供配电技术实验指导书(增加

供配电技术实验指导书(增加内容摘要：

（二） DCD5 型差动继电器简介 DCD5 型差动继电器用于电力变压器的差动保护。 由于继电器带有一个制动绕组，当被保护变压器外部故障不平衡电流较大时，能产生制动作用。 这两部分磁通分别在 W2 的两部分绕组中感应出电势，该电势达一定值时 (视执行元件的动作电压而定 )，执行元件就动作。 制动绕组 Wres 的作用是加速 两侧边柱的饱和，从而使得 W2与 Wd， Wpl、 Wp2 间的相互作用减弱。 从图 31(a)中可以看出，在一侧边柱内，差动绕组中电流 dI 产生的磁通 d 和制动绕组中电流 resI 产生的磁通 res 相加，而在另一侧边柱内， d 和res 相减，因而每侧边柱内的合成磁通等于这两个磁通的向量和。 令 表示 工作电流和制动电流间的相位角，当 =0 或 180 时，两边柱内的合成磁通分别为 d 、 res 绝对值的和或差；而在 =90 或 270 时，两边柱内的合成磁通相等。 由此看出，继电器的动作电流 (即Wd 内的电流 )不仅与 Wres 内的大小有关，而且还与二者之间的相位有关。 当二者间的相位一定时，继电器的动作电流随 Wres 内电流的增减而增减，这就是继电器具有制动特性的概念。 Wp1， Wp2 和 Wd 的绕向一致，所以平衡绕组产生的磁通起着增强或削弱差动绕 组产生的磁通作用 (两绕组内电流方向相同时起增强作用，方向相反时起削弱作用 )。 由于变压器各侧电流互感器的变比不能完全配合，在变压器正常运行时， Wd 中有不平衡电流 Iunb 流过。 当平衡绕组接入后，如果平衡绕组的匝数选得适当，就能完全或几乎完全使 Iunb得到补偿使得变压器在正常运行时， W2 内完全或几乎完全没有 Iunb 感应电势，从而提高了保护装置的可靠性。 当保护区内部发生故障时，流过平衡绕组内的电流所产生的磁通与差动绕组内电流所产生的磁通方向一致，于是就增加了使继电器动作的安匝数，从而提高了保护装置的灵敏度，此即 Wd、Wpl、 Wp2 三个绕组绕向一致的原因。 20 图 31 DCD5差动继电器原理与内部接线 除 W2 外，其余的绕组都有一定数量的抽头，抽头的引出线都接在饱和变流器前面的面板上。 面板上有插孔，孔下有标号。 除制动绕组插孔下的标号是指一侧边柱的匝数外，其它各绕组插孔下的标号均系实际匝数。 利用螺丝插头插在不同的孔中，就能得到相应的匝数。 应特别注意：每个平衡绕组具有两组抽头 (0、 3)和 (0、 1 16)，两个螺丝插头必须分别插入 (0、 l、 3)或 (0、 1 16)的孔中。 若螺丝插头同时都插入 (0、 l、 3)或 (0、 1 16)的两孔中，将在平衡绕组中造成短路和开路现象，这将会引起保护装置误动作和使电流互感器开路。 这一点在 31(b)中看得很清楚。 继电器引出端子名称匝数选择见表 31。 I Wd 1 2 W 1 2 W 1 2 Wres 1 2 Wres Wp1 Wp2 Id Ⅰ Ⅲ Ⅱ 2 9 7 1 2 3 4 5 6 8 11 14 0 1 2 3 16 12 8 4 0 5 0 1 2 3 16 12 8 4 0 3 1 5 6 8 10 13 20 Wd Wp1 Wres Wp2 10 12 6 8 4 W2 DL1 21 表 31 线圈代表符号 线圈名称 总匝数 Wd 差动线圈 20 Wp1 平衡线圈Ⅰ 19 Wp2 平衡线圈Ⅱ 19 W2 二次线圈 Wres 制动线圈 14 （三）实验内容 1．熟悉 DCD5 差动继电器的结构原理和内 部接线图，认真阅读 DCD5 差动继电器的原理图（图 31）。 2．执行元件的检验： （ 1） 实验接线如图 32 所示： 图 32 DCD5执行元件试验接线图 （ 2） 实验方法与步骤： 本实验是对执行元件单独进行实验。 应特别注意，执行元件的动作电压是指执行元件起动后再用非磁性物体把舌片卡在未动作位置的电压值。 