电力工程实验剖析.docx

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电力工程实验剖析

实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验

一．实验目的

1．熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的实际结构，工作原理、基本特性。

2．掌握动作电流、动作电压参数的整定。

二．预习与思考

1．电流继电器的返回系数为什么恒小于1？

2．动作电流（压），返回电流（压）和返回系数的定义是什么？

3．实验结果如返回系数不符合要求，你能正确地进行调整吗？

4．返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途？

三．原理说明

DL-20C系列电流继电器和DY-20C系列电压继电器为电磁式继电器。

由电磁系统、整定装置、接触点系统组成。

当线圈导通时，衔铁克服游丝的反作用力矩而动作，使动合触点闭合。

转动刻度盘上的指针，可改变游丝的力矩，从而改变继电器的动作值。

改变线圈的串联或并联，可获得不同的额定值。

DL-20C系列电流继电器铭牌刻度值，为线圈并联时的额定值。

继电器用于反映发电机，变压器及输电线短路和过负荷的继电保护装置中。

DY-20C系列电压继电器铭牌刻度值，为线圈串联时的额定值。

继电器用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。

四．实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

1

控制屏

1

2

EPL-20A

变压器及单相可调电源

1

3

EPL-04

继电器

（一）—DL-21C电流继电器

1

4

EPL-05

继电器

（二）—DY-28C电压继电器

1

5

EPL-11

交流电压表

1

6

EPL-11

交流电流表

1

7

EPL-11

直流电源及母线

1

8

EPL-12B

光示牌

1

五．实验内容

1.整定点的动作值、返回值及返回系数测试

实验接线图1-2、图1-4分别为过流继电器及低压继电器的实验接线。

（1）电流继电器的动作电流和返回电流测试：

a.选择EPL-04组件的DL-21C过流继电器（额定电流为6A），确定动作值并进行整定。

本实验整定值为2.7A及5.4A两种工作状态。

注意：

本继电器在出厂时已把转动刻度盘上的指针调整到2.7A，学生也可以拆下玻璃罩子自行调整电流整定值。

b.根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式；

注意：

（1）过流继电器线圈可采用串联或并联接法，如右图所示。

其中串联接法电流动作值可由转动刻度盘上的指针所对应的电流值读出，并联接法电流动作值则为串联接法的2倍。

（2）串并联接线时需注意线圈的极性，应按照要求接线，否则得不到预期的动作电流值。

c.按图1-2接线（采用串联接法），调压器T、变压器T2和电阻R均位于EPL-20A，220V直流电源位于EPL-11，交流电流表位于EPL-11，量程为10A。

