1、继电保护元件实验指导老师：贾智彬 谢莎莎 实验一、电磁型时间继电器特性试验一、实验目的一、实验目的 1、认识电力系统中常用的各种电磁型继电器； 2、了解电磁型时间继电器的构造和基本工作原理、电气特性、试验方法； 3、熟悉电秒表的使用方法；二、实验仪器的认识和理解二、实验仪器的认识和理解1.电磁型继电器按其结构一般分为三种：即转动舌片式、吸引衔铁式、和螺管线圈式，如下图所示图1-1（a）转动舌片式 （b）吸引衔铁式 （c）螺管线圈式2DS30系列时间继电器的结构及简单工作原理1线圈；2磁导体；3衔铁；4返回弹簧；5瞬时静触点；6瞬时动触点；7绝缘垫；8固定支架；9摆轴；10摆轮；11游丝；12传
2、动齿轮；13擒纵叉；14擒纵轮；15主传动齿轮；16、17传动齿轮；18钟表弹簧；19滑动静触点；20延时动触点；21延时静触点；22凸轮；23扇形齿轮；24主轮；25棘轮；26起动器弹簧；27摆轮起动器；28轴套曲臂 图1-2 DS30系列时间继电器结构图 继电器起动部分按电磁原理构成。当线圈加入电压后，衔铁被吸入线圈内，扇形齿轮曲臂被释放，在钟表弹簧作用下，使扇形齿轮转动，带动棘轮上的传动齿轮。与此同时，起动器强行推动摆轮，使之立即起动，以缩短起动时间和增加起动的可靠性，因棘轮的作用使同轴上主传动齿轮只能单向逆时针旋转，同时主传动齿轮带动钟表机构转动，在钟表机构摆动下，使动触点恒速旋转，经
3、一定时限与静触点接触，动作时限的大小用改变静触点位置来调整。当断开电源后：，衔铁被返回，弹簧顶回原位。同时扇形齿轮经轴套曲臂被衔铁顶回原处，使钟表弹簧重新拉伸，以备下次动作。1棘轮体；2小钢珠；3小弹簧；4棘轮套环；5主传动齿轮；6传动齿轮棘轮结构图3. 405（401）电秒表的工作原理使用方法及注意事项 405（401）型电秒表由高速同步微电机、高灵敏度继电器、电磁离合棘轮及示值钟表机构组成。当加入220V（或110V）交流电源时，高速同步微电机起动，此时，如、端子短接则高灵敏度继电器动作，使离合棘轮啮合，带动示值钟表机构计时，当、断开或、接通，则继电器失电，离合棘轮分离，而使钟表机构停止计
4、时。 试验时，应先合交流电源K2，使电秒表的同步微电机起动空转，然后再合直流电源开关K1，使电秒表开始计时，当被测接点接通时，计时停止。图图1-3 电秒表内部接线图电秒表内部接线图 三、实验设备三、实验设备四、实验内容及方法四、实验内容及方法 1、机械部分检查 1）衔铁上的弯板在固定槽中滑动应无显著摩擦，当手按下街铁时，瞬时常闭触点应断开，常开触点应闭合。 2）检查动触点在钟表机构的轴上固定是否牢固，按下衔铁时，动触点应在静触点1/3处开始接触并在其上滑行到1/2处停止。延时滑动触点在滑动过程中，应保证触点接触可靠。释放后，动触点应能迅速返回。 3）钟表机构的检查：按下衔铁时，钟表机构开始走动
5、，甚至终止位置的整个过程应均匀走动，不应有忽快忽慢，时走时停，跳动或 中途卡住现象，释放衔铁时继电器返回不应缓慢，或中途停止。 图1-5 DS34/2内部接线图 2、起动电压及返回电压的检验 试验接线如图15所示（电秒表不接入，SJ常开接点618接信号灯）图15 时间继电器动作电压、返回电压及动作时间试验接线图 在实际运行中，故障信号都是冲击电压，所以按规程要求继电器应采用冲击法（先调好R分压值，然后合K1冲击加压）加入电压。实验中，我们采用逐渐加压法。 合闸前，电阻R滑动头应置于输出电压的最小位置。合K1，调节电阻，升高U，使衔铁完全吸入（即继电器动作，信号灯亮）的最低电压值，即为时间继电器
6、的动作电压，此值应 0.7Ue（Ue=220V）。然后，调R，降低U，使衔铁返回原位（即信号灯熄灭）的最高电压值，即为返回电压，其值应 5%Ue。 若动作值太高或返回值太小，应检查弹簧的软、硬程度，或衔铁与钢套是否磨擦，如有问题应进行适当调整或更换。将实验结果记入下表。 DS一342动作电压、返回电压试验 时限整定范围： 秒 制造厂： 额定电压： 伏 编号：3、动作时间检验 接线如图15（接入电秒表，信号灯取掉）1）将滑动接点整定在5S，终止接点整定在18s（即将静触点整定指针对准刻度盘上相应位置）；2）合K1，将电压调整至额定值，断K1，合上开关K2，使电秒表起动，准备计时；采用突然加电压的
