电力系统实验指导书

导读:电力系统继电保护原理实验指导书,以确定电力系统是否发生故障和不正常工作情况,电力系统正常运行时,当电力系统发生故障时,二、电磁型电压、电流继电器特性实验,(一)实验目的,5.了解多种继电器配合实验,继电器是电力系统常规继电保护的主要元件,近年来电力系统中已大量使用微机保护,电力系统继电保护原理实验指导书继电保护的构成方式虽然很多,但一般均由测量回路、逻辑回路和执行回路三部分组成,其方框图如图1

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电力系统继电保护原理实验指导书

继电保护的构成方式虽然很多,但一般均由测量回路、逻辑回路和执行回路三部分组成,其方框图如图1-1所示,测量回路1的作用是测量被保护设备物理量(如电流、电压、功率方向)的变化,以确定电力系统是否发生故障和不正常工作情况,然后输出相应的讯号至逻辑回路。逻辑回路2的作用是根据测量回路的输出讯号进行逻辑判断,以确定是否向执行回路发出相应的讯号。执行回路3的作用是根据逻辑回路的判断执行保护的任务,跳闸或发出信号。

被测物理量

测量 回路 逻辑 回路 执行 回路 跳闸或信号

图1-1 继电保护的方框图

现以电磁型过电流保护为例来说明继电保护装置的组成和作用原理。 图1-2示出其单相原理图。电力系统正常运行时,测量回路(电流继电器KA的线圈回路)流过的是负荷电流,继电器KA的接点不闭合,没有输出讯号至逻辑回路(时间继电器KT的线圈回路),断路器不会跳闸。当电力系统发生故障时,测量回路电流增大,电流继电器KA的接点闭合,接通逻辑回路,经逻辑判断(此电路为延时判断)后,时间继电器的接点闭合,接通执行回路(信号继电器KS的线圈),经过中间继电器KM使断路器跳闸。

图1-2 电磁型线路过电流保护的单相原理图

KA KT KS KM QF

TQ QF 发信号

由图1-2可以看到:

(1) 电磁型继电保护是由若干个不同功能的继电器组合而成的。例如,

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用电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器可以组合成电流保护,用电流、低压、时间、中间、信号等继电器可以组合成低压闭锁过流保护。同样,用阻抗继电器、差动继电器和时间、中间、信号等继电器的组合,可构成距离保护、差动保护等。

(2) 所有电磁型继电器都具有可动的接点,继电器是否动作,容易看到,易于理解接受。

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二、电磁型电压、电流继电器特性实验

(一)实验目的

1. 了解继电器基本分类方法及其结构;

2. 熟悉几种常用继电器,如电流继电器、电压继电器、时间继电器、

中间继电器、信号继电器等;

3. 学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值,并计算返回系数; 4. 测量电磁型继电器的时间特性; 5. 了解多种继电器配合实验。

(二)继电器的类型与认识

继电器是电力系统常规继电保护的主要元件,它的种类繁多,原理与作用各异。

1.继电器的分类

继电器按所反应的物理量的不同可分为电量与非电量的两种,属于非电量的有瓦斯继电器、速度继电器等,反应电量的种类比较多,一般分类如下:

(1) 按动作原理可分为:电磁型、感应型、整流型、晶体管型、微机型等;

(2) 按继电器所反应的电量性质可分为电流继电器、电压继电器、功率继电器、阻抗继电器、频率继电器等;

(3) 按继电器的作用可分为起动动作继电器、中间继电器、时间继电器、信号继电器等。

近年来电力系统中已大量使用微机保护,整流型和晶体管型继电器以及感应型,电磁型继电器使用量已有减少。

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2.电磁型继电器的构成原理

继电保护中常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、信号继电器、阻抗继电器、功率方向继电器、差动继电器等。下面仅就常用的电磁型继电器的构成及原理作简要介绍。

(1) 电磁型电流继电器

电磁型继电器的典型代表是电磁型电流继电器,它既是实现电流保护的基本元件,也是反应故障电流增大而自动动作的一种电器。

下面通过对电磁型电流继电器的分析,来说明一般电磁型继电器的工作原理和特性。图2-1为DL系列电流继电器的结构图,它由固定接点1、可动接点2、线圈3、铁心4、弹簧5、转动舌片6、止挡7所组成。

当线圈中通过电流IKA 时,铁心中产生磁通Φ ,它 通过由铁心、空气隙和转动舌片组成的磁路,将舌片磁化,产生电磁力Fe,形成一对力偶。由这对力偶所形成的电磁转矩,将使转动舌片按磁阻减小的方向(即顺时针方向)转动,从而使继电器接点闭合。电磁力Fe与磁通Φ 的 平方成正比,即

Fe?K1Φ2

其中 ? =IKANKARC 所以

? 5 IKA 4 1 2 7 6 3

Fe?K1IKANKA22RC2

? 式中,NKA —─ 继电器线圈匝数;

图2-1 DL系列电流继电器

RC—─

磁通Φ 所经过的磁路的磁阻。

电磁转矩Me 等于电磁力Fe与转动舌片力臂lKA的乘积,即

M?FelKA?K1lKANKA2Rc2eIKA?K2IKA22 (2-1)

式中,K2?K1lKANKAR2C2— 与磁阻、线圈匝数和转动舌片力臂有关的一个系数。

从式(2-1)可知,作用于转动舌片上的电磁矩与继电器线圈中的电流IKA

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的平方成正比,因此,Me不随电流的方向而变化,所以,电磁型结构可以制造成交流或直流继电器。除电流继电器之外,应用电磁型结构的还有电压继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器。

为了使继电器动作(衔铁吸持,接点闭合),它的平均电磁力矩Me必须大于弹簧及摩擦的反抗力矩之和(Ms+M)。所以由式(2-1)得到继电器的动作条件是:

Me?lKAK1NKA2RC2IKA?M2S?M (2-2)

当IKA达到一定值后,上式即能成立,继电器动作。能使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流,用IOP表示,在式(2-2)中用IOP代替IKA并取等号,移项后得:

IOP?RCNKAMS?MK1lKA (2-3)

从式(2-3)可见,IOP可用下列方法来调整: (1) 改变继电器线圈的匝数NKA; (2) 改变弹簧的反作用力矩Ms; (3) 改变能引起磁阻RC变化的气隙?。

当 IKA减小时,已经动作的继电器在弹簧力的作用下会返回到起始位置。为使继电器返回,弹簧的作用力矩M?s必须大于电磁力矩M?e及摩擦的作用力矩M?。继电器的返回条件是:

??Me??M??K2?lKAMSNKA?2RC22IKA?M? (2-4)

当 IKA减小到一定数值时,上式即能成立,继电器返回。能使继电器返回的最大电流称为继电器的返回电流,并以Ire表之。在式(2-4)中,用Ire代替IKA并取等号且移项后得:

Ire??RCNKA??MS?M???lKAK2 (2-5)

返回电流Ire与动作电流IOP的比值称为返回系数Kre,即Kre=Ire/IOP。反

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