电力实验22

152二十一、BCH-2差动继电器特性实验一、实验目的熟悉差动继电器的工作原理、实际结构、基本特性，掌握执行元件和工作安匝的整定调试方法。二、预习与思考1、BCH—2型差动继电器为何具有较强的躲开励磁涌流的能力？2、当差动继电器的差动线圈接入正弦交流时，有短路线圈和无短路线圈对BCH—2型继电器的动作安匝有何影响？当Wd/Wdˊ值变化时对继电器的动作安匝有何影响？3、在励磁涌流时，当Wd/Wdˊ值变化时或Wd/Wdˊ按比例增加时，对继电器的动作安匝有何影响？三、用途与特点BCH-2型差动继电器用于两绕组或三绕组电力变压器以及交流发电机的单相差动保护线路中，并作为主保护。该继电器能较好地躲过在非故障状态时所出现的暂态电流的干扰。例如当电力变压器空载合闸，或短路切除后电压恢复时出现很大的涌磁电流，其瞬间值常达到额定电流的5—10倍;这时差动保护不会误动作。当发生区内(即两电流互感器间)短路时，却能迅速切除故障。四、原理说明BCH-2型差动继电器系由执行元件电磁式继电器DL—11/0.2及一个中间快速饱和变流器组成。中间速饱和变流器的导磁体是三柱形的铁心。在导磁体的中间柱上153置有工作（差动）绕组、平衡（I、II）绕组和短路绕组，此短路绕组与右侧柱上的短路绕组相连接。在导磁体的左侧柱上置有二次绕组，它与执行元件相连接。速饱和变流器的所有绕组都是制成带有抽头的，这样就可以对继电器的参数进行阶段性的调整。当用BCH-2继电器保护电力变压器时，平衡绕组的圈数根据这样的条件来选择：即当发生穿越性短路时，所有绕组的安匝数相等。当用继电器保护两绕组变压器时，动作电流可以在更细致的范围内进行调整，因为这时可以利用两个平衡绕组。中间速饱和变流器及执行元件放在一个外壳中，继电器可以作成前接线或后接线（本实验装置设计为挂箱面板接线）两种形式。用插头螺丝选择快速饱和变流器绝缘安装板上相应的插孔，即可对差动继电器动作电流、平衡电流，抑制励磁涌流进行需调整。孔上面的数目字表示当用插头螺丝插在这些插孔时的工作绕组及平衡绕组的匝数。改变短路绕组接入匝数的插头螺丝钉应该旋入符号相同的两孔中（例如：“A-A”或：“B-B”）,否则就会改变继电器的动作安匝数。具有开口短路绕组的继电器是不能在这种情况下工作的（继电器的安匝数将要减少）。继电器在工作过程中不能改变铭牌上指针的位置（离开铭牌刻度）或改变弹簧固定螺丝。这样将恶化抑制励磁涌流及非周期分量影响的能力，或当保护区内发生短路时降低继电器的可靠系数。该继电器的基本原理是利用非故障时暂态电流中的非周期分量来磁化速饱和变流器的导磁体，提高其饱和程度。在具有短路绕组的速饱和变流器的磁路中,直流154磁通可以无阻碍地以两个边柱为路径环流，交流磁通将遭到短路绕组的感应作用而削弱。在直流磁通的作用下导磁体将迅速饱和，大大降低了导磁率。这就恶化了工作绕组与二次绕组间的电磁感应条件，因而显著增大了继电器的动作电流，从而避开励磁涌流及非周期电流分量的影响。继电器工作绕组接入保护的差动回路，平衡绕组可以按照实际需要接入环流回路或工作回路。五、实验设备序号设备名称使用仪器名称数量1ZB20BCH－2差动继电器1只2ZB31直流数字电压、电流表1只3ZB43可调800Ω电阻2个4DZB01－1可调变阻器R112.6Ω2个交流电源1路单相调压器1只变流器1只触点通断指示灯1只六、实验方法及步骤1、观察BCH-2型差动继电器的结构和内部接线。并注意下列几点：a、继电器的型号和铭牌数据。b、继电器的主要组成部分和内部结构—具有速饱和特性的变流器及各线圈在铁心上的分布。DL—11/0.2型电流继电器等。c、继电器整定值的调整方法。d、继电器内部接线和引出端子。继电器内部接线如图21—1，各端子所连接的线圈和总线圈数见表21—1。155e、继电器的动作安匝为60±4。用作执行元件的电流继电器不作调整动作值之用。所以其电流整定是靠改变Wcd的匝数来实现的。