动作电压应满足 ~，动作电流满足 220~230mA，返回系数为 ~。 测量应重复三次，填入表 32 中，其离散值不大于3%，否则应检查原因。 表 32 Ipu（ mA） If（ mA） Kf Upu（ V） 如果实验时电源频率不是 50Hz，应按每偏差 1Hz 电压值改变 2%进行修正。 3．动作安匝检验：（无制动时起始动作安匝） （ 1）实验接线如图 33 所示： A V 执行 元件 ~220V K TY1 R 22 图 33 DCD5型动作安匝试验接线图 （ 2）实验方法与步骤： Wp Wp2 都插入 0 匝， Wd先插入 20 匝。 合上电源 K，调节 TY的电流使 DL1 继电器动作，记下此时电流即为动作电流，动作电流乘以使用的动作安匝即为动作安匝 A Wd。 动作安匝符合 60 4，以此值为基准，然后改变 Wd 为 13 匝、 10 匝，用上述实验方法测动作电流，填入表 33 中。 表 33 Wd（匝） 20 13 10 Ipu（ A） Ipu Wd 如果动作安匝距离要求相差不大时，可采用将执行元件动作值适当增减（在要求范围内）的办法和稍许改变速饱和变流器铁芯压紧螺丝松紧程度的办法使之符合要求。 如果相差较大，则必须用改变变流器铁芯组合方式的方法进行调整。 4．制动特性实验： （ 1） 实验接线如图 34 所示， Wd=20 匝， Wres=14 匝。 A ~220V K TY R Wd 执行 元件 W2 23 图 34 制动特性实验接线图 (2) 实验步骤： 实验时，先将 TY2 回零，调 TY1 差动回路的电流使继电器动作，记录此时动作电流，填入表 34 中；然后 TY1 回零。 A1 为 0 调 TY2 逐渐增加制动回路电流，再调节 TY1 差动回路的电流测出相应的起动电流，填入表 34 中，并绘制出制动曲线 WdIpuj=f（ Wres Ires）。 改变实验接线，使制动线圈 Wres 和差动线圈 Wd 接在单相调压器（ TY1）上，差动线圈Wd 接在三相调压器的 a、 b 相上，造成两个线圈的电流有 30 相位差，这里是指动作电流超前于制动电流的角度。 重复上述方法作出制动特性曲线。 并分析 角度的不同其制动特性的变化。 表 34 Ires(A) Wres Ires Ipu(A) Wd Ipu 5．整组伏安特性实验 （ 1）实验接线如图 35 所示： A V ~220V K TY R 执行 元件 Wd A1 ~220V K1 TY1 R1 Wd W2 A2 TY2 R2 Wres 执行 元件 24 图 35 DCD5差动继电器整组伏安特性实验接线图 （ 2）实验方法与步骤 差动线圈全部投入，实验时用非导磁物体把执行元件可动舌片卡在未动作位置，实验电流渐渐增加，不允许来回摆动。 按表 35 调好电流值，并记 录相应的电压值。 表 35 I (A) 5 10 15 20 I Wd U (V) 根据整组伏安曲线，计算二倍动作安匝时执行元件端子上电压 U2 与一倍动作安匝时执行元件端子上电压 U1 之比以及五倍动作安匝时执行元件端子上电压 U5 与 U1 之比。 要求： U2 / U1 ， U5/U1 （四）思考题 如果差动保护的动作电流经计算为 ，理论上 Wd的匝数为 匝，那么实际上应选多大。 是 11 匝还是 12 匝，为什么。 25 实验三 电磁型三相一次重合闸实验 一、实验目的 1．熟悉电磁型三相一次自动重合闸装置的组成及原理接线图。 2．观察重合闸装置在各种情况下的工作情况。 3．了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作。 二、基本原理 1． DCH1 重合闸继电器构成部件及作用 运行经验表明，在电力系统中，输电线路是发生故障最多的元件，并且它的故障大都属于暂时性的，这些故障当被继电保护迅速断电后，故障点绝缘可恢复，故障可自行消除。 