2.4LG-11型功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)2.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬Ｒ?guī)功率方向繼電器的工作原理。(2)掌握功率方向繼電器的動(dòng)作特性試驗(yàn)方法。(2)掌握功率方向繼電器的動(dòng)作特性試驗(yàn)方法。測(cè)試LG-11型功率方向繼電器的最大靈敏角和動(dòng)作范圍。測(cè)試LG-11功率方向繼電器的角度特性和伏安特性，考慮出現(xiàn)“電壓死區(qū)”的原因。研究接入功率方向繼電器的電流、電壓的極性對(duì)功率方向繼電器的動(dòng)作特性的影響。2.4.2實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)說明2.4.2.1實(shí)驗(yàn)原理LG-11型功率方向繼電器是一種反映所接入的電流和電壓之間的相位關(guān)系的繼電器。當(dāng)電流和電壓之間的相位差為銳角時(shí)，繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)矩為正，使繼電器動(dòng)作，控制接點(diǎn)閉合，繼電器跳閘；當(dāng)電流和電壓之間的相位差為鈍角時(shí)，繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)矩為負(fù)，繼電器不動(dòng)作，從而達(dá)到判別相位的要求。功率方向繼電器根據(jù)其原理可分為感應(yīng)型、整流型、晶體管型。本實(shí)驗(yàn)采用LG-11整流型功率方向繼電器，它一般用于相間短路保護(hù)。這種繼電器是根據(jù)絕對(duì)值比較原理構(gòu)成的，由電壓形成回路、比較回路和執(zhí)行元件三部分組成，如圖2-4-1。圖2-4-1LG-11圖2-4-1LG-11型功率方向繼電器原理接線圖圖中整流橋BZ所加的交流電壓為K江+K7.，稱為工作電壓；整流橋BZ所加的1 urir 2交流電壓為Kij-K7.，稱為制動(dòng)電壓。其中U、I分別為加入功率方向繼電器的電壓urir rr和電流；Ku為電壓變換器YB的匝比；%為電抗變壓器DKB的模擬電抗。JJ為極化繼電器。當(dāng)電流從JJ的“*端流入時(shí)，JJ動(dòng)作；反之JJ不動(dòng)作。因此LG-11整流型功率方向繼電器的動(dòng)作條件是工作電壓大于制動(dòng)電壓，其動(dòng)作方程為：KuUr+K,Ir>KuU—K,Ir(2-1)功率方向繼電器靈敏角的調(diào)整可通過更換面板上連接片的位置來實(shí)現(xiàn)。2.4.2.2實(shí)驗(yàn)說明利用測(cè)試儀產(chǎn)生信號(hào)對(duì)LG-11型功率方向繼電器進(jìn)行測(cè)試。功率方向繼電器的接線采用90度接線方式，接入繼電器的電壓采用B、C相間電壓，接入繼電器的電流采用A相電流。2.4.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4.3.1實(shí)驗(yàn)接線如圖2-4-2所示，將測(cè)試儀產(chǎn)生的B相電壓和C相電壓分別與功率方向繼電器對(duì)應(yīng)的U，Un端子連接，A相電流信號(hào)與功率方向繼電器I，In端子連接。繼電器的動(dòng)作接點(diǎn)連接到測(cè)試儀的任意一對(duì)開入接點(diǎn)上(注意接線柱的顏色要相同)，同時(shí)連接到信號(hào)燈的控制回路中。24V+圖2-4-2功率方向繼電器特性測(cè)試接線圖注意：因功率方向繼電器反映所接入的電流和電壓之間的相位關(guān)系而動(dòng)作，因此接線完畢后，一定要檢查接線極性是否正確。2.4.3.2整定值設(shè)置打開功率方向繼電器面板前蓋，改變靈敏角連接片，可設(shè)定功率方向繼電器的整定值，首先設(shè)置靈敏角為-302.4.3.3特性測(cè)試(1)測(cè)試LG-11功率方向繼電器的最大靈敏角方法：功率方向繼電器的97=^v-中，。以加入到繼電器中的電流為參考向量，設(shè)置IA=5AZ0。，這樣9,=0°。固定加入到繼電器中的電壓UBC的大小，改變電壓相角％即相當(dāng)于改變9j，通過測(cè)試測(cè)量功率方向繼電器的動(dòng)作區(qū)從而得到繼電器的最大靈敏角。為了得到正確的最大靈敏角，一定要測(cè)得功率方向繼電器完整的動(dòng)作區(qū)域，因此設(shè)置的電壓相角改變的方向最好使繼電器的動(dòng)作過程為：動(dòng)作區(qū)外一＞動(dòng)作邊界1一＞進(jìn)入動(dòng)作區(qū)-＞動(dòng)作邊界2—＞動(dòng)作區(qū)外，如圖2-4-3。圖2-4-3功率方向繼電器動(dòng)作范圍示意圖步驟如下：打開測(cè)試儀電源，在PC機(jī)上運(yùn)行“繼電保護(hù)特性測(cè)試系統(tǒng)”軟件，進(jìn)入“通用繼電器動(dòng)作特性測(cè)試”模塊。輸出參數(shù)設(shè)置：手動(dòng)輸入測(cè)試儀的輸出參數(shù)：Ia=5AZ0。，為方便觀測(cè)U阮相角，設(shè)置Uc=0Z0。,，即Ubc=Ub。Ub大小固定為57.735V。其他未連線的信號(hào)有效值設(shè)為0。采用程控方式測(cè)試功率方向繼電器的動(dòng)作范圍。