7、方法。合上K1进行动作时间测量。用手轻轻按下电秒表上端的按纽可以使电秒表指针复位。整定时限均应连续测量5次，每次测量值与整定值误差应 0.07秒。（注意：测量某接点的动作时间时，电秒表的、端子应接在时间继电器的相应接点上）。测量瞬时接点（618）和终止接点（412）动作时间时，电秒表的选择开关置于“连续”位置，测量滑动接点（311）动作时限时，选择开关应置于“触动”位置。将试验结果填人下表。五、注意事项五、注意事项1、电秒表接点工作电压很低，绝对不允许将交、直流220V电源电压误加在端子、上，以免损坏电秒表；2、时间继电器线圈不允许长时间加入额定电压，在被测接点接通后，应立即断开直流电源。 实
8、验二实验二 电磁型电流、电压继电器实验电磁型电流、电压继电器实验一、实验目的一、实验目的 1、了解电磁型电流继电器、电压继电器的构造和基本工作原理。 2、掌握上述两种继电器电气特性、试验内容、试验方法及调试技术。二、继电器工作原理二、继电器工作原理1. 了解电磁型电流继电器结构及简单工作原理。 DL10系列电流继电器系瞬时动作的电磁型继电器，用于发电机、变压器、线路及电动机等过负荷和短路的保护装置。它由电磁铁、线圈、Z型舌片、弹簧、动触点桥、静触点、整定值调整把手、刻度盘、舌片行程限制螺杆、轴承等组成。如下图21为DL10（DY36）型电流（电压）继电器结构图 1铁芯 2线圈 3活动舌片 4反
9、作用弹簧 5动触点6静触点 7动作电流调整把手 8刻度盘 图图21 DL10（DY36）型电流（电压）继电器结构图）型电流（电压）继电器结构图 当继电器线圈回路中有电流通过时，产生电磁力矩Mdc小，它克服弹簧的反作用力矩Mth，使舌片向磁极趋近。舌片所受的电磁力与磁通的平方成正比，即 ，而磁通又正比于继电器线圈中的电流I，所以舌片所受的电磁吸引力为 。当继电器线圈中的电流所产生的电磁力矩大于弹簧及可动系统重力产生的反抗力矩时，继电器即动作。若继电器线圈中的电流中断或减小到一定数值时，则继电器因弹簧的反作用力矩的作用而返回。 图23 DL10型电流继电器内部接线图三、实验设备三、实验设备设 备型
10、 号数 量电流继电器DL-13/101电压继电器DY-361单相调压器TSGC2 1KVA 220V/0250V1行灯变压器0.5KVA 220380/636V1交直流安培表D26-A 5/10A1交直注电压表D26-V 300V1电 秒 表4011对 线 灯3V1四、试验内容及方法四、试验内容及方法（一）电磁型电流继电器特性实验 试验接线如图24图图24 电流继电器试验图电流继电器试验图 1）继电器线圈一般由两段组成，可以并联也可以串联。继电器线圈并联时的起动电流是串联时的起动电流的两倍。使继电器两线圈串联分别测量在50、80、100刻度值时的动作电流和返回电流值，并计算返回系数。合闸前，调
11、压器应在零位，试验时合上开关K，然后平稳地单方向地调节自耦变压器，增加电流，直到继电器动作（信号灯亮）此电流即为继电器动作电流，然后再减小电流，读取信号灯熄灭时的最大电流值即为返回电流。 每个整定刻度动作与返回值的测量均应重复三次，每次动作值与整定值的误差不应超过士30。返回系数应不低于0.85，当大于0.9时，应注意触点压力不能过小。 2）使继电器两线圈并联，重复上述实验，并将实验数据填人下表。电流继电器型号： 制造厂： 额定电流： 编号（二）电磁型电压继电器特性实验 DJ100系列电压继电器用于发电机：变压器、线路及电动机等电压升高或降低的保护装置。例如作为过电压保护或低电压闭锁的动作元件
12、等。其结构与DL10系列电流继电器相同。现以DY36低压继电器为例进行实验，其内部接线如图25。 DL20C、DY30系列电压继电器为组合式继电器，是改进后的新产品，其工作原理和用途与DJ100系列继电器相同。机械检查：同DJ10电流继电器图25 DY36继电器内部接线图1）动作电压和返回电压试验 图26 电气特性试验接线图 合开关K前，自耦变ZOB应在零位，对过电压继电器，合上K后，平稳地单方向地调整电压数值，并注意舌片转动情况，如遇到舌片有中途停顿或其它不正常现象时，应检查轴承有无污垢触点位置是否合适，舌片与电磁铁有无相碰等。重复三次，测出动作电压和返回电压，计算出返回系数，其值应不小于0
