11级三本 继电保护与电力自动化实验指导书

1、 浙江高自成套设备有限公司浙江高校自动化技术研究所实验指导书JBZ-电力自动化及继电保护实验装置目录：目录：实验1：电磁型电流继电器特性实验实验2：电磁型电压继电器特性实验实3：JSS48A-S时间继电器特性实验实验4：中间继电器特性实验实验5：信号继电器实验实验6：线路的定时限过电流保护实验实验 1 电磁型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. 熟悉常用电流继电器3.学会调整，测量电磁型继电器的动作值，返回值和返回系数。4.测量电磁型继电器的时间特性。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

2、继电器按所反应的物理量的不同可分为电量和非电量的两种，属于非电量的有瓦斯继电器，速度继电器。反应电量的种类比较多，一般分类如下：a.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。b.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；c.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。d.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。2.常用电流继电器的构成原理DL-30系列电磁型电流继电器常用于电机、变压器和输电线路的过负荷和短路保护中，作为起动元件,只有它首

3、先反应出电流的剧增,由它再起动和传递到保护环节、直至触发断路器跳闸，将故障部分从系统中切除。通过实验对电流继电器的特性、接线方式和整定都有明确的认识。DL-30系列电磁型电流继电器的主要产品有DL-31、DL-32、DL-33、DL-34等。本实验所用的电流继电器为DL-31，最大整定电流为6A、整定电流范围为1.56A。该继电器为磁电式，瞬时动作，磁系统有两个线圈，可根据需要串联或并联，故改变接线方式可使继电器整定范围变化一倍。继电器名牌的刻度值及额定值对于电流继电器是线圈串联的值（以安培为单位），拨动刻度的指针，即可改变继电器的动作值。（原理是改变游丝的反作用力矩）。继电器的动作是这样的：

4、当电流值升至整定值或大于整定值时，继电器动作，动合触点闭合，动断触点断开。当电流降低到0.8倍整定值时，继电器就返回，动合触点断开，动断触点闭合。DL-31型电流继电器内部接线如图1-1所示。 图1-1 DL-31型电流继电器接线图DL-31型电流继电器，按整定值的范围的误差有：每一整定值的误差不大于±6%。继电器刻度极限误差不大于6%。动作值的离散度（变差）不大于6%。对于DL-31、DL-32、DL-33、DL-34型电流继电器的返回系数不小于0.8，最大整定电流为200A的电流继电器的返回系数不小于0.7。在1.1倍动作值时，动作时间不大于0.12S；在2倍动作值时，动作时间不

5、大于0.04S。三、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。实验电路原理如图1-3所示。 11 HL1 开关模拟TA 单相调压器A KA220V N图1-3 电流继电器特性实验原理图实验步骤如下：1. 整定继电器动作值，按图1-3接线，调压器输出指示为0V。2. 检查线路正确后，合上电源开关。3. 调节调压器使电流值缓慢升高，记下继电器动作（指示灯HL1亮）时的电流值，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HL1灭）最大电流值，即为返回值。5. 测三组数据，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。6.

6、计算整定值的误差、变差及返回系数7. 将结果填入表1-1中表1-1 动作值，返回值测试线圈接法动作值返回值线圈串联123平均值误 差整定值 变 差返回系数线圈并联123平均值误 差整定值 变 差返回系数四、注意事项1.正确联接电流继电器电流线圈、电压继电器电压线圈的两种联接方式，并明确不同联接时的整定范围。2.电流继电器的电流线圈只允许短时间通入大电流。五、思考题1.电磁型电流继电器和电压继电器在结构上有什么异同点？2.如何调整电流继电器、电压继电器的返回系数？3.DL型电流继电器的动作电流的调整方法有哪几种？实验2 电磁型电压继电器特性实验一、实验目的1.了解继电器基本分类、方法及其结构。2

7、. 熟悉常用电压继电器。3.学会调整，测量电磁型继电器的动作值，返回值和返回系数。4.测量电磁型继电器的时间特性。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和非电量的两种，属于非电量的有瓦斯继电器，速度继电器。反应电量的种类比较多，一般分类如下：a.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。b.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；c.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。d.近年来

8、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。2.常用电压继电器的构成原理常用的电磁式电压继电器的结构和原理，与电磁式电流继电器极为类似，只是电压继电器的线圈为电压线圈，有过电压继电器和欠电压继电器，多作成低电压(欠电压)继电器。低电压继电器的动作电压Uop，为其线圈上的使继电器动作的最高电压；其返回电压Ure，为其线圈上的使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压。低电压的返回系数KreUreUop1，其值越接近1，说明继电器越灵敏，一般为1.25。过电压的返回系数KreUreUop1，其值越接近1，说明继电器越灵敏。本实验用DY-32型电压继电

