方向阻抗继电器特性实验报告

实验三 方向阻抗继电器特性实验1． ．实验实验目的目的（1）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2）测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最大灵敏角 fZpu（3）测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最小精工电流 rpuIfZ2． ．LZ-21 型方向阻抗型方向阻抗继电继电器器简简介介1））LZ-21 型方向阻抗继电器构成原理及整定方法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 IK，由 PT 回路和 CT 回路引至比较电路的电压分别为测量电压 Um和整定电压，那么setU(3-1)mm YBPTKK YBPTmZInnZInnU11式中：nPT、nYB—电压互感器和电压变换器的变比；ZK—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：（3-2）Im CTIK CTsetZInZInU11式中：ZI—人为给定的模拟阻抗比较式（3-1）和式（3-2）可见，若假设，则短路时，由于线路上流过同一CTYBPTnnn电流，因此在比较电路上比较和的大小，KIsetUmU就等于比较和的大小。

如果，则IZmZsetmUU表明，保护应不动作；如果，则ImZZsetmUU表明，保护应动作阻抗继电器就是根据ImZZ这一原理工作的电抗变压器 DKB 的副方电势与原方电流成线性关系，即2E&1I&,12IKEI&&&12ZKIKsetUmUYBUmZIK图 3-1 阻抗继电器的构成原理说明图1—比较电路 2—输出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IK&以改变的大小电抗变压器的值即为模拟阻抗IK&IK& IZ在图 3-1 中，若在保护范围的末端发生短路，即，那么比较电路setKZZ将处于临界动作状态，即这时由式（3-1）和式（3-2）可得,setmUUIK CTsetK YBPTZInZInn11∴ （3-3）uI IuI CTYBPT setKZZKZnnnZ式中YBPTCTuunnn KK1式（3-3）表明，整定阻抗 Zset是一个与 DKB 的模拟阻抗 ZI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，ZI=2时，若要整定阻抗为Zset=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 引入的电流接于电抗变压器 DKBCTm CTnII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，即可改变值由 PT 引入的电IZ压接于电压变换器 YB 的原方端子 5、6、7，用于引入电压PTm PTnUUDKB12I134I280726091110*******VD1R1mR2VD2VD3R3 nR4VD41214II 段R67*I 段YB1356UB*UAXTKPKPUCKPJYB，YB 副方每一定匝数就有一个抽头，改变抽头的位置即可改变，CBA、U、UUYBn也可改变的大小JJ 为具有方向性的直流继电器（又称极化继电器） 端子setZ9、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 R1~R4，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 C1~C4，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，211UUE&&&212UUE&&&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 (b)等效电路正半周时，和分别产生电流和，并分别通过电阻 RJJ1和 RJJ2；负1E&2E&1I&2I&半周时，和分别产生电流和，并分别通过电阻 RJJ2和 RJJ1；输出电压1E&2E& 1I2I为：)()(212211iiRiiRuJJJJmn相敏整流电路输出电压平均值的大小和极性与输入端电压、的mnUCU&DU&相位有关。

图中和同相，与同相和之间的相位 θ 变化时，1U&CUDU&2UCU&DU&D11KDU&C11KC11KR11KJJ11KJJ21K R21KC21KC41Km1KD2211KYB21KYB11KCU&1U&JJ1KD21KR31KR41KD41Kn1K2U&2U&2I&1I&2I&1I&1E&2E&1K1K1K1KD11KR21KD21Km1KD21KR41K D41KR31K n1KRJJ11KRJJ21KR11KRJJ11K输出电压 umn平均值的大小和极性变化情况的分析，可参阅有关资料由分析可知，环形整流比相回路 umn与两比相电气量相位角 θ 之间的关系如图 3-4 所示，由图可见，当 =0时，Umnpj为正最大值；当=90时，Umnpj=0；当=180时，Umnpj为负最大值显然，输出电压平均值为正值的比相角的范围是：≤θ≤90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3． ．实验实验内容内容1）整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整）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 ZI、电压变换器 YB 的变比 nYB、电压互感器变比 nPT和电流互感器nCT有关。

例如，若要求整定阻抗为 Zset=15，当 nPT=100，nCT=20，ZI=2（即 DKB原方匝数为 20 匝时） ，则，即=0.67也就是说电压变换器 YB 副1015ybnYBn1方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08060402005101500.50432108060402005101500.50432190180-180-90Umn.Pj /V /0图 3-4 环形整流比相电路输出电压平均值与比相角的关系曲线pjmnU(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 Zset=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 （ZI=1.6）（2）计算电压变换器 YB 的变比，YB 副方线圈对应的匝数为原6 . 1 5ybn方匝数的 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）0.220.440.660.881101.2121.4141.6161.818220（4）改变 DKB 原方匝数为 20 匝（ZI=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）方向阻抗继电器的静态特性 Zpu=f（（ ）测试实验）测试实验实验步骤如下：（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2414241424142414241424 1424 1424 1422414合闸分闸电流测量B相电流测量A相电流测量C相移 相 器ABCabK130Ω/5A3Ω/15AV电压线圈1aoTY1A电流线圈1R30Ω/5A+220V-220V动作信号灯LZ-21电流线圈2I段II段I段接通或II段接通验原理认真阅读 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）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=2.0A7）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1，和2，，将数据记录于表 3-2表 3-2 方向阻抗继电器静态特性 Zpu = f（）测试 （条件为：内=72，Im=2A，Zset=5）Upu/V20161210521.51.01=1，+301=1，+30Zpu1 Zpu2（9）当电压调到很低时，继电器不再动作，此电压范围内就是电压死区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 Zpu=f（）图，求出整定灵敏度3）测量方向阻抗继电器的静态特性）测量方向阻抗继电器的静态特性 Zpu=f（（Im）） ，求最小精工电流，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=sen=72并保持不变，即调节移相器的角度为 422）将电流回路的输入电流 Im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 30V4）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Im，重复上述操作，测量结果填入表3-3 中表 3-3 方向阻抗继电器的静态特性 Zpu = f（Im）测试 （条件为：内=72，Zset=5）Im/A1.51.00.80.60.40.30.2U/VU UZpu =mIU 2ZpuZpu（5）实验完成后，使所有调压器输出为 0V，断开所有电源开关6）绘制方向阻抗继电器静态特性 Zpu=f（Im）的曲线7）在特性曲线上确定最小精工电流和最小动作电流 Ipumin4．思考．思考题题（1）分析实验所得 Zpu=f（）和 Zpu=f（Im）特性曲线，找出有关的动作区、死区、不动作区2）讨论电压回路和电流回路所接的。