13、.85。 对低电压继电器，试验时先对继电器加以100V电压，消除继电器抖动，然后降低电压，至继电器舌片开始落下时的电压称为动作电压，再升高电压至舌片开始被吸上时的电压称为返回电压。重复三次，测出动作电压和返回电压，计算出返回系数，其数值应不大于1.2。2）实验记录电压继电器型号： 制造厂：额定电压： 编号：（三）继电器动作时间和返回时间测定图27 继电器动作时间和返回时间测定接线图 按图27接线。（虚线部分不接入）（虚线部分不接入）电秒表接入继电器的常闭接点，选择开关置连续。合K1，调节ZOB，使电压等于100V，断K1；合K2，使电秒表准备计时；突合K1，读取返回时间。 接线如图27。虚线部
14、分接入。其它同上。调100V，合K1 、K2；突然拉开K1，读取动作时间。五、注意事项1电压继电器为低电压继电器。灯灭为起动电压，灯亮为返回电压；2测定继电器动作时间和返回时间时注意K1、K2断合的顺序。实验三：实验三：DH1重合闸继电器特性实验重合闸继电器特性实验一、实验目的一、实验目的 熟悉DH1重合闸继电器的结构、工作原理及调试方法。二、重合闸继电器二、重合闸继电器在电力系统的故障中，大多数是输电线路（特别是架空线路）的故障，例如，由雷电、大风、鸟类或树枝等引起的短路故障。这些故障大都是“瞬时性”的，由于继电器保护迅速动作使线路断开，短路产生的电弧随即熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，为了
15、尽快地恢复正常供电，就需要重新合上断路器。从而实现供电的可靠性。而重合闸继电器正迎合了这个需求，即当断路器跳闸后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。 本实验采用DH1型重合闸继电器，以下是此继电器的内部结构和工作原理。 DH1型重合闸继电器内部接线如图41，采用DH型重合闸继电器构成的重合闸装置如图42。 1各元件的作用各元件的作用 1）时间元件：DH1型继电器内采用DS112C型时间继电器作为时间元件，用来整定重合闸装置的动作时间。 2）中间继电器ZJ DH-1 型继电器内采用电码继电器作为中间元件，它是装置的出口元件，用于发出接通断路器合闸回路的脉冲，继电器有两个线圈，电压线圈靠电容放电时
16、起动；电流线圈与断路器合闸回路串联，起自保持作用，直到断路器合闸完毕，继电器才失磁复归。 3）电容器C：用于保证重合闸装置只动作一次。 4）充电电阻4R：用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生的多次重合。5）放电电阻6R：在不需要重闸时（如手动跳闸时），电容器C可通过6R放电。 6）电阻5R：用于保证SJ的热稳定。7）信号灯XD：用于监视中间元件ZJ和控制开关的触点是否良好，当信号灯熄灭即表示直流电源中断。8）电阻17R：用于限制信号灯XD上的电压。2工作原理工作原理 以图62为例简要说明其动作原理。 图中断路器表示在合闸状态。控制开关KK的，接通，而，断开，电容器C充电，重
17、合闸装置投入运行。当断路器自动跳闸时，断路器辅助触点DL1闭合，1ZJ经合闸接触器线圈HC励磁而动作，但此时断路器不会闭合，因1ZJ动作电流远远小于HC动作电流。当1ZJ动作后，重合闸继电器起动，时间元件SJ动作，其瞬动常闭触点断开，5R加入；延时接点经一定时间后闭合，电容器C经此触点向中间元件ZJ电压线圈放电，中间元件ZJ动作，其常开触点闭合后经过本身电流线圈自保持，同时直流电流通入合闸接触器线圈HC使断路器合闸，断路器合上后，DL1辅助触点断开，ZJ和1ZJ继电器复归，重合闸继电器也复归，电容器C再次经 电阻4R充电，准备下次动作。 如果重合于永久性故障时，由于电容器C来不及充电到ZJ的动
