四川大学电气信息学院

实验报告

实验课程：电力系统继电保护原理

实验名称：电流继电器特性实验

功率方向继电器特性实验

专业班级：电气工程及其自动化09级

姓    名：     

学    号：      

电流方向继电器特性实验       

一、实验目的

1、了解继电器的結构及工作原理。

2、掌握继电器的调试方法。

二、构造原理及用途

    继电器由电磁铁、线圈、Z型舌片、弹簧、动触点、静触点、整定把手、刻度盘、轴承、限制螺杆等组成。

    继电器动作的原理：当继电器线圈中的电流增加到一定值时，该电流产生的电磁力矩能够克服弹簧反作用力矩和摩擦力矩，使Z型舌片沿顺时针方向转动，动静接点接通，继电器动作。当线圈的电流中断或减小到一定值时，弹簧的反作用力矩使继电器返回。

    利用连接片可将继电器的线圈串联或并联，再加上改变调整把手的位置可使其动作值的调整范围变更四倍。

    继电器的内部接线图如下：图一为动合触点，图二为动断触点，图三为一动合一动断触点。

    电流继电器用于发电机、变压器、线路及电动机等的过负荷和短路保护装置。

三、实验内容

    1. 外部检查

    2. 内部及机械部分的检查

    3. 绝缘检查

    4. 刻度值检查

    5. 接点工作可靠性检查

四、实验步骤

    1、外部检查

    检查外壳与底座间的接合应牢固、紧密；外罩应完好，继电器端子接线应牢固可靠。

    1. 内部和机械部分的检查

    a. 检查转轴纵向和横向的活动范围，该范围不得大于0.15~0.2mm，检查舌片与极间的间隙，舌片动作时不应与磁极相碰，且上下间隙应尽量相同，舌片上下端部弯曲的程度亦相同，舌片的起始和终止位置应合适，舌片活动范围约为7度左右。

    b. 检查刻度盘把手固定可靠性，当把手放在某一刻度值时，应不能自由活动。

    c. 检查继电器的螺旋弹簧：弹簧的平面应与转轴严格垂直，弹簧由起始位置转至刻度最大位置时，其层间不应彼此接触且应保持相同的间隙。

    d. 检查接点：动接点桥与静接点桥接触时所交的角度应为55~65度，且应在距静接点首端约1/3处开始接触，并在其中心线上以不大的摩擦阻力滑行，其终点距接点末端应小于1/3。接点间的距离不得小于2mm,两静接点片的倾斜应一致，并与动接点同时接触，动接点容许在其本身的转轴上旋转10~15度，并沿轴向移动0.2~0.3mm，继电器的静接点片装有一限制振动的防振片，防振片与静接点片刚能接触或两者之间有一不大于0.1~0.2mm的间隙。

    2、电气特性的检验及调整

（1）实验接线图如下：  

    （2）动作电流和返回电流的检查

    a. 将继电器线圈串联，并将整定把手放在某一整定值上，调压器的手柄放在输出电压的最小位置（或将串入电路的滑线可变电阻放在电阻最大位置）。

    b. 合上电源开关，调节调压器的输出电压（调节可变电阻），慢慢地增加继电器电流，直至继电器动作，停止调节，记下此时的电流数值，即为继电器的动作电流Idj,再重复二次，将其值填入表1-1，求其平均值。

    c. 继电器动作后，均匀地减小调压器的输出电压（增加可变电阻阻值使流入继电器电流减小）直至继电器的常开接点刚刚打开，记下这时的电流，即为返回电流Ihj，重复二次将其值填入表1-1，求其平均值。根据动作电流和返回电流算出返回系数Kf：Kf=Ihj/Idj 动作值于返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值误差不超过±3%，否则应检查轴承和轴尖。

    过电流继电器的返回系数应不小于0.85，当大于0.9时，应注意接点压力。

    a. 将整定把手放在其它刻度时，重复上述试验。

    b. 将继电器线圈改为并联接法，按上述步骤重新进行检验。

    在运行中如需改变定值，除检验整定点外，还应进行刻度检验或检验所需改变的定值。用保护安装处最大故障电流进行冲击试验后，复试定值与整定值的误差不应超过±3%，否则，应检查可动部分的固定和调整是否有问题，或线圈内部有无层间短路等。

    （3）返回系数的调整

    返回系数不满足要求时应予调整，影响返回系数的因素较多，如轴尖的光洁度、 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。

    a. 改变舌片的起始角与终止角，填整继电器左上方的舌片起始位置限制螺杆，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。

