效电路图 4-5 分析说明：图中E］、E2为相敏比较电路的输入电压，Umn为电路的输出电压，RJ1=RJ2 代替执行元件绕组电阻设U］>U2, (p为U］、U2的夹角根据图示极性,E］= U］+U2, e2=u1-u2当p变化时，Umn的正负脉冲宽度分析如下1) p=0°，E1和E2的相量关系如图4-6(a)所示在正半周时，E1和E2的极性如图4-5所示E1产生的电流i1在RJ1上产生正向电压降i1 RJ1，E2产生的电流i2在％上产生反向电压降i2RJ2在负半周时， E1和E2都反极性E1产生的电流i\在Rj2上产生正向电压降i［Rj2, E2产生的电流i：在RJ1上产生反向电压降i 2片广输出电压等 于Rj］、Rj2上电压降的代数和由于E1>E2，故在180°范围内，Umn 为正脉冲宽度也是180°图 4-5 相敏比较电路的等效电路图图4-6不同申角时，相敏比较电路U 的波形分析mn2) 9=180°时，片和E2相量关系如图4-6(b)所示。

正、负半周时，E2在 Rj］、Rj2上产生的电压降的正负极性与9=0°时相同，但由于E1E2)o"%旳正脉冲宽度180°^Umn负脉冲宽度图4-7 U正脉冲宽度与9的关系曲线 mn当 U1

3．执行回路 执行元件采用高灵敏度双绕组极化继电器，两个绕组分别接于整流回路直流 侧四、实验步骤1．熟悉与初检方向阻抗继电器a. 检查继电器内各元件的联接应与原理接线图相符b. 继电器内应无灰尘或异物，各元件或部件应完好，固定可靠并不与外壳 相碰，切换片及连接片准确固定在整定位置c. 检查各端子的螺丝应拧紧，各焊接点应良好，连接导线应无损伤和折断 现象，所有插接件应连接可靠并接触良好2. 绝缘检验（实际工程试验中应进行本项检验，实验教学中可不作要求） 检验前，应将极化继电器取掉，短接所有的整流桥、二极管及电容器然后用 1000V 兆欧表分别测试各部分绕组之间及一次绕组对铁心的绝缘电阻对于 极化继电器，应用500V兆欧表检测动作前及动作后可动触点对磁铁的绝缘电阻 上述各项绝缘电阻均应大于10兆欧3. 整定变压器 YB 抽头正确性检测旋出YB全部整定旋钮，由端子27、29加入交流电压100V,高内阻电压表 一端接端子40，另一端的接法是：YB的I段接于36端子，YB的II段接于端子 38用改变整定旋钮在插孔中的位置分别测出I段和II段的电压值，将测试结果 记录在表4-1 中，并测量记录 100V 电压时的空载励磁电流值。

4．极化变压器 JYB 变比检测在JYB端子1、2加交流电压100V,测量二次端子3、4和5、6间的电 压，两者电压差不超过 2V （用于检修测试）5. 电抗变压器DKB的检测DKB=2（20）匝，灵敏角压板断开，端子22、23短接，从端子21、24加0.3〜5A电流，用高内阻电压表测量DKB二次1、2和3、4抽头间空载电压，作 出u1-2=f（i1）伏安特性曲线，要求该曲线基本上为线性用于检修测试）6. 电流潜动试验1） DKB=20匝，YB=100%（99.5%）,灵敏角切换片断开，电压端子27、29经20Q电阻短接2） 电流回路端子22、 23短接，从端子21、 24通入电流电流缓慢由0 升至5A，继电器动合触点保证不闭合；突然加到5A电流时，继电器动合触点 也不应瞬时接通否则应在额定电流下重新调整RP以达到上述要求7. 极化回路调整检查1） 在端子 27、 29 接电压 100V（31 端子接第三相电压），以电源电压为基准 将相位电压表调整到零，测量极化回路中的电流与接入的电压之间的夹角为 -5°〜10°2） 当电源电压为5V时进行此角度检查。