變量設(shè)置為“Ub相角”，步長(zhǎng)設(shè)置為2度。從圖2-13可知，當(dāng)以Ia為參考向量時(shí)，Ubc相角即Ub相角的理論動(dòng)作范圍為：[9加-90。，9lm+90°]0為了同時(shí)測(cè)出動(dòng)作邊界1和動(dòng)作邊界2,返回方式應(yīng)選擇“全程返回”(如果設(shè)置為動(dòng)作返回只能測(cè)得動(dòng)作邊界1)。測(cè)試完成后記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果中顯示的“始角度”和“終角度”，即為9j1和9j/填入表計(jì)算最大靈敏角9^。功率方向繼電器的最大靈敏角甲m為：9m=9刀；9J2，填入表2-5。改變功率方向繼電器的靈敏角為-45°，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并將測(cè)量和計(jì)算結(jié)果填入表2-4-1。表2-4-1最大靈敏角測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(保持電流為 5A，0度)靈敏角9J19J2最大靈敏角9m-30°-45°(2)測(cè)LG-11功率方向繼電器角度特性Udzj=f(9j)方法：整定功率方向繼電器的靈敏角為45°。設(shè)置Ia固定為5AZ0,Uc固定為0V0°,則七的角度即為9廣在功率方向繼電器的動(dòng)作區(qū)內(nèi)設(shè)置不同的9j，測(cè)出每一個(gè)9J下使繼電器動(dòng)作的最小起動(dòng)電壓Ud“,填入表2-4-2。并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制功率方向繼電器的角度特性Uz.J=f(9j)。提示：測(cè)試過程中，當(dāng)前變量應(yīng)選擇Ub幅值。表2-4-2功率方向繼電器角度特性測(cè)試數(shù)據(jù)9j-45-55-65-75-85-95-105-115-125-127Udz.j(V)9j-129-131-133-135-25-15-551525Udz.j(V)9j30323436384042Udz.j(V)⑶測(cè)LG-11功率方向繼電器的伏安特性Uzj=f(Ij)方法：整定功率方向繼電器的靈敏角為-45°。固定加入到繼電器中的電壓和電流的相角，使9j=9m(該最大靈敏角為上述實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值，而非整定值)即Ia相角設(shè)為0°，Uc固定為0V0°，Ub相角固定為9j。從5A開始依次減小I/測(cè)出每一個(gè)不同電流下使繼電器動(dòng)作的最小起動(dòng)電壓Udzj(即Ub幅值)。將數(shù)據(jù)填入表2-4-3,并根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制功率方向繼電器的伏安特性曲線Udz.j=寸(Ij)。表2-4-3伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(保持9m不變)Ij(A)543210.90.80.70.60.5Udz.j(V)(4)*測(cè)試LG-11功率方向繼電器的電流潛動(dòng)現(xiàn)象方法：固定加入到繼電器中的電壓和電流的相角，使中^=氣，將加入到繼電器的電壓設(shè)置為0V。在繼電器電流線圈中突然加入5A的額定電流，觀察繼電器是否動(dòng)作。并分析可能引起電流潛動(dòng)的原因。(5)*測(cè)試LG-11功率方向繼電器的電壓潛動(dòng)現(xiàn)象方法：固定加入到繼電器中的電壓和電流的相角，使P了=氣，將加入到繼電器的電流設(shè)置為0A。在繼電器電壓線圈中突然加入70V電壓，觀察繼電器是否動(dòng)作。并分析可能引起電壓潛動(dòng)的原因。(*表示如果未講授該內(nèi)容，可不做此部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)2.4.4思考題LG-11型功率方向繼電器的動(dòng)作區(qū)是否等于180度？為什么？功率方向繼電器采用90度接線方式具有什么優(yōu)點(diǎn)？2.7常規(guī)電流速斷保護(hù)和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)2.7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针娏魉贁啾Ｗo(hù)和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的構(gòu)成和基本原理。掌握電流速斷保護(hù)和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的整定方法。測(cè)試并比較電流速斷保護(hù)和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的保護(hù)范圍。2.7.2實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)說明2.7.2.1保護(hù)基本原理(1)電流速斷保護(hù)僅反映于電流增大而瞬間動(dòng)作的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。