9、器(60V)，其内部接线如图1-2所示。图1-2 DY-32型电压继电器接线图三、电压继电器特性实验电压继电器动作、返回电压值测试实验（以过电压继电器为例）。实验原理图如下图1-4所示。(模拟PT)单相调压器11AVA HL1 开关A KV220V N图1-4 电压继电器特性实验原理图实验步骤如下：1. 整定继电器动作值，按图1-4接线，调压器输出指示为0V。2. 检查线路正确后，合上电源开关；3. 调整调压器使电压缓慢升高，记下继电器动作（指示灯HL1亮）时的电压值，即为动作值；4. 继电器动作后，再调节调压器使电压缓慢下降，记下继电器返回（指示灯HL1灭）时的电压值，即为继电器的返回值；5

10、. 测三组数据，分别计算动作值和返回值的平均值，即为过电压继电器的动作值和返回值；6. 计算整定值的误差、变差及返回系数；7. 结果填入表1-2中 表1-2 动作值，返回值测试 动作值 返回值 1 2 3 平均值 误差整定值四、注意事项1.正确联接电流继电器电流线圈、电压继电器电压线圈的两种联接方式，并明确不同联接时的整定范围。2.电流继电器的电流线圈只允许短时间通入大电流。五、思考题1.过电压继电器和欠电压继电器有何区别？实验3 时间继电器特性实验一、实验目的1.熟悉常用时间继电器2.学会调整、测量电磁型继电器的动作值。3.测量电磁型继电器的时间特性。二、常用时间继电器1. 时间继电器在电路

11、中起着控制动作时间的作用。对时间继电器的要求是时间的准确性，而且动作时间不应随操作电压在运行中可能的波动而改变。它通常都有延时吸合触头和延时释放触头,有些型号的时间继电器还兼有瞬时闭合与瞬时分断触头。无论是吸合延时还是释放延时继电器，在电力继电保护回路中常用作时限元件获得延时动作来实现自动控制功效。时间继电器的电磁系统不要求很高的返回系数，因为继电器的返回是由保护装置启动机构将其线圈上的电压全部撤除来完成的。本实验使用的是JS14S数显型时间继电器,它采用了大规模集成电路，LED数字显示，数字开关预置。该时间继电器设定方便、精度高、延时范围大、输出容量大、功耗低、无机械磨损，故工作稳定可靠。它

12、的端子接线图如 图2-1所示。 复零键暂停键 图2-1 JS14S接线端子示意图JS14S数显型时间继电器的主要技术参数:(l)额定工作电压：AC220V的85%110%，50HZ；(2)延时控制精度：交流频率精度0.05秒；(3)触头与容量：AC220V,3A；DC28V,6A(阻性)。JS14S使用说明(l)把数字开关及时段开关预置在所需的控制时间位置，接通电源，此时数显将从零开始计时，当到达所预置的时间时，延时触点动作实现转换，数显保持此刻的时间显示，实现定时控制。(2)复零功能可作断开延时使用，即在任意时刻接通复零键(按动)，延时触点将回复到初始位置，断开后(释放复零键)，数显从O开始

13、计时。利用此功能，将复零端子接外控触点也可以实现断开延时。(3)在任意时刻接通暂停键，计时暂停，显示将保持此刻的时间，断开后再继续计时。利用此功能可作累时器使用。(4)在强电场环境中使用，并且复零及暂停键的引线较长时，应使用屏蔽线，以防电磁 干扰而影响继电器的正常工作。(5)复零及暂停端子不允许(切勿)施接电压三、实验内容1.时间继电器特性测试实验 实验原理接线图如图2-4所示。图2-4时间继电器特性测试实验原理图实验步骤如下：1.按图接好线路，调整时间整定值，将静触点时间整定指针对准一刻度中心位置。2.合上QS2，记录电秒表显示的读数，然后复位。3.测量3次，取平均值，结果填入表2.1。且整

14、定后第一次动作时间测量不计入测量结果中；4.计算动作时间误差。表2.1 时间继电器动作时间测试整定值123平均误差变差T四、注意事项1. 时间继电器的复位键和暂停键的端子都切不可接入电压。2. 2.电源引入端子A(B、C)是指从三相电源出线端子上引出A，也可以引出B或C,即220V单相电源。不可误接成380V! 或将A、B、C接在一起！实验4中间继电器特性实验一、实验目的1.熟悉常用中间继电器2.学会中间继电器质检试验方法。二、常用中间继电器简介1.中间继电器 是传输或转换信号的一种中继电器元件，它作为辅助继电器，用于各种保护线路和一些控制线路中，以增加主保护继电器或主控制继电器的触点的数量或