18、作电压，故ZJ不能动作，从而保证只进行一次重合闸。 用控制开关KK手动跳闸时，由于KK的，触点接通，电容C经6R放电，故断路器不能重合；在用KK手动合闸于永久性故障时，由于电容C充电时间不足，不会发生再次重合。 当手动合闸于故障线路，而KK的，触点卡住或中间元件ZJ动作后，因其某种原因未复归，此时保护动作后跳闸时将起动TBJ（电流线圈有电流通过），TBJ起动后自保持（电压线圈接通）其常闭触点将合闸回路断开，使继电器不致发生多次重合。三、实验内容及方法三、实验内容及方法试验接线如图43。 1、合闸前，将电阻R2滑动头置于阻值最大的位置，即输出电流为零，同时接入继电器的线夹子不要碰到金属外壳。电秒
19、表暂不接入。直流回路注意正负极接法。将直流回路开关K1投入，检查各元件应无异常情况，指示灯XD应发亮。 2、ZJ保持状态检查用手按下中间元件ZJ衔铁于动作位置（即衔铁吸合），调整R2使流过ZJ电流线圈的电流为0.8倍额定电流，然后将手松开，观察ZJ动作情况；将结果填入下表。3、充电时间测定：（作此项实验时，电秒表、端子至继电器、端子的连线不接入）在额定电压、额定电流下投入K1，分别经15S、20S、25S再投入K2，观察中间元件ZJ动作情况（动作指ZJ衔铁受电磁力的作用而发生运动，即吸上或没吸上；保持指衔铁是否吸上），重复测定三次。注意：重复测定充电时间时，应先断开K1，后断开K2，以保证电容
20、在放电状态。将实验结果填入下表。 4、在额定电压、额定电流下，投入K1，充电60秒后，瞬时短路、两端子，使电容器放电，然后投入K2，观察ZJ动作情况，并作记录。 5、重合闸继电器动作时间整定将电秒表、端子与继电器、端子的连接线接入，先将K1、K3开关投入，给电容器充电25秒后，再投入K2，测重合闸动作时间，并将动作时间整定在0.5S。试验应重复三次，每次实测值与整定值比较，其误差不应超过0.1S。并作记录。五、注意事项五、注意事项电容器放电，瞬时短路、两端子时，注意端子号六、思考题六、思考题 1、试分析在下列情况下，重合闸装置的动作行为： 手动合闸10秒后线路出现故障； 手动合闸25秒后线路出
21、现故障； 线路上多次出现雷击故障（相当于每隔25秒出现一次暂时性故障）。 2、试在图63中加入重合闸后加速回路。 实验四 LCD-4型变压器差动继电器实验型变压器差动继电器实验 一、实验目的一、实验目的 1、了解LCD4 型差动保护的结构及工作原理 2、学习差动保护的调试方法 3、进一步熟悉常用仪器及设备的使用方法。二、差动保护简介二、差动保护简介 变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时它又是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电器保护。变压器有多种保护：瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、
22、过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护、阻抗保护、过负荷保护、过励磁保护和其它保护等。我们在本实验中着重介绍变压器的纵差动保护。 由于变压器的高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。差动保护能正确区分被保护元件区内、外的故障，并能瞬时切除保护区内的故障，因此它用于变压器反应线圈和引出线的相间短路及线圈匝间短路的主保护。差动保护装置为了获得保护动作的选择性，差动继电器CJ的动作电流必须大于差动回路中可能出现的最大不平衡电流。 LCD-4型变压器差动继电
23、器(以下简称继电器)，用于变压器差动保护线路中，作为主保护。继电器适用双绕组电力变压器和三绕组电力变压器，实现一侧至四侧制动，且能在20%50%变压器额定电流动作。 继电器采用嵌入式插拔结构。该继电器为整流型，其原理图见图1。 继电器由差动元件和瞬动元件两部分构成，差动元件由差动工作回路谐波制动回路，比率制动回路，直流比较回路所组成。差动回路是由差动工作回路和谐波制动回路串联构成。差动工作回路由变流器1LB、m型低通滤波器，它包括电感L1，电容器C1、C2；整流桥1BZ等组成，m型低通滤波器使50Hz及以下的分量顺利通过，100Hz谐波分量得到极大的抑制，其输出通过整流桥1BZ加到直流比较回路