若重合闸将断路器重新合上电源，往往能很快恢复供电，因此自动 重合闸在输电线路中得到极其广泛的应用。 在我国电力系统中，由电阻电容放电原理组成的重合闸继电器所构成的三相一次重合闸装置应用十分普遍。 图 41 为 DCH1 重合闸继电器的内部接线图。 图 41 DCH1 型重合闸继电器内部接线图 KAM3 KAM1 KT2 1 KAM I KAM4 2 4 3 17R HL 5 3R V KAM 6 8 6R 4R 7 5R KT 10 KAM2 12 C KT1 26 继电器内各元件的作用如下： （ 1）时间元件 KT 用来整定重合闸装置的动作时间。 （ 2）中间继电器 KAM 装置的出口元件，用于发出接通断路器合闸回路的脉冲，继电器有两个线圈，电压线圈（用字母 V 表示）靠电容放电时起动，电流线圈（用字母 I 表示）与断路器合闸 回路串联，起自保持作用，直到断路器合闸完毕，继电器才失磁复归。 （ 3）其他用于保证重合闸装置只动作一次的电容器 C。 用于限制电容器 C 的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生多次重合的充电电阻器 4R。 在不需要重合闸时（如手动断开断路器），电容器 C 可通过放电电阻 6R 放电。 用于保证时间元件 KT 的热稳定电阻 5R。 用于监视中间元件 KAM 和控制开关的触点是否良好的信号灯 HL。 用于限制信号灯 HL 上电压的电阻 17R。 继电器内与 KAM 电压线圈串联的附加电阻 3R（电位器），用于调整充电时间。 由于重合闸装置的使用类型 不一样，故其动作原理亦各有不同。 如单侧电源和两侧电源重合闸，在两侧电源重合闸中又可分同步检定、检查线路或母线电压的重合闸等。 2．重合闸的动作原理 现以图 42 为例说明重合闸的工作过程及原理，图中触点的位置相当于输电线路正常工作情况，断路器在合闸位置，辅助触点 QF1 断开， QF2 闭合。 DCH1 中的电容 C 经按钮触点 SB1（ EF）和电阻 4R 已充电，整个装置准备动作，装置动作原理分几个方面加以说明。 （ 1）断路器由保护动作或其他原因（触点 1KAM 闭合）而跳闸 此时断路器辅助触点 QF1返回，中间继电器 9KAM 起动 （利用 10R 限制电流，以防止断路器合闸线圈 KC(L)同时起动）其触点闭合后，起动重合闸装置的时间元件 KT 经过延时后触点 KT1 闭合，电容器 C 通过 KT1 对 KAM（ V）放电。 KAM 起动后接通了断路器合闸回路（由＋→ SB(EF)→②→ KAM1→ KAM(I)→①→ KS→ XB→ 11KAM2→ KC(L)→ QF1→－） KC(L)通电后，实现一次重合闸，与此同时，信号继电器 KS发出信号，由于 KAM(I)的作用，使触点 KAM KAM2 能自保持到断路器完成合闸，其触点 QF1 断开为止。 如果线路上发生的是暂时性故障，则合闸成功后， 电 27 容器自动充电，装置重新处于准备动作的状态。 （ 2）如果线路上存在有永久性故障 此时重合闸不成功，断路器第二次跳闸，9KAM 与 KT 仍同前而起动，但是由于这一段时间是远远小于电容器充电到使KAM（ V）起动所必需的时间（ 15～ 25s）因而保证了装置只动作一次。 （ 3）重合闸装置中间元件的触点 KAM1 发生卡住或者熔接，为了防止在这种情况下断路器多次合闸到永久性故障的线路上去，用中间继电器 11KAM，因为断路器合闸于永久性故障时，触点 1KAM 再次闭合跳闸回路（由＋→ 1KAM→11KAM(I)→ QF2→ KT(R)→ －） 11KAM(I)起动，如果 KAM1 已熔接或卡住，则中间继电器通过 11KAM（ V）自保持，并通过 11KAM3 发出信号，其动断触点 11KAM2断开了合闸线圈回路，从而防止了断路器多次合闸。 图 42 单端供电的一次重合闸原理接线图。