為保證選擇性，必須保證下一出口處短路時(shí)保護(hù)不起動(dòng)，因此電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流必須大于最大運(yùn)行方式下下一線路出口處發(fā)生短路的短路電流。即電流速斷保護(hù)的整定值為：I=K一Pu兇Xs+X0L式中：％'為系統(tǒng)的等效相電勢(shì)；xs為最大運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的等值電抗；X0為線路單位長(zhǎng)度電抗；L為線路全長(zhǎng)；K!rei為可靠系數(shù)，考慮到整定誤差、短路電流計(jì)算誤差和非周期分量的影響等，可取1.2?1.3。電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，其缺點(diǎn)是不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，而且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響很大，當(dāng)被保護(hù)線路的長(zhǎng)度較短時(shí)，速斷保護(hù)可能沒有保護(hù)范圍，因此不能采用。(2)電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)是由過電流元件和低電壓元件共同組成的保護(hù)，只有當(dāng)電流、電壓元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)保護(hù)才能動(dòng)作跳閘。由于電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)采用了電流和電壓的測(cè)量元件，因此，在外部短路時(shí)，只要一個(gè)測(cè)量元件不動(dòng)作，保護(hù)就能保證選擇性。保護(hù)整定主要考慮保證在正常運(yùn)行方式下有較大的保護(hù)范圍。為保證選擇性，在正常運(yùn)行方式時(shí)的保護(hù)區(qū)為：L1=：罰0.75Lel其中，Ke為可靠系數(shù)，一般取1.3?1.4。則電流繼電器的動(dòng)作電流為：Ipu

式中：％'為系統(tǒng)的等效相電勢(shì)；X,為正常運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的等值電抗；X0為線路單位長(zhǎng)度電抗；L1=0.75L。Ipu就是在正常運(yùn)行情況下，保護(hù)范圍末端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流。由于在該點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，低電壓繼電器也應(yīng)該動(dòng)作，因此電壓繼電器的動(dòng)作電壓應(yīng)設(shè)置為：Upu=50L由于電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的電流繼電器整定值小于電流速斷保護(hù)的電流整定值，因而具有更高的靈敏度。2.7.2.2實(shí)驗(yàn)說明本實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)臺(tái)的成組保護(hù)接線圖為系統(tǒng)模型，模型如圖2-7-1所示。本實(shí)驗(yàn)中，保護(hù)安裝在A變電站1QF處，電流速斷保護(hù)由DL-31電流繼電器和DZY-202中間繼電器組成；電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)由DL-31電流繼電器和DY-36電壓繼電器組成。說明：由于電流繼電器的觸點(diǎn)容量比較小，不能直接接通跳閘線圈，因此在實(shí)際中一般先起動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器的觸點(diǎn)(容量較大)去跳閘。本實(shí)驗(yàn)考慮實(shí)際中的接線，也將中間繼電器接入保護(hù)回路。10kV30MVAr1=0x1=0.52r2=0x2=0.52r0=0x0=0.5235kV2TA6MVAp=0kw與=10.5%200/5500/5LGJ-125/40r1=0r0=0x1=0.410kV30MVAr1=0x1=0.52r2=0x2=0.52r0=0x0=0.5235kV2TA6MVAp=0kw與=10.5%200/5500/5LGJ-125/40r1=0r0=0x1=0.4x0=1.435kV35kV10BC最大負(fù)荷電流為84ALGJ-125/120r1=0x1=0.4r0=0x0=1.41QF3TA4MVA2000/5p°=0kwud=10.5%圖2-7-1常規(guī)電流保護(hù)模型圖2.7.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.7.3.1常規(guī)電流速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)24V+圖2-7-224V+圖2-7-2電流速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線(1)實(shí)驗(yàn)接線常規(guī)電流速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線如圖2-7-2所示，將保護(hù)安裝處(1QF)的電流互感器的端子Ia、In分別與DL-31電流繼電器的電流輸入端子/和In連接。