供配电工程实验修改本.doc

湖北理工学院实 验 报 告 课程名称： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 湖北理工学院电气学院实 验 报 告实验项目名称： 高低压电器认识 同组人： 实验时间： 2012.5.29五六节 实验室： K3-114、115 指导教师： 汤立刚 一、实验目的：熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。三、实验原理（一）高压熔断器（户内高压熔断器 ）熔断器是常用的一种简单的保护电器。当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。RN1和RN2型高压管式熔断器。RNl及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管、触座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。 （b）熔管剖面图（a）外形图 图1-1 RNl及RN2型熔断器结构图短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。 XRNT、XRNP型高压限流熔断器。XRNT、XRNP型高压限流熔断器结构如图1-2所示。（a）外形图 （b）剖面图图1-2 高压限流熔断器的结构图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。熔断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。熔丝熔断时，撞击器迅速弹出, 驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。（二）高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他电气设备检修工作的安全。图1-3所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。图1-3 GN8-10型高压隔离开关外形 图 1-4 ZN12-10型真空断路器结构图 （三）高压断路器（高压真空断路器）高压断路器是具有完善的灭弧装置的高压开关电器。用来通断负荷电流；短路故障时，在保护装置作用下自动跳闸。按采用的灭弧介质分，有油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-4所示。开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度。（四）高压开关柜（ 手车式高压开关柜）高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备。将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。如图1-5所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。（a）外形图 （b）内部剖面图图1-5 KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图（五）低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。1、低压熔断器（1）RM10系列熔断器结构如图1-6所示。当短路电流通过时，熔片窄部先熔断，使熔管内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。 （a）外形图 （b）熔片图 图1-6 RM10系列熔断器结构图（2）有填料密闭管式熔断器。以RT0型为例，其外形及内部结构如图1-7所示。RT0熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂。熔体变截面小孔可使熔体在短路电流通过时熔断，将长弧分割为多段短弧；引燃栅具有等电位作用，使粗弧分细；电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧。（a）熔体 （b）外形图 图1-7 RT0低压熔断器结构图 2低压断路器（1）图1-8为DZ20系列塑料外壳式低压断路器的结构图。其主要特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。 1-8 DZ20型塑料外壳式低压断路器 （2）图1-9是DW15型低压断路器的外形图和内部结构图。由触头系统、操作机构和脱扣器系统组成。灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。脱扣系统有过负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。图1-9 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图 3低压开关柜低压开关柜的种类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式。图1-10和图1-11所示分别为GGD固定式低压开关柜、GCS抽出式低压开关柜（PC柜）外形图。 图1-10 GGD固定式低压开关柜外形图 图1-11 GCS型低压抽出式开关柜外形图四、实验预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤在实验条件具备的情况下，通过拆装、操作，熟悉电器设备结构、原理、工作特性等。在实验条件不具备的情况下，组织参观工厂、发电厂或变电站，对主接线、变压器及各种电气设备有一个直观的了解。包括：电厂的生产过程、电厂各主要厂房布置情况、机组运行情况、热力系统类型及构成、升压站主接线、电力设备结构及布置；变电站一次及二次系统；工厂供配电系统的构成等。六、思考题1、电弧对电气设备的安全运行有哪些影响?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?其中最常用、最基本的灭弧方法是什么?2、比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意哪些事项？指导教师批阅及成绩指导教师签名： 年 月 日实 验 报 告实验项目名称： 继电器的结构和特性试验 同组人： 实验时间： 2012.6.5五六节 实验室： K2-414 指导教师： 汤立刚 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、信号继电器等的构成原理。3）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。4）继电器与电力系统继电保护的关系非常密切，测量继电器的基本特性，可对今后做继电保护调试和整定计算打下良好基础。二、实验主要仪器与设备LHDJZ-型电气自动化及继电保护综合试验台、TQDB-继电保护及变电站综合自动化仿真培训系统。三、实验原理 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。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。电磁型电流继电器IKA34Fa56127 图2-1 DL系列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，它由固定触点1、可动触点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 ，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，从而使继电器触点闭合。电磁力Fe与磁通 的 平方成正比，即 分析表明，电磁转矩Me 等于电磁力Fe与转动舌片力臂的乘积，即 （2-1）式中， K2 为与磁阻RC、线圈匝数NKA和转动舌片力臂lKA有关的一个系数。为了使继电器动作（衔铁吸持，触点闭合），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： （2-2）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： （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d。继电器的返回条件是： （2-4）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： （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。反应电流增大而动作的继电器IOPIre，因而Kre1。对于不同结构的继电器，Kre不相同，且在0.10.98这个相当大的范围内变化。四、预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，掌握实验的原理及方法，了解实验操作及所用仪器的使用方法，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤 1、电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。实验电路原理图如图2-2所示：A220VKA+-RTY130W 5A 2A图2-2 电流继电器动作电流值测试实验原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为1A，使调压器输出指示为0V，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。（2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮），再合上单相电源开关和直流电源开关。（3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。（4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑下降，记下继电器返回时（指示灯XD1灭）的最大电流值，即为返回值。（5）重复步骤（2）至（4），测三组数据。 （6）实验完成后，使调压器输出为0V，断开所有电源开关。（7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。（8）计算整定值的误差、变差及返回系数。误差 动作最小值整定值 整定值变差 动作最大值动作最小值 动作平均值 100%返回系数返回平均值动作平均值表2-1 电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表动作值/A返回值/A13.032.7523.052.8033.022.84平均值3.022.80误差1.67%整定值Izd3.0变差0.10%返回系数0.93 2、电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2-3所示：220VKABK停止A多功能表启动TY1图2-3 电流继电器动作时间测试实验电路原理图实验步骤如下：（1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的“输出2”和“公共线”，将开关BK的一条支路接在多功能表的“输入1”和“公共线”，使调压器输出为0V，将电流继电器动作值整定为1.2A，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。（2）检查线路无误后，先合上三相电源开关，再合上单相电源开关。（3）打开多功能表电源开关，使用其时间测量功能（对应“时间”指示灯亮），工作方式选择开关置“连续”位置，按“清零”按钮使多功能表显示清零。（4）慢慢调节调压器使其输出电压匀速升高，使加入继电器的电流为1.2A。（5）先拉开刀闸（BK），复位多功能表，使其显示为零，然后再迅速合上BK，多功能表显示的时间即为动作时间，将时间测量值记录于表2-2中。（6）重复步骤（5）的过程，测三组数据，计算平均值，结果填入表2-2中。表2-2 电流继电器动作时间测试实验数据记录表I3.1A3.6A4.2A123平均123平均123平均T/ms0.12