    调整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。舌片终止位置与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。

    a. 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。

    b. 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。

    （4）动作值的调整

    a. 继电器的调整把手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，可调整左上方的舌片起始位置限制螺杆，当动作值偏小时，使舌片的起始位置远离磁极；反之，则靠近磁极。

    b. 继电器的调整把手在最小刻度值附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。

    c. 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。

五、实验数据记录及分析

实验接线图：继电器有2个线圈，2和6对应1个线圈，4和8对应一个线圈。一个继电器刻度盘上对应的是2.5-5A，而我们做实验的时候是先串联后并联，串联的时候，动作电流可设定为2.5-5A，并联的时候动作电流设定为5-10A，接线图如下（图1，串联；图2，并联）：

             

图1                              图2

表1-1    电流继电器实验数据记录表

数据分析：

由上表的实验数据以及计算结果可以得出，该电流继电器的返回系数满足要求，并且返回系数很大。切出故障后由于有很高的返回系数，继电器能很快返回。同时线圈的连接方式对返回系数有一定的影响，串联时返回系数较高。

LG_10系列功率方向继电器特性试验

一、实验目的

    1. 了解继电器的原理及构造（采用整流式原理，嵌入式结构）

    2. 掌握继电器的检验方法（主要部分）

    3. 掌握移相器和相位表的使用方法

二、结构原理

继电器的原理接线图如下：

继电器采用整流式原理比较电流电压综合量的绝对值，当继电器加入电流Ij与电压Uj以后，首先经过电压形成回路，该回路分成电流及电压回路两部分。

1. 电流回路：电流Ij通过DKB的一次绕组W1，在其两个二次绕组W2、W3上得到相等同的电压Ud=KiIj，KiIj超前Ij的相位角为γ，此γ可以用DKB的W4绕组回路电阻RΦ1和RΦ2来调节，γ的余角为α，称之为继电器的内角，LG-11型继电器的内角有两个数值，一个是30°、另一个是45°。

2. 电压回路：LG-11型继电器的电压Uj加到中间变压器YB，YB的一次绕组设有抽头，另外还有一附加绕组，改变 YB的6、7、8三个抽头位置，加入或减去9、10小绕组可以对谐振回路进行调整。YB的一次侧有一电容C1，C1与YB一次绕组构成对50Hz的串联谐振回路主要作用有二个：其一是经谐振回路在电感上取得电压，使电压移相90°，其二是在保护安装处正方向三相短路时，依靠谐振回路的记忆作用使继电器能可靠动作，从而消除了死区。

三、实验项目

1、 潜动试验

2、 动作区和最大灵敏角检查

3、 动作电压检查

4、 记忆特性检查

四、实验步骤及调试方法

      1、按以下实验接线图接好线路：

2、电流潜动和电压潜动的检查，要求电流和电压均无潜动

a、电流潜动：  电压回路⑦、⑧端经20Ω电阻端接，电流回路⑤、⑥端子通入额定电流5A，测量极化继电器线圈上的电压（即⑨、⑩端子上的电压），测得的电压应接近于0V（或不大于0.1v），如电压不为零，可调整电位器Rp1使电压为零。

b、电压潜动：电流回路⑤、⑥端开路，在电压回路⑦、⑧端子加电压100v，测量极化继电器线圈上的电压，测得的电压应接近于0v（或不大于0.1v），如电压不为0，可调整电位器Rp2，使电压为0。

       反复调整电压及电流潜动，使极化继电器线圈上的电压均接近于0，然后突然加入及切除额定电流5A及额定电压100v，继电器接点不应有短时动作现象。

      在电流回路开路情况下突然加入或切除(电压回路)100v，继电器触点同样要求不应有瞬时闭合现象。若发现触点有瞬时接通现象，可更换比较回路的电阻核电容，使制动回路电容放电时间常数不小于工作回路电容放电时间常数。更换后应重新进行潜动调整。潜动调整结束后，将电位器锁紧。

3、动作区和最大灵敏角检查

在额定电流及额定电压下，用移相器改变电流和电压之间的相角，读出动作边界

的两个角度θ1和θ2(即继电器接点闭合和断开的两个边界交度)如图一或图二所示，按下式求最大灵敏角：

                   φm=(θ1+θ)/2

        式中：θ1、θ2——加在继电器端子上的电流和电压之间的相角，电流滞后电压时，

角度为正值，电流超前电压时，角度为负值。

    对于LG-11型继电器，当连接片HP接到-45°位置时，要求Φm=-45°±5°,当HP改接到-30°位置时，要求Φm=－30°±5°。

    如上述要求达不到，可以改变谐振绕组的抽头及加减一小绕组来达到。如改变匝数仍达不到要求时，则应检查谐振回路。测量电容上电压和电感上电压，要求Uc-UL=10v~15v,如电压差过大则允许在电容C1上并联0.1uf ～0.47uf耐压为400v的电容。

