方向阻抗继电器特性实验报告

1、实验三方向阻抗继电器特性实验实验目的熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性。测量方向阻抗继电器的静态Z广f (p)特性，求取最大灵敏角。测量方向阻抗继电器的静态广=f(I )特性，求取最小精工电流。purLZ-21型方向阻抗继电器简介LZ-21型方向阻抗继电器构成原理及整定方法距离保护能否正确动作，取决于保护能否正确地测量从短路点到保护安装处 的阻抗，并使该阻抗与整定阻抗比较，这个任务由阻抗继电器来完成。阻抗继电器的构成原理可以用图3-1来说明。图中，若K点三相短路，短路 电流为1火，由PT回路和CT回路引至比较电路的电压分别为测量电压彻和整定电压U，那么setU =

2、1 I Z =1 I Z (3-1)m n n k k n n m mPT YBPT YB式中：npT、nYB电压互感器和电压变换器的变比；ZK一母线至短路点的短路阻抗。当认为比较回路的阻抗无穷大时，则：U = I Z = I Z （3-2） set n KI n m I式中：Z人为给定的模拟阻抗。YB图3-1阻抗继电器的构成原理说明图1比较电路2输出比较式(3-1)和式(3-2)可见，若假设 npT -n% = ncT，则短路时，由于线路上流过同一电 流ik，因此在比较电路上比较U和U：的大小， 就等于比较Z和Z的大小。如果U U，则表 I mm set明Zm Z，保护应不动作；如果Um U

3、，则表 明Zm Z，保护应动作。阻抗继电器就是根据这一原理工作的。电抗变压器DKB的副方电势E与原方电流I成线性关系，即E = K I , K212 I 1 I是一个具有阻抗量纲的量，当改变DKB原方绕组的匝数或其它参数时，可以改 变K的大小。电抗变压器的K值即为模拟阻抗z。III在图3-1中，若在保护范围的末端发生短路，即Zk = Z9，那么比较电路将处于临界动作状态，即U = U,这时由式（3-1）和式（3-2）可得 m set1 I Z = I Zn n K set nK IZ = pt yb Z = KZ = （3-3）set n I u I k式中 K = -=。PT YB式（3-3

4、）表明，整定阻抗Zset是一个与DKB的模拟阻抗Z和电压变换器YB 的变比有关的阻抗。当调节dKb原方绕组的匝数和调节nYB的大小时，可以得 到不同的整定阻抗值。例如：当npT=1，nCT=1，Z=2Q时，若要整定阻抗为Z优20。， 则YB抽头可选10匝。2）LZ-21型方向阻抗继电器原理图分析图3-2为其原理接线图。由CT引入的电流L =乙接于电抗变压器DKBCT* DKB *14JYB69 QXT111023的原方端子1、2、3、4。在它的副方，得到正比于原方电流的电压，图3-2 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图DKB的原方有几个抽头，当改变抽头位置时，即可改变弓值。由PT引入的电压U

5、pT = Um接于电压变换器YB的原方端子5、6、7,用于引入电压UA、U B、U C， PTYB副方每一定匝数就有一个抽头，改变抽头的位置即可改变%b，也可改变Z*t的大小。JJ为具有方向性的直流继电器（又称极化继电器）。端子9、10、11为 极化继电器触点桥的输出。端子12、13、14为继电器I、II段切换的触点。当 12、13连通时，I段接通。当12、14连通时，II段接通。LZ-21型方向阻抗继电器面板上有压板Y用于调整最大灵敏角。3）LZ-21阻抗继电器比相电路分析LZ-21阻抗继电器执行元件的环形整形比相电路，如图3-3（a）所示，它实 际是一相敏整流电流，其输入端分别接入比相的两

6、电气量UC、UD，输出电压Umn 平均值的大小和极性与输入端电压UC、UD的相位有关。为了提高比相回路的输 出电压，在二极管支路中串入相同的电阻r1r4，适当选取它们的电阻值，有利 于提高继电器的动作速度。滤波电容C1C4，是为了滤去交流分量，以防止执行 元件抖动，保证阻抗继电器动作特性圆的边界明确，同时提高了继电器的灵敏度， 电容C的数值，也要适当选取。这一电路的等效电路如图 3-3所示，图中E = U + U，E = U - U。112212蹄2任*站以4D11 R1K1K1K1K1K n1m1KD41KD21R2R1D2R3图3-3用极化继电器作执行元件的环形整流比相回路（a）原理图 （