電流繼電器的動(dòng)作觸點(diǎn)連接至中間繼電器電壓線圈上，中間繼電器的動(dòng)作觸點(diǎn)與斷路器1QF的跳閘信號(hào)接孔連接，控制1QF跳閘。注意：實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的保護(hù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ角袚Q開關(guān)應(yīng)撥到“獨(dú)立模式”，否則繼電器無法獲取電流信號(hào)！整定值設(shè)置根據(jù)圖2-7-1中給出的一次模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)，進(jìn)行整定計(jì)算，將電流整定值填入表2-7-1，并對(duì)DL-31電流繼電器進(jìn)行整定。提示：整定值應(yīng)考慮保護(hù)安裝處電流互感器的變比，轉(zhuǎn)變?yōu)槎坞娏?。測(cè)試電流速斷保護(hù)的動(dòng)作范圍首先打開測(cè)試儀電源，運(yùn)行“電力網(wǎng)信號(hào)源控制系統(tǒng)”軟件，在“文件”菜單中選擇“打開項(xiàng)目”，選擇“常規(guī)電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?ddb”打開。雙擊左側(cè)樹形菜單中的“文件管理”中的“常規(guī)電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚫db”，并雙擊“測(cè)試”打開實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在“選項(xiàng)”中點(diǎn)擊“顯示元件名稱”和“顯示元件參數(shù)”，各元件名稱和參數(shù)將顯示在系統(tǒng)模型一次圖中。在線路上設(shè)置三相短路故障。方法：在線路模型圖標(biāo)上點(diǎn)擊右鍵，選擇“設(shè)置故障”。點(diǎn)擊圖2-7-3中AB線路指示處，設(shè)置故障?！熬€路全長(zhǎng)％”根據(jù)需要輸入數(shù)值1?99，過渡電阻Rf、Rg均設(shè)為0，“故障限時(shí)”設(shè)置為0(0表示最長(zhǎng)的故障限時(shí))。圖2-7-3故障設(shè)置方法示意圖提示：在故障設(shè)置中，輸入的“線路全長(zhǎng)％”切勿設(shè)置為0%或者100%。如果有需要，應(yīng)該直接在相應(yīng)母線上設(shè)置故障。點(diǎn)擊菜單中的“設(shè)備管理”，選擇“設(shè)備初始化”。點(diǎn)擊“運(yùn)行”，等待軟件界面左下角狀態(tài)欄出現(xiàn)“下載數(shù)據(jù)結(jié)束”的提示后，按下實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上1QF處的紅色合閘按鈕，控制測(cè)試儀發(fā)出系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電流電壓信號(hào)。按下實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上的“短路按鈕”控制測(cè)試儀發(fā)出設(shè)置的故障狀態(tài)下的電流電壓信號(hào)，觀察保護(hù)的動(dòng)作情況，并記錄動(dòng)作值。斷路器斷開后，軟件界面一次圖上斷路器1QF將呈現(xiàn)斷開狀態(tài)(綠色)，再次做實(shí)驗(yàn)前要先將斷路器合上，方法是：右鍵點(diǎn)擊斷路器所在的線路，點(diǎn)擊“故障設(shè)置”將“故障設(shè)置”前的選中項(xiàng)取消。然后雙擊斷路器，選擇“合閘”并確定，再次進(jìn)行“設(shè)備初始化”后即可對(duì)斷路器合閘。設(shè)置不同的短路點(diǎn)，重復(fù)步驟a-e，測(cè)試不同地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況，測(cè)多組數(shù)據(jù)后找出保護(hù)在三相短路時(shí)的保護(hù)范圍，填入表2-13。在線路上設(shè)置AB相間短路故障，同樣測(cè)出保護(hù)在AB相間短路時(shí)的保護(hù)范圍，填入表2-13。表2-7-1電流速斷保護(hù)和電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)記錄表電流整定值(A)電壓整定值(V)(用相電壓表示)保護(hù)范圍三相短路AB相間短路電流速斷保護(hù)電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)2.7.3.2電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)實(shí)驗(yàn)接線如圖2-7-4所示，將保護(hù)安裝處(1QF)的電壓互感器(1TV)的端子Ua、Ub，分別連接DY-36電壓繼電器的U、Un；