图21-1差动继电器内部接线图W2101112DL-11/0.2WdWph1Wph2Wd13246(a)10123161284016128400123246567101320W'dWdABDCABDCWphII3816286163656(b)101211W275156f、每一平衡线圈的两个插头，应分别插在该线圈的两排插孔中，以免造成平衡线圈的匝间短路。各插头应拧紧，且应与整定板压接良好，必要时加上铜线圈。2、绝缘测试用1000伏兆欧表测试导电回路对外壳和导磁体的绝缘电阻及互不连接各回路间的绝缘电阻，并将测得数据记入表21—2，绝缘电阻测试要求同实验一。3、执行元件的动作电压、动作电流与返回电流的测试与调整。按图21—2接线进行测试。试验时应拆除○11○12两端子间连接片(注:设备出厂时已拆除)，对执行元件单独进行测试。测试时，在触点动作后用非导磁物将动触点拨回原位再读电压值。动作电压应满足1.5～1.56伏，动作电流满足220~230毫安，返回系数为0.7~0.85。测试应重复三次取其平均值，并将测试结果一并记入表21—3。图21—2继电器执行元件测试~220VLJRmAV111057KΩ157表21—1线圈符号接线端子号线圈名称总圈数Wcd4与6差动线圈20WphI1与2平衡线圈I19WphII3与2平衡线圈II19W210与12二次线圈48Wdˊ短路线圈I28Wd短路线圈II56继电触点5与7表21—2编号测试项目电阻值（兆欧）要求1外壳—WphI(1)不小于50兆欧2外壳—WphII(3)3外壳—Wcd(6)4外壳--W2(10)5外壳—触点(7)(5)6W2(10)—Wcd(6)不小于10兆欧7触点(5)—Wcd(6)不小于50兆欧表21--3项目123平均值动作电压动作电流返回电流返回系数158当动作电压不满足要求时，可以拨动刻度把手，同时改变动作电压和电流，也可以向里拧继电器左端的舌片限位螺丝，以提高动作电压（改变舌片铁心间隙即改变线圈的电抗）。但注意可动舌片不要过分接近铁芯，否则将使执行元件返回系数过高，导致继电器在动作值附近发生“鸟啄”现象。4、继电器起始动作安匝测试：按照图21—3接线。实验中，执行元件线圈○11○12端子连接片应接通（注：连接片用导线代替，在面板上直接连通），短路线圈放在某一整定位置，差动线圈整定在20匝，测得动作电流乘以使用匝数即为动作安匝AW,要求值为60±4。将测得的数据记入表21—4。表21—4Wdˊ--Wd位置差动线圈匝数Wcd动作电流Idj（安）动作安匝A—AB—BC—CD—D如果测得动作电压安匝与要求相差不大时，可采用将执行元件动作值适当增减（在要求范围内）的办法或稍许改变速饱和变流器铁芯压紧螺丝松紧程度的方法使之符合要求。如果相差较大，则必须改变速饱和变流器铁芯的组合方式进行调整。a、动作安匝小于60±4，则将饱和变流器铁芯的硅钢片由较少片数相间对叠改为较多片数相间对叠，但铁芯的总厚度不变。为此应松开底座上的一部分接线端子，取出执行元件后，将速饱和变流器下部抽出一部分硅钢片，再按要求插入。b、动作安匝大于60±4，则将硅钢片由较多片数相间对叠改为较少片数相间对叠。159图21—3继电器起动动作安匝测试改变速饱和变流器硅钢片相间对叠的片数能改变磁路的磁阻，使动作安匝增加或减少。但应注意铁芯组装后不应把夹紧螺丝拧得太紧，防止磁化曲线降低，使励磁电流增加，从而导致动作安匝增加。参数确定后，不应再改变其松紧程度。1112~220V46576.3AV10触点通断指示灯WdW'dW2第三项实验时接入此电压表WcdΩ160图21--45、整组伏安特性试验试验接线按图21—3。Wcd=20匝，Wdˊ--Wd仍放在A—A位置，用电压表测量W2上的电压，试验电流逐步上升，不允许来回摆动，以免磁滞影响曲线的平滑。读电压数值时应手持绝缘物将执行元件的可动舌片卡住在未动作的位置。伏安特性曲线的横座标可采用安匝。