并把调压器旋钮逆时针调到底。

d．检查无误后，合上主电路电源开关和220V直流电源船型开关，顺时针调节自耦调压器，增大输出电流，并同时观察交流电流表的读数和光示牌的动作情况。

注意：

当电流表的读数接近电流整定值时，应缓慢对自耦调压器进行调节，以免电流变化太快。

当光示牌由灭变亮时，说明继电器动作，观察交流电流表并读取电流值。

记入表1-2，用起动电流

表示（能使继电器动作的最小电流值）。

e．继电器动作后，反向缓慢调节调压器降低输出电流，当光示牌由亮变灭时，说明继电器返回。

记录此时的电流值称为返回电流，用

表示（能使继电器返回的最大电流值），记入表1-2，并计算返回系数：

继电器的返回系数是返回与动作电流的比值，用Kf表示。

过流继电器的返回系数在0.8-0.9之间。

当小于0.8或大于0.9时，应进行调整，调整方式见附。

f．改变继电器线圈接线方式（采用并联接法），重复以上步骤。

表1-2过流继电器实验结果记录表

整定电流I（安）

2.7A

线圈接线方式为：

5.4A

线圈接线方式为：

测试序号

1

2

3

1

2

3

实测起动电流Idj

实测返回电流Ifj

返回系数Kf

起动电流与整定电流误差%

（2）低压继电器的动作电压和返回电压测试

a．选EPL-05中的DY-28C型低压继电器（额定电压为30V），确定动作值并进行初步整定。

本实验整定值为24V及48V两种工作状态。

注意：

本继电器在出厂时已把转动刻度盘上的指针调整到24V，学生也可以拆下玻璃罩子自行调整电压整定值。

b．根据整定值需求确定继电器接线方式。

注意：

（1）低压继电器线圈可采用串联或并联接法，如右图所示。

其中并联接法电压动作值可由转动刻度盘上的指针所对应的电压值读出，串联接法电压动作值则为并联接法的2倍。

（2）串并联接线时需注意线圈的极性，应按照要求接线，否则得不到预期的动作电压值。

c．按图1-3接线（采用串联接法），调压器T位于EPL-20A，220V直流电源位于EPL-11，交流电压表位于EPL-11，量程为200V。

并把调压器旋钮逆时针调到底。

d．顺时针调节自耦变压器，增大输出电压，并同时观察交流电压表的读数和光示牌的动作情况。

当光示牌由灭变亮后，再逆时针调节自耦变压器逐步降低电压，并观察光示牌的动作情况。

注意：

当电压表的读数接近电压整定值时，应缓慢对自耦调压器进行调节，以免电压变化太快。

当光示牌由亮变灭时，说明继电器舌片开始跌落。

记录此时的电压称为动作电压

。

e．再缓慢调节自耦变压器升高电压，当光示牌由灭变亮时，说明继电器舌片开始被吸上。

记录此时的电压称为返回电压

，将所取得的数值记入表1-3并计算返回系数。

返回系数

为

低压继电器的返回系数不大于1.25。

将所得结果记入表1-3。

f．改变继电器线圈接线方式（采用并联接法），重复以上步骤。

表1-3低压继电器实验结果记录表

整定电压U（伏）

24V

线圈接线方式为：

48V

线圈接线方式为：

测试序号

1

2

3

1

2

3

实测起动电压Udj

实测返回电压Ufj

返回系数Kf

起动电压与整定电压误差%

六．实验报告

实验结束后，针对过电流，低压继电器实验要求及相应动作返回值、返回系数的具体整定方法，按实验报告编写的格式和要求写出过流继电器，低压继电器实验报告和实验体会，并书面解答本实验思考题。