15、容量，来实现-点控制多点、以小功率控制大容量等目的。中间继电器实质上是一种电压继电器，但它的数量多且容量大。为保证在操作电源电压降低时中间继电器仍能可靠地动作，因此中间继电器的可靠动作电压只要达到额定电压的70%即可，瞬动式时间继电器的固有动作时间不应大于0.05秒。本实验使用的是DZ15Q型中间继电器。它的结构和工作原理是这样的：山形导磁体由磁 轭与园柱铁心组成，其铁芯上装有线圈。平板衔铁借助磷青铜薄弯板与磁轭板铰链。动、静接触系统分别固定于衔铁与磁轭扳上。当加电压于线圈两端时，衔铁向吸合位置运动，同时改变触点的状态(动合触点闭合)。断开线圈电压(或降低电压至返回值)时，衔铁在拉力弹簧和接触

16、片的反作用力下返回到原始位置，同时触点恢复正常状态(动断触点闭合)。DZl50Q型中间继电器有两对动合和两对动断触点。内部接线如图2-2所示。图2-2 DZ-I5Q型中间继电器接线图(背视)DZ-15Q型中间继电器通常用在保护装置的出口回路中，用来接通断路器的跳闸回路，因此又称为出口继电器(包括所有DZ系列)。它必须满足继电保护的基本要求：即选择性、速动性、灵敏性、可靠性。本实验通过质捡试验-测量动作的最小电压及额定电压下的动作状态，以检验中间继电器的基本特性。DZ15Q型中间继电器的主要技术数据如下(可供实验测试对照)：(1) 电磁线圈额定电压AC220。(2) 动作电压: 不小于70%额定

17、电压。(3) 返回电压：不小于3%额定电压。(4) 动作时间：不大于O.045(s)(在额定电压条件下)。(5)功率消耗：不大于7W(在额定电压下)。.三、实验内容2.中间继电器特性测试实验实验原理接线图如图2-5所示。测量中间继电器动作的奏效电压（动作值）和在额定电压下的可靠性。图2-5中间继电器特性测试实验原理图实验步骤如下：1.调压器输出指示为0V，按图2-5接线，检查线路正确后，合上电源开关；2.调整调压器使电压缓慢升高，记下继电器动作（指示灯HD1亮，HD2灭）时的电压值，即为动作值；3.继续调节调压器直至额定电压220V，断开电源开关，再闭合电源开关，观察灯HD1、HD2的状态。3

18、. 重复步骤2、3的操作连续三次，对照主要技术参数，检验中间继电器的动作值和可靠性，得出实验结论。四、注意事项1.DZ-l5Q型中间继电器和DX-31A信号继电器的电磁线圈均为电压型，接线时应注意它们线圈的端子和接法。2.分清中间继电器和信号继电器的触点端子,切不可接错。3.电源引入端子A(B、C)是指从三相电源出线端子上引出A，也可以引出B或C,即220V单相电源。不可误接成380V! 或将A、B、C接在一起！五、思考题l.试说明中间继电器在继电保护装置中的作用？2试计算出中间继电器动作值是否满足技术参数规定的指标?3详细描述多种继电器配合实验的动作关系和返回关系。实验5信号继电器特性实验一

19、、实验目的1.熟悉常用时间继电器、中间继电器和信号继电器等。2.学会信号继电器的质检试验方法。二、常用信号继电器简介1 信号继电器 用于继电保护装置和自动装置或个别元件动作后的信号指示。它的系列产品有DX-31A、DX-31B、DX-32A、DX-32B。继电器为嵌入式安装磁电式信号继电器。它由铁芯、线圈、衔铁、接点系统、指示系统、插头座、外壳等几部分组成。当线圈通电时，衔铁被吸引，信号掉牌（指示灯亮）且接点闭合。失去电源时，有的需要手动复归，有的电动复归。信号继电器有电压动作和电流动作两种。本实验使用的是DX-31A型信号继电器，它的内部接线如图2-3所示。图2-3 DX-31A型信号继电器

20、接线图(背视)对于信号继电器的技术要求是:灵敏性、可靠性。为此，它有以下几个主要技术参数：(1)继电器的动作值：电压工作绕组不超过70%额定电；(电流型工作绕组不超过80%额定电流。)(2)电压保持绕组的保持电压不大于80%额定保持电压(对DX-32A、DX-32B型信号继电器)。(3)继电器衔铁活动部分应在不小于5%额定值下可靠返回。.通过信号继电器特性实验，检测继电器的灵敏性和可靠性。三、实验内容1. 信号继电器特性测试实验 图2-6信号继电器特性测试实验原理图实验原理接线图如图2-6所示。实验步骤如下：1. 调压器输出指示为0V，按图2-6接线，检查线路正确后，合上电源开关；2. 调节调