录取整组伏安特性曲线，除可作为定期检测中比较分析继电器工作性能是否发生变化的原始记录之外，尚可根据试验所得结果大致确定速饱和变流器工作磁通密度是否取得合适。其动作安匝是否在伏安特性直线段的上部，可将试验作出的曲线与图21—4曲线进行比较。表21—5Wcd=20匝Wdˊ-Wd=A1-A2电流（安）安匝（AW）电压（伏）七、技术数据1、继电器的动作安匝数（AWcp）为60±4。2、当保护三绕组变压器时，继电器的线路图对具有大电流的保护一侧（运用工00.51.01.52.02.5U(V)100200300400AW伏安特性曲线0U(V)AW161作—差动绕组）有以下的动作电流值:3、4.6、6、7.5、10、12安（Awcp=60）。此时在另两个保护臂中平衡系数最大。当最小整定值时在差动绕组中的动作电流等于2A。当用继电器保护两绕组变压器或发电机时，可以利用平衡绕组选择整定值，这时每一臂中的动作电流在1.5~12安更细致的范围内进行调整。3、可靠系数（当在初级绕组中的电流为5Icp与Icp时继电器正弦动作电流的比值）不小于1.35。当整定为2Icp时，上述的比值不小于1.2。注：为了确定在初级绕组中的电流等于Icp时继电器的正弦电流值，必须将执行元件的指针从左向右旋。使得当加在饱和变流器上的电流为5Icp时继电器正好动作，然后直接在执行元件的绕组上通以正弦电流使继电器动作。这时确定其动作电流值。用这样的方法来确定当在初级绕组中的电流ICP时执行元件的正弦动作电流值。这两个电流之比就是可靠系数。4、当初级电流为3Icp时，继电器的动作时间应不大于0.035秒。5、继电器具有一个常开触点，在具有电感负荷的直流回路中（其时间常数不高于5×10-3秒）当电压为220伏电流在2安以下时，触点的断开容量为50瓦。6、正常状态下，当变流器变换比的误差在全补偿的情况下，饱和变流器的工作（差动）及平衡绕组能通过10安电流。7、继电器绕组的电阻值（当接入全部匝数时）示于表21—7中。8、继电器的绕组数据列于表21—6。9、继电器所有电路对于外壳的绝缘应能耐受2000V，50Hz的交流电压，历时一分钟。10、继电器的重量不大于4公斤。162表21－6表21—7八、实验报告实验结束后要认真进行总结，按本次实验要求和下列问题及时写出实验报告和实验体会。1、内部结构及绝缘检查是否合格。2、执行元件动作电压、电流及返回系数是否符合要求。3、起动安匝是否符合要求，你是如何调整的？4、分析评价继电器防止非周期分量的影响作用。5、根据实验绘出的特性曲线，说明被测试继电器的特性。绕组绕组数据铁芯截面积备注工作Wp=20匝Φ1.56—SBEC玻璃丝包线S=1.25cm2（边柱）各绕组抽头见线路图2平衡IIIWv=19匝Φ1.56—SBEC玻璃丝包线短路（中柱）Wˊkz=28匝Φ1.45—SBEC玻璃丝包线短路（边柱）Wˊkz=56匝Φ1.45—SBEC玻璃丝包线二次2W=48匝1.0—SBEC玻璃丝包线绕组下列电流值下（安培）的阻抗Z（欧姆）直流电阻（欧姆）3510工作0.320.280.190.04平衡III6.30.270.180.042~0.044163二十二、单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验一、实验目的1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。二、预习与思考1、三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行计算与整定吗？3、为什么在实验中，采用单相接线三段式保护能满足教学要求？你能将图22-2正确改绘成单相式接线图吗？4、为什么可取消电流互感器，直接将各段电流继电器的电流线圈串入一次侧的模拟接线中？5、三段式保护模拟动作操作前，是否必须对每个继电器进行参数整定？为什么？6、在辐射式输电线故障模拟接线中，“R、R1、R2、Rf、Rf’”各代表什么？S1