附1：

返回系数和动作值的调整

1．返回系数的调整

返回系数不满足要求时应予以调整。

影响返回系数的因素较多，如轴间的光洁度、轴承清洁情况、静触点位置等。

但影响较显著的是舌片端部与磁极间的间隙和舌片的位置。

返回系数的调整方法有：

a、调整舌片的起始角和终止角：

调节继电器右下方起始位置限制螺杆，以改变舌片起始位置角，此时只能改变动作电流，而对返回电流几乎没有影响。

故可用改变舌片的起始角来调整动作电流和返回系数。

舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，反之，返回系数愈大。

调节继电器右上方的舌片终止位置限制螺杆，以改变舌片终止位置角，此时只能改变返回电流而对动作电流则无影响。

故可用改变舌片的终止角来调整返回电流和返回系数。

舌片终止角与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。

b、不调整舌片的起始角和终止角位置，而变更舌片两端的弯曲程度以改变舌片与磁极间的距离，也能达到调整返回系数的目的。

该距离越大返回系数也越大；反之返回系数越小。

c、适当调整触点压力也能改变返回系数，但应注意触点压力不宜过小。

2．动作值的调整

a、继电器的整定指示器在最大刻度值附近时，主要调整舌片的起始位置，以改变动作值。

为此可调整右下放的舌片起始位置的限制螺杆。

当动作值偏小时，调节限制螺杆使舌片起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。

b、继电器的整定指示器在最小刻度附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。

c、适当调整触点压力也能改变动作值，但应注意触点压力不宜过小。

附2：

DL-20C系列电流继电器

1．规格型号

1.1继电器额定值与整定值范围如下：

型号

最大整定电流（A）

额定电流

（A）

长期允许电流

（A）

电流整定

范围

（A）

动作电流（A）

最小整值时的功率消耗（VA）

线圈

串联

线圈

并联

线圈

串联

线圈

并联

线圈串联

线圈并联

DL-21C

6

6

12

6

12

1.5～6

1.5～3

3～6

0.55

2

3

6

4

8

0.5～2

0.5～1

1～2

0.5

0.6

1

2

1

2

0.15～0.6

0.15～0.3

0.3～0.6

0.5

1.2接触系统的组合形式如下：

型号

触点数量

动合

动断

DL-21C

1

2．技术数据

2.1整定值的动作误差不超过±6%。

2.2动作时间：

过电流继电器在施加1.1倍整定值电流时，动作时间不大于0.12s；在施加2倍整定值电流时，动作时间不大于0.04s。

2.3返回系数：

不小于0.8。

2.4触点断开容量：

在电压不超过250V及电流不超过2A，时间常数为5×6-3s的直流有感负荷电路中为50W，在交流电路中为250VA。

2.5继电器能耐受交流电压2kV，50Hz历时1min的介质强度试验。

2.6继电器重量：

约为0.5kg。

附3：

DY-20C系列电压继电器

1．规格型号

1.1继电器额定值与整定值范围如下：

型号

最大整定电压（V）

额定电压

（V）

长期允许电压（V）

电压整定范围

（V）

动作电压

（V）

最小整定值时的功率消耗（VA）

线圈

并联

线圈

串联

线圈

并联

线圈

串联

线圈并联

线圈串联

DY-28C

48

30

60

35

70

12～48

12～24

24～48

1

1.2接触系统的组合形式如下：

型号

触点数量

动合

动断

DY-28C

1

1

2．技术数据

2.1整定值的动作误差不超过±6%。

2.2动作时间：

低压继电器在施加0.5倍整定值电压时，动作时间不大于0.15s。

2.3返回系数：

不大于1.25。

2.4触点断开容量：

在电压不超过250V及电流不超过2A，时间常数为5×10-3s的直流有感负荷电路中为50W，在交流电路中为250VA。

2.5继电器能耐受交流电压2kV，50Hz历时1min的介质强度试验。

实验二电磁型时间继电器实验

一．实验目的

熟悉DS-20C系列时间继电器的实际结构，工作原理，基本特性，掌握时限的整定和试验调整方法，

二．预习与思考

1．影响起动电压、返回电压的因素是什么？

2．在某一整定点的动作时间测定，所测得数值大于或（小于）该点的整定时间，并超出允许误差时，将用什么方法进行调整？

3．根据你所学的知识说明时间继电器常用在那些继电保护装置电路？

三．原理说明

DS-20系列时间继电器为带有延时机构的吸入式电磁继电器。

继电器具有一付瞬时转换触点，一付滑动延时动合主触点和一付终止延时动合主触点。

当电压加在继电器线圈两端时，唧子（铁芯）被吸入，瞬时动合触点闭合，瞬时动断触点断开，同时延时机构开始起动。

在延时机构拉力弹簧作用下，经过整定时间后，滑动触点闭合。

再经过一定时间后，终止触点闭合。

从电压加到线圈的瞬间起，到延时动合触点闭合止的这一段时间，可借移动静触点的位置以调整之，并由指针直接在继电器的标度盘上指明。

当线圈断电时，唧子和延时机构在塔形反力弹簧的作用下，瞬时返回到原来的位置。

DS-20系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件按时限控制进行动作。

四．实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

1

控制屏

1

2

EPL-05

继电器

（二）DS-21时间继电器

1

3

EPL-14

按钮及电阻盘

1

4

EPL-12B

电秒表、相位仪

1

5

EPL-11

直流电源及母线

1

6

EPL-11

直流仪表

1

五．实验内容

1．内部结构检查

（1）观察继电器内部结构，检查各零件是否完好，各螺丝固定是否牢固，焊接质量及线头压接应保持良好。

（2）衔铁部分检查

手按衔铁使其缓慢动作应无明显摩擦，放手后塔形弹簧返回应灵活自如，否则应检查衔铁在黄铜套管内的活动情况，塔形弹簧在任何位置不许有重叠现象。

（3）时间机构检查

当衔铁压入时，时间机构开始走动，在到达刻度盘终止位置，即触点闭合为止的整个动作过程中应走动均匀，不得有忽快忽慢，跳动或中途卡住现象，如发现上述不正常现象，应先调整钟摆轴螺丝，若无效可在老师指导下将钟表机构解体检查。

（4）接点检查

a．当用手压入衔铁时，瞬时转换触点中的常闭触点应断开，常开触点应闭合。

b．时间整定螺丝整定在刻度盘上的任一位置，用手压入衔铁后经过所整定的时间，动触点应在距离静触点首端的1/3处开始接触静触点，并在其上滑行到1/2处，即中心点停止。