4、动作电压检查

在灵敏角及额定电流下，测量继电器的动作电压，要求动作电压不大于2v，返回系数不小于0.45，如发现动作电压过大，则应检查谐振回路电感线圈，有无短路匝存在，在正常情况下，在电压回路加100v电压时，电感线圈上电压UL应达到80v~90v，如发现返回系数过小，则应检查潜动是否调好，以及极化继电器的动作电流及返回电流。

5、记忆特性检查

          在灵敏角下突然加0.5倍额定电流和10倍额定电流，电压自100v突然降到零，继电器应可靠动作。做此项检验，模拟突然短路，因电流大，故需折除相位表，为能做到10倍的额定电流，可采用升流器来调节电流，可以减轻调压器负担。

五、实验结果

1、潜动试验：

如上图所示：电压为100V，电流为0A时，继电器不动作。

                                                           

从上图中，可以看出：电压为0V，电流为5A时，继电器不动作。

2、动作区检查

结果：

分析：当连接片HP接到-30°且接相电压时，动作区为0.3V-0.6V

      当连接片HP接到-45°且接相电压时，动作区为0.2V-0.5V

3、最大灵敏角检查

结果：

分析：从图中可以读出当连接片HP接到-30°时，最大灵敏角为-30.23°；当连接片HP接到-45°，最大灵敏角为-42.93°。

4、 动作电压检查

结果：

分析：从图中可以读出，在最大灵敏角-42.93°和额定电流下，继电器的动作电压V=1V，满足动作电压不大于2V的要求；

而返回电压V=0.5V，那么依据：返回系数K=返回电压/动作电压，得出返回系数K=0.5，也满足返回系数不小于0.45的要求。

五、实验讨论

1、为了检验继电器在正方向出口短路时，是否能可靠动作，在灵敏角下，必须使加入继电器的电流由某一电流（例如额定电流）突然增加至另一电流（例如10倍额定电流），与此同时，电压由100v突然降到零，继电器应可靠动作。

  讨论：在在最大灵敏角-42.93°下，继电器在正方向出口短路时，继电器会动作。因为出现短路时电流会达到动作电流，而电压本来数值不大，影响就很小了，使得|KiIj+KuUj|>|KiIj-KuUj|，那么继电器会动作。

2、为了检验继电器在反方向出口短路时，是否能可靠不动作，在灵敏角反向处，所加电流、电压同于1，继电器应可靠不动作。

  讨论：在在最大灵敏角-42.93°下，继电器在反方向出口短路时，继电器会动作。因为出现短路时电流会达到动作电流，而电压数值不大，而虽然是反方向出口短路，但是仍然使得|KiIj+KuUj|>|KiIj-KuUj|，那么继电器会动作。

六、实验收获及体会：

通过这次试验，我们不仅认识了电流继电器，还认识了中间继电器和时间继电器，了解了它们的工作原理及特性。在实验过程中，电流继电器的动静触头在快要接触的时候由于机械特性会产生振动，对实验结果有一定的误差，如果能够减小触头的振动，对实验结果的精确度有一定的提高。本次实验由于采用的是计算机软件的测试，操作简单，数据的读取很方便。通过实验，对我们未来从事工作奠定了一定的基础。

 

第二篇：继电保护实验报告

继电保护及微机保护实验报告

实验一   DL-31型电流继电器特性实验

一、实验目的：

1、了解常规电流继电器的构造及工作原理。

2、掌握设置电流继电器动作定值的方法。

3、学习微机型继电保护试验测试仪的测试原理和方法，并测试DL-31型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。

二、实验方法：

（1）、按照实验指导接好连线；

（2）、打开测试仪，在PC机上运行“继电保护特性测试”系统软件；

（3）、设置测试仪的控制参数，本实验是动态改变I_a的幅值，以“I_a幅值”为控制量，步长                         设置为0.05A，整定值为3A，起始值设置为0A。

（4）、重复手动测试继电器动作值及返回值，记录数据。

三、实验结果

四、思考题

 1、电磁型电流继电器的动作电流与电流的整定值有关，也就是舌片的上方的止位螺钉的位置有关系，动作电流也与舌片的Z字型的舌片的Z的角度有关。还与铁芯上的线圈的粗细，匝数、游丝的松紧程度有关。

