电力系统继电保护实验指导书 - 图文(2)

电力系统继电保护原理实验指导书

用电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器可以组合成电流保护，用电流、低压、时间、中间、信号等继电器可以组合成低压闭锁过流保护。同样，用阻抗继电器、差动继电器和时间、中间、信号等继电器的组合，可构成距离保护、差动保护等。

(2) 所有电磁型继电器都具有可动的接点，继电器是否动作，容易看到，易于理解接受。

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二、电磁型电压、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；

3. 学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值，并计算返回系数； 4. 测量电磁型继电器的时间特性； 5. 了解多种继电器配合实验。

（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与非电量的两种，属于非电量的有瓦斯继电器、速度继电器等，反应电量的种类比较多，一般分类如下：

(1) 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；

(2) 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；

(3) 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。

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。

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2．电磁型继电器的构成原理

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。

(1) 电磁型电流继电器

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，它由固定接点1、可动接点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Φ ，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，从而使继电器接点闭合。电磁力Fe与磁通Φ 的 平方成正比，即

Fe?K1Φ2

其中 ? =IKANKARC 所以

? 5 1 2 7 6 3 IKA 4

222 Fe?K1IKANKARC? 式中，NKA —─ 继电器线圈匝数；

图2-1 DL系列电流继电器

RC—─ 磁通Φ 所经过的磁路的磁阻。

电磁转矩Me 等于电磁力Fe与转动舌片力臂lKA的乘积，即

Me?FelKA?K1lKA2NKA2Rc22 IKA?K2IKA （2-1）

式中，K2?K1lKA2NKA— 与磁阻、线圈匝数和转动舌片力臂有关的一个系数。 2RC从式（2-1）可知，作用于转动舌片上的电磁矩与继电器线圈中的电流IKA

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的平方成正比，因此，Me不随电流的方向而变化，所以，电磁型结构可以制造成交流或直流继电器。除电流继电器之外，应用电磁型结构的还有电压继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器。

为了使继电器动作（衔铁吸持，接点闭合），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：

Me?lKAK12NKA2RC2IKA?MS?M

（2-2）

当IKA达到一定值后，上式即能成立，继电器动作。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：

IOP?RCNKAMS?MK1lKA （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?。

当 IKA减小时，已经动作的继电器在弹簧力的作用下会返回到起始位置。为使继电器返回，弹簧的作用力矩M?s必须大于电磁力矩M?e及摩擦的作用力矩M?。继电器的返回条件是：

??Me??M??K2?lKA MS2NKA?2RC2IKA?M? （2-4）

当 IKA减小到一定数值时，上式即能成立，继电器返回。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：

Ire??RCNKA??MS?M???lKAK2 （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

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应电流增大而动作的继电器IOP>Ire，因而Kre<1。对于不同结构的继电器，Kre不相同，且在0.1～0.98这个相当大的范围内变化。

(2) 电磁型电压继电器

电压继电器的线圈是经过电压互感器接入系统电压Us的，其线圈中的电流为

Ir?UrZr

式中：Ur—加于继电器线圈上的电压，等于Us/npT（npT为电压互感器的变比）；

Zr—继电器线圈的阻抗。

继电器的平均电磁力Fe?KIr2?K?Us2，因而它的动作情况取决于系统电压Us。我国工厂生产的DY系列电压继电器的结构和DL系列电流继电器相同。它的线圈是用温度系数很小的导线（例如康铜线）制成，且线圈的电阻很大。

DY系列电压继电器分过电压继电器和过电压继电器两种。过电压继电器动作时，衔铁被吸持，返回时，衔铁释放；而过电压继电器则相反，动作时衔铁释放，返回时，衔铁吸持。亦即过电压继电器的动作电压相当于过电压继电器的返回电压；过电压继电器的返回电压相当于过电压继电器的动作电压。因而过电压继电器的Kre<1；而过电压继电器的Kre>1。DY系列电压继电器的优缺点和DL系列电流继电器相同。它们都是接点系统不够完善，在电流较大时，可能发生振动现象。接点容量小不能直接跳闸。

(3) 时间继电器特性

时间继电器是用来在继电保护和自动装置中建立所需要的延时。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。

电磁型时间继电器由电磁机构带动一钟表延时机构组成。电磁起动机构采用螺管线圈式结构，线圈可由直流或交流电源供电，但大多由直流电源供电。

其电磁机构与电压继电器相同，区别在于：当它的线圈通电后，其触点

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