可靠地闭合静触点，释放衔铁时，应无卡涩现象，动触点也应返回原位。

c．动触点和静触点应清洁无变形或烧损，否则应打磨修理。

2.动作电压、返回电压测试

实验接线见图2-1，选用EPL-05挂箱的DS-21型继电器，整定范围（0.25-1.25s）。

Rp采用EPL-14的900电阻盘（分压器接法），注意图2-1中Rp的引出端（A3、A2、A1）接线方式，不要接错，并把电阻盘调节旋钮逆时针调到底。

开关S采用EPL-14的按钮开关SB1，处于弹出位置，即断开状态。

直流电压表位于EPL-11。

数字电秒表的使用方法：

“启动”两接线柱接通，开始计时，“停止”两接线柱接通，结束计时。

（1）动作电压Ud的测试

合上220V直流电源船型开关和按钮开关SB1，顺时针调节可变电阻Rp使输出电压从最小位置慢慢升高，并观察直流电压表的读数。

当电压超过70V左右时，注意观察时间继电器的动作情况，直到时间继电器衔铁完全吸入为止。

然后弹出开关S，再瞬时按下开关S，看继电器能否动作。

如不能动作，调节可变电阻R加大输出电压。

在给继电器突然加入电压时，使衔铁完全被吸入的最低电压值，即为最低动作电压Ud。

弹出S，将动作电压Ud填入表2-1内。

（2）返回电压Uf的测试

按下S，加大电压到额定值220V，然后渐渐调节可变电阻Rp降低输出电压，使电压降低到触点开启，即继电器的衔铁返回到原来位置的最高电压即为Uf，断开S，将Uf填入表2-1内。

表2-1时间继电器动作电压、返回电压测试

测量值

为额定电压的%

动作电压Ud（V）

返回电压Uf（V）

3．动作时间测定

动作时间测定的目的是检查时间继电器的控制延时动作的准确程度。

测定是在额定电压下，取所试验继电器允许时限整定范围内的大、中、小三点的整定时间值（见表2-2），在每点测三次。

用秒表测定动作时间的实验接线图见图2-2。

开关S采用EPL-14的按钮开关SB1，处于断开状态。

电秒表位于EPL-12。

其余同图2-1。

（1）合上220V直流电源船型开关和电秒表船型开关，按下按钮开关SB1，顺时针调节可变电阻Rp使直流电压表的读数到220V。

然后断开开关S（再按一下按钮开关SB1）和220V直流电源船型开关。

（2）拆下有机玻璃罩子对延时时间进行调整，使刻度盘上的指针指向0.25s。

（3）对数字电秒表进行复位并把量程置于ms档（按下电秒表的毫秒按钮开关）。

（4）合上220V直流电源船型开关，按下按钮开关SB1，观察电秒表的读数变化，并记录最后的稳定读数填入表2-2。

然后断开开关S（再按一下按钮开关SB1）。

（5）两次重复步骤3、4，分别把电秒表的读数填入表2-2。

（6）把延时时间分别调整到0.75s、1.25s，重复以上步骤。

注意：

当延时时间为1.25s时，数字电秒表量程置于s档

表2-2时间继电器动作时间测定

测量值

整定值t（s）

1

2

3

0.25

0.75

1.25

六．实验报告

实验报告结束后，结合时间继电器的各项测试内容及时限整定的具体方法，写出时间继电器实验报告和本次实验体会，并书面解答本实验的思考题。

附：

DS-20系列时间继电器

1．型号规格

型号

时间整定范围（S）

直流额定电压（V）

交流额定电压（V）

DS-21，DS-21/C

0.2～1.5

24，48，110，220

注：

C为长期带电型

2．技术参数

2.1继电器的动作值：

对于交流继电器不大于70%额定电压，对于长期带电的直流继电器不大于75%额定电压。

2.2继电器的返回值：

不小于5%额定电压。

2.3继电器主触点的延时一致性，不大于下表中的规定

延时整定范围（S）

延时一致性（S）

0.2～1.5

0.07

注：

1）延时一致性系指在同一时间整定点上，测量10次中最大和最小动作时间之差。

2）1、2、3条中规定的参数系环境温度为+20℃±2℃的条件下测试。

2.4继电器主触点延时整定值平均误差应符合下列规定：

平均误差不超过±5%。

2.5热稳定性：

当周围介质温度为+40℃时，对于直流继电器的线圈耐受110%额定电压历时1min，线圈温升不超过65K；对于长期带电直流继电器的线圈长期耐受110%额定电压，线圈温升不超过65K。