2、返回系数的大小主要是继电器断开的时间长断，返回系数是指返回电流与动作电流的比值称为返回系数，即：

。

实验二   DY-36型电压继电器特性实验

一、实验目的：

1、了解常规电压继电器的构造及工作原理。

2、掌握设置电压继电器动作定值的方法。

3、测试DY-36型电压继电器的动作值、返回值和返回系数

二、实验方法：

（1）、按照实验指导接好连线；

（2）、打开测试仪，在PC机上运行“继电保护特性测试”系统软件；

（3）、设置测试仪的控制参数，本实验是动态改变U_a的幅值，以“U_a幅值”为控制量，步长设置为0.5v，整定值为50v，起始值设置为40v。

4）、重复手动测试继电器动作值及返回值，记录数据。

三、实验结果

四、思考题

1、

电磁型电压继电器的动作电压与电压的整定值有关，和相关磁路的磁阻有关（具体包括铁芯材料的磁导率、铁芯的尺寸、空气气隙的长度），也和线圈的匝数有关。

2、

电压继电器的返回系数是

实验三   LG-11型功率方向继电器特性实验

一、实验目的：1、掌握功率方向继电器的动作特性试验方法

2、测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角和动作范围；

3、测试LG-11型功率方向继电器的角度特性和伏安特性，考虑出现“电压死区”的原因。

4、研究介入功率方向继电器的电流，电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。

二、实验内容:

（1）、按照实验指导接好连线；

（2）、打开测试仪，在PC机上运行“继电保护特性测试”系统软件；

测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角和动作范围；

（1）、以加入到继电器中的电流为参考向量，设置I_A=5A/0^o，固定加入到继电器中的U_A的大小， 改变电压相角，通过测试功率方向的动作区从而得到继电器的完整的动作区域。

（2）、测试完成后记录实验结果中显示的“始角度”和“终角度”，计算最大灵敏角，填入表中。

（3）、改变灵敏角为-45^o，重复实验。

（4）实验结果：

    

测试LG-11型功率方向继电器的角度特性 

(1)、整定功率方向继电器的灵敏角为-45o.设置IA固定为5A/0o，UB的角度为。

（2）、在功率方向继电器的动作区设置不同的，测出每一个下使继电器动作的最小起动电压，填入表2-6。并根据测得的数据绘制功率方向继电器的角度特。功率方向继电器角度特性测试数据

角度特性曲线：

测试LG-11型功率方向继电器的角度特性

(1)、整定功率方向继电器的灵敏角为-45°。固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使＝-42^o（该最大灵敏角为上述实验实测值），即相角设为0°，相角固定为。

(2)、5A开始依次减小，测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压（即幅值）。

伏安特性实验数据(保持不变)

伏安特性曲线

三、思考题：

（1）LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？

答：不一定，因为当加入继电器的电压低于功率继电器的启动电压是，即使是在工作区内也无法动作。

（2） 功率方向继电器采用90度接线方式具有什么优点？

答：功率方向继电器的内角采用45°，要求90度接线，即IA与Ubc、IB与Uca、IC与Uab，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高。

（3）用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性变化对其动作特性的影响。

实验四   微机保护实验：三段式电流保护

一、实验目的：

1. 掌握三段式保护的基本原理

2. 熟悉三段式保护的接线方式

3. 掌握三段式电流保护的整定方法

4. 了解运行方式对灵敏度的影响

5. 了解三段电流保护的动作过程

二、实验内容

1. 按图实验接线；

2.设置多功能微机保护实验参数；按照模型参数进行整定值计算，我们组采用的是模型3，整定计算值如下：

     

可靠系数都取1.2，自启动系数为1，返回系数为0.9;

参数：E_Q=11/√3Kv, Z_smin=Z_G+Z_T=(6.34+4.47)Ω , Z_AB=7.2Ω,代入公式计算得：

3、                                      不同地点发生时保护动作记录表

三段式电流保护动作范围测试实验

设置不同的短路点，测试电流保护在不同短路类型的情况下的保护范围，并将结果填入下表。

录波数据分析

每次实验后，通过内置录波器观察发生故障时的波形(在“设备管理”中打开“设备录波”，在“文件”中点击“新建”就可以打开当次故障发生时的录波情况)。观测正常运行时、三相短路和两相短路故障情况下以及保护动作后电流、电压信号的不同，并选取其中三次保护的动作情况读取录波时间。

 10kV线路保护录波数据记录表

三、思考题

(1) 三段式电流保护的保护范围是如何确定的，在输电线路上是否一定要用三段式保护，用两段可以吗？

答：一般情况下按照最小运行方式下两相短路时整定最小保护范围；可以用两段，根据具体情况来确定。

(2) 三段式电流保护，哪段最灵敏？哪段最不灵敏？采用什么措施来保证选择性？

答：三段最灵敏，一段最不灵敏，第一段的整定值为保护选择性，动作电流按躲过本线路末端短时是的最大电流整定，采用保证选择性的措施就是动作电流及时间的差别化设定。