7、b）等效电路 TOC o 1-5 h z 正半周时，E和E：分别产生电流I和七，并分别通过电阻RJJ1和RJJ2；负 半周时，鸟和鸟分别产生电流I；和12：并分别通过电阻RJJ2和R；输出电压 为：121u = R（i - i；） + R（i，一i ）mn JJ 1 12 JJ 2 12相敏整流电路输出电压U平均值的大小和极性与输入端电压U 、U的相mnC D位有关。图中U和U同相，U与U同相。U和U之间的相位。变化时，输 1 CD 2C D出电压平均值的大小和极性变化情况的分析，可参阅有关资料。 mn由分析可知，环形整流比相回路与两比相电气量相位角0之间的关系如图3-4所示，由图可见，当0=

8、0。时，U .为正最大值；当9=90时，U =0； mn-pjmn-pj当0=180。时，U .为负最大值。显然，输出电压平均值为正值的比相角0的范 mn-pj围是：-90 色也 90此式满足LZ-21型方向阻抗继电器对比相回路动作条件的要求。图3-4环形整流比相电路输出电压平均值U皿pj与比相角0的关系曲线3 .实验内容1）整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整前述可知，当方向阻抗继电器处在临界动作状态时，推证的整定阻抗表达式 如式（2-8）所示，显然，阻抗继电器的整定与LZ-21中的电抗变压器DKB的模 拟阻抗Z电压变换器YB的变比n质 电压互感器变比npT和电流互感器nCT有 关。例如

9、，若要求整定阻抗为Zg=15。，当npT=100，nCT=20，Z;=2Q （即DKB 原方匝数为20匝时），则n = 15，即上=0.67。也就是说电压变换器YB副方 nYB线圈匝数是原方匝数的67%，这时插头应插入60、5、2三个位置，如图3-5所 示。（a） YB整定板示意图（b） YB副方线圈内部接线图3-5 LZ-21型阻抗继电器整定面板说明图整定值整定和调整实验的步骤如下:（1）要求阻抗继电器阻抗整定值为Zs广5。，实验时设npT=1, nCT=1,检查 电抗变压器DKB原方匝数应为16匝。（Z=1.6。）（2）计算电压变换器YB的变比n =，YB副方线圈对应的匝数为原方yb 1.

10、6匝数的32%。（3）在参考图3-1阻抗继电器面板上选择20匝、10匝，2匝插孔插入螺钉。表3-1 DKB最小整定阻抗范围与原方线圈对应接线最小整定阻抗范围（欧相）DKB原方绕组匝数DKB原方绕组接线示意图（一个绕组）0.2221440.44214 40.66214 40.881101.212214 4 _2141.4142141.616W4L2141.818220（4）改变DKB原方匝数为20匝（Z=2。）重复步骤（1）、（2），在阻抗继 电器面板上选择40匝、0匝，0匝插孔插入螺钉。（5）上述步骤完成后，保持整定值不变，继续做下一个实验。2）方向阻抗继电器的静态特性Zpu=fC ）测试实验

11、实验步骤如下：（1）熟悉LZ-21方向阻抗继电器和ZNB-II智能多功能表的操作接线及实验原 理。认真阅读LZ-21方向阻抗继电器原理接线图（图3-2）和实验原理接线图（图 3-6)-220Va-TY1o-图3-6 LZ-21方向阻抗继电器实验原理接线图（2）按实验原理图接线，具体接线方法可参阅LG-11功率方向继电器实验 中所介绍的内容。（3）逆时针方向将所有调压器调到0V，按下移相器电源开关，将滑线电阻 的滑动触头移至其中间位置，将继电器灵敏角度整定为72，整定阻抗设置为5。（4）合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。（5）调节移相器加入20V左右电压，按下移相器开机按钮。（6）调

12、节单相调压器的输出电压，保持方向阻抗继电器的电流回路通过的 电流为Im=2.0A。（7）调节三相调压器使电压表读数为表3-2中的值，调节移相器角度，找 到使继电器动作（动作信号灯由不亮变亮）的两个灵敏角度，和，将数据记（10）消除死区：将移相器的输出C相接入电压线圈2,再重复步骤（7）。（11）实验完成后，将所有调压器输出调至0V，断开所有电源开关。（12）作出静态特性Zpf（6图，求出整定灵敏度中。3）测量方向阻抗继电器的静态特性Zpu=f（Im），求最小精工电流 实验步骤如下：（1）保持上述接线及阻抗继电器的整定值不变，调整输入电压和电流的相 角差为中=中阳“=72。并保持不变，即调节移相器的角度为42。（2）将电流回路的输入电流与调到某一值（按表3-3中给定值进行）。（3）断开开关K1，将三相调压器的输出电压调至30V。（4）合上开关K1，调节两个滑线电阻的滑动触头使电压表的读数由小到大， 直到方向阻抗继电器动作，记录相应的动作电压值。再逐渐增大电压值，直到方 向阻抗继电器返回，然后再减小电压值，直到继电器动作，并记下动作电压值。 改变输入电流与，重复上述操作，测量结果填入表3-3中。（6）绘制方向阻抗继电器静态特性Zp=fClm）的曲线