24、，作为工作量，谐波制动回路由带气隙非常小的电抗变压器DKB、m型高通滤波器，整流桥2BZ所构成；其中m型高通滤波器是由电感L2、电容器C3、C4、C5所组成，实现使100Hz以上分量顺利通过，而对50Hz谐波分量极大的抑制，其输出通过整流桥2BZ加到直流比较回路作为制动量，其谐波制动量的大小通过电位器W2进行调整，为了和时间特性配合，通常希望把谐波制动系数调整在0.20.25之间，一般不希望制动太强，为了适应各种不同涌流波形，考虑到由于继电器灵敏度较高，而在三相涌流中有一相涌流的二次谐波很小的情况下不误动，故谐波制动回路通过端子17、19、21、23把其他两相的谐波量引来，通过整流桥5BZ，6
25、BZ来制动本相；而本相谐波制动量通过端子13、15引出来去制动其他两相，其三相接线图见图4-1。 比率制动回路由变流器2LB，3LB，整流桥3BZ、4BZ，稳压管1DWY、2DWY所组成。2LB、3LB带有中心抽头，其始端、末端分别接入两侧电流回路，中心轴头接到差回路，其输出接到整流桥3BZ，4BZ，作为制动量接到直流比较回路，稳压管1DWY，2DWY保证制动特性在56A下无制动作用，而大于56A时，才实现制动功能，保证在短路故障电流较小时，保证有较高的灵敏度。在两个稳压管后接在电阻R4、R5、R6，通过切换片1QP实现三种不同比率制动系数0.4、0.5、0.6。保证制动侧是按下列原则配制的：
26、 a. 单侧电源双绕组变压器：一侧制动，制动绕组接负荷侧； b. 双侧电源双绕组变压器：两侧制动，各接一侧电源； c. 单侧电源三绕组变压器：两侧制动，接于第一负荷和第二负荷侧； d. 多侧电源三绕组变压器：采用三侧或四侧制动。 由于每侧CT变比不一致所造成的二次额定电流不同，引起不平衡电流，它通过制造厂配套供给的专用自耦变流器进行补偿消除，在继电器内部没有设置平衡绕组和平衡抽头。 直流比较回路由环流电阻R7、R8，极化继电器JH整定电阻R9、R10、R11，微调电位器W1所组成。直流比较回路采用环流比较方式供电给极化继电器，使继电器在较小的功耗条件下，获得较高的灵敏度。通过切换片2QP切至不
27、同的电阻值，使继电器获得1、1.5、2、2.5四个不同整定值。 为防止在较高的短路电流水平时，由于CT饱和产生高次谐波量增加，产生极大的制动力矩而使差动元件拒动，设置了瞬动元件，它由C6，整流桥7BZ，电位器W3，密封中间继电器ZJ，稳压管3DWY、4DWY所组成。其定值大小通过电位器W3均匀调整，当短路电流达到410倍额定电流时，瞬动元件快速动作，稳压管3DWY4DWY是提高继电器返回系数用的。三三 试验接线及试验内容试验接线及试验内容 按图接线，注意调压器回零位。制动回路用量程为10/20A的电流表，差动回路用量程为5/10A的电流表，接入继电器带夹子的线不同回路按颜色区分。指导老师检查后
28、方可通电。1、动作值和返回值测量（、动作值和返回值测量（2.5A） 合开关K1、K2，缓慢调节ZOB2增大制动回路电流，当继电器正好动作（即信号灯恰好亮）时电流为继电器的动作电流值；反方向减小制动电流，当继电器返回（即信号灯恰好熄灭）时电流继电器的返回电流值，重复测量三组数据并记录到表一中，并计算返回系数（不小于0.4）。 2、比率制动特性、比率制动特性 合开关K1、K2，缓慢调节ZOB2增大制动回路电流，动作区制动区比率制动特性曲线至继电器恰好动作（即信号灯恰好亮）；此时保持差动电流不动，调节OB1增大制动电流至信号灯熄灭；再反方向调节ZOB1逐步减小制动电流，当信号恰好亮时对应的差动电流和
29、制动电流值即为比率制动特性曲线的拐点值并把电流值记入表二中。调ZOB2使差动电流为零，调节ZOB1使制动电流为6A，此时调节ZOB2，当信号灯恰好亮时的差动电流即为制动电流为6A时比率制动曲线上对应的继电器的动作值，调ZOB2使差动电流为零。以此方法，分别测量制动电流为7、8、9、10、11、12、13、14A时对应的差动电流值，并把相应数据计入表二中。并计算比率制动系数 ，根据测量数据绘出比率制动曲线。3、动作时间测量、动作时间测量 利用前面几次试验的经验，自己设计并画出测量动作时间的接线图，进行动作时间测量。画出接线图，记录测量数据。四、思考题四、思考题 1、简述变压器差动保护的原理；在保护中为什么要引入制动电流简述其作用。