21、压器直至额定电压220V，断开电源开关，再闭合电源开关，观察灯HD1是否亮和信号继电器显示是否动作（信号钮跳起）。断开电源开关，复位信号继电动作显示器（掀下）。再闭合电源开关，再观察灯HD1和信号继电器显示器的状态。3. 重复步骤2的操作三次，试验信号继电器的灵敏性和可靠性。4. 断开电源开关，把灯HD1的联线接到信号继电器的另一对触点上，重复步骤1、2、3的操作，检验这一对触点。4.多种继电器配合实验实验要求：使用电压继电器，时间继电器，信号继电器，中间继电器构成一个过电压保护机构，要求当电压继电器动作后，启动时间继电器延时经过一定时间后，启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸。实验步骤为

22、：1.根据所给继电器，自行拟定一个完整的过电压保护实验原理接线图。2. 接线图经过老师审查合格后进行下列实验。3. 逐步加电压，仔细观察各种继电器的动作关系.4. 逐步减电压，仔细观察各种继电器的返回关系.四、注意事项1.DZ-l5Q型中间继电器和DX-31A信号继电器的电磁线圈均为电压型，接线时应注意它们线圈的端子和接法。2.分清中间继电器和信号继电器的触点端子,切不可接错。3.电源引入端子A(B、C)是指从三相电源出线端子上引出A，也可以引出B或C,即220V单相电源。不可误接成380V! 或将A、B、C接在一起！五、思考题l.信号继电器在继电保护装置中的作用？2信号继电器试验结果其动作值

23、是否满足技术参数规定的指标?3.详细描述多种继电器配合实验的动作关系和返回关系。实验6 线路的定时限过电流保护实验一、实验目的1. 掌握定时限过电流保护的整定原则与方法；2. 明确定时限保护装置中信号继电器、中间继电器的应用与作用；3. 理解供配电系统中组成的定时限过电流保护线路及其保护原理；4. 学会自我设计电路原理图，并分析判断运行结果的正确性。二、定时限过电流保护简要说明电力系统的发电机、变压器和线路等电气元件发生故障时，将产生很大的短路电流，而且，故障点距离电源愈近，短路电流愈大。所以，继电保护装置根据故障电流大小而动作的电流继电器和其他电器元件构成过电流保护和速断保护。当故障电流超过

24、它们的整定值时,保护装置就动作，使断路器跳闸，将故障从系统中切除。其中常用的一种是过电流保护就是定时限过电流保护。定时限保护是指继电保护的动作时间(时限)固定不变，与故障电流的大小无关。定时限保护的时限由时间继电器获得的，它的时限根据保护要求来整定。定时限过电流保护一般采用两段式保护。通常由电磁型电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器构成。实际电力运行中的变压器定时限过电流保护与线路定时限过电流保护的原理接线如图3-1所示。在图3-1中，继电器l、2、3、7构成无时限过电流保护，继电器4、5、6、8构成定时限保护。电流继电器作为起动元件，首先反映出电流的剧增。当过载时，LH(TA)二次

25、电流I2大于继电器动作电流时，首先继电器4或5动作，其次6动作，在整定的时限后8动作，发出信号的同时，最后动作于断路器的跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸，切断故障。当发生短路时，LH(TA)二次电流I2大于继电器动作电流时，继电器1或2动作，接着3 动作；然后7动作发出信号同时动作于断路器跳闸线圈TQ、断路器QD跳闸、切除故障。本实验拟定为两级定时限过电流保护，其简化原理示意图(只示意继电器动作顺序)如图3-2所示。从图3-2可以看出其保护原理和保护组成的环节所用的继电器基本上是相同的。QFYR图3-1 定时限过电流保护原理接线图 1、2、4、5为电磁型电流继电器；3为中间继电器;6为时间继电器；

26、7、8为信号继电器；9、10为跳闸连接片；11为电流试验端子YR2YR1I.>I KA1 KT1 KS1 KM1 KA2 KT2 KS2 KM2 QF1 WL1 QF2 d WL2 图3-2 两级定时限过电流保护简化示意图三、实验内容l. 在没有对实验台供电的前提下，按图3-3正确连接实验电路，并反复检查是否接线有误。2. 核查单相调压器置“0”输出位置。模拟WL1阻抗的RP1调至较小值(逆时针方向调节，但不要调到底，约RP1值的1/31/4)，而模拟WL2阻抗的RP2则调至较大值(顺时针方向调节，约RP2值的2/33/4)。3. 闭合总电源开关，按起动按钮，对实验装置台供电。调节单相调压器，使电流表通过的电流为2A，此电流假定为通过电流继电器KA1和KA2的最大负荷电流 ILmax，按停止供电按钮断电。计算最大负荷电流公式为 ILmax=（Kw/Ki）ILmax，其中Kw-为电流继电器KA1和KA2的结线系数。接线系数有三种情况：两相两继电器式结线属相电流结线。在一次电路发生任何相间短路时，K