2.6额定电压下的功率消耗：

对于直流继电器不大于10W，对于长期带电直流继电器不大于7.5W。

2.7触点断开容量：

在电压不大于250V、电流不大于1A、时间常数不超过0.005s的直流有感负荷电路中，主触点和瞬动触点的断开容量为50W。

2.8延时主触点长期允许通过电流为5A。

2.9介质强度：

继电器导电部分与非导电部分之间，以及线圈电路与触点电路之间的绝缘应耐受交流50Hz、电压2kV历时1min试验而无击穿或闪络现象。

2.10电寿命：

5000次

2.11继电器在环境温度为-20℃到+40℃的范围内可靠地工作。

2.12继电器重量：

不大于0.7kg。

实验三信号继电器实验

一．实验目的

熟悉和掌握DX-8型继电器的工作原理，实际结构，基本特性及工作参数。

二．预习和思考

1．DX-8型信号继电器具有那些特点？

2．DX-8型信号继电器为什么要有自锁结构？

三．原理说明

DX-8型信号继电器，适用于直流操作的继电保护和自动控制线路中远距离复归的动作指示。

信号继电器由工作绕组，接触触点，机械自锁机构，指示红牌，手动复位按钮等组成。

当继电器工作绕组加入电流时，簧片吸合，带动机械自锁机构动作，使告警指示作用的红牌翻落，同时触点锁紧闭合。

只有在绕组释放电压后，人工手动按压复位按钮，触点才能够释放断开。

四．实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

1

控制屏

1

2

EPL-07B

继电器（五）—DX-8信号继电器

1

3

EPL-12B

光示牌

1

4

EPL-14

按钮及电阻盘

1

5

EPL-11

直流电源及母线

1

6

EPL-11

直流仪表

1

五．实验内容

1．观察DX-8型信号继电器的结构和内部接线，列举它所具有的特点。

2．动作电流的测试

实验接线见图3-1，直流电流表位于EPL-11，RP1、RP2采用EPL-14的900电阻盘，注意接线端的符号（A3、A2、A1、B2、B1），不要接错，否则容易过流造成熔断器烧断。

检查电阻盘的旋钮是否在逆时针到底位置，确认无误后，合上漏电断路器和EPL-11的220V直流电源，慢慢顺时针调整电阻盘的旋钮，并同时观察直流电流表的读数和光示牌的动作情况。

加大输出电压直至继电器动作，光示牌亮。

此时直流电流表的指示值即为继电器的动作值。

填入表3-1。

同时观察告警红牌的翻落情况。

断开220V直流电源船形开关，继电器触点应保持在动作位置。

用手按复位按钮，继电器触点断开，红牌翻起，光示牌熄灭。

重复以上步骤，多次测量动作电压，记入表3-1，并求取平均值。

表3-1信号继电器实验记录表

1

2

3

平均值

动作电流测量（mA）

六．实验报告

写出具体测试信号继电器的方法。

写出信号继电器的动作电压值、并书面解答本实验的思考题。

附：

DX-8型信号继电器

1．型号规格

1.1继电器额定值有下列各种规格

电压型

220V、110V、48V、24V、12V

电流型

0.01A、0.015A、0.025A、0.05A、1.075A、0.1A、0.15A、0.25A、0.5A、0.75A、1A、2A、4A

1.2触点形式及数量：

皆为3付动合触点。

2．技术数据

2.1动作值

电压型：

不大于额定电压的70%；

电流型：

不大于额定电流的90%。

2.2动作时间

电压型继电器施加额定电压时，电流型继电器施加120%的额定电流时，继电器的动作时间不大于30ms

2.3信号显示时间

当施加1.1倍额定值时，信号指示器应在0.05s时显示。

2.4继电器动作时，其信号指示器应立即到达最终位置，动作前后有明显的信号变化。

当线圈激励量消失后，其信号指示器，应保留其动作后达到的位置。

2.5触点容量

在电压不超过250V、电流不大于2A时间常数为5×10-3s的直流有感负荷电路中，触点接通与断开容量为50W。

在电压不超过250V电流不大于2A、功率因数为0.4±0.1的交流电路中，触点接通与断开容量为250VA。

2.6功率消耗

电压型继电器在额定电压下，其功率消耗不大于3W。

电流型继电器在额定电流下，其功率消耗不大于0.3W。

2.7电寿命：

1000次。

2.8继电器能耐受交流电压2kV、50Hz历时1min的介质强度试验。

2.9继电器重量：

约为0.4kg。

实验四中间继电器的实验

一．实验目的

中间继电器种类很多，目前国内生产的就有二十多个系列，数百种产品。

本实验只选用上海继电器厂的DZ-31B型中间继电器和DZS-12B型延时中间继电器，希望能通过本实验熟悉中间继电器的实际结构，工作原理、基本特性，掌握对中间继电器的测试和调整方法。

二．预习和思考

1．为什么目前在一些保护屏上广泛采用DZ-30B系列中间继电器，它与DZ-10系列中间继电器比较有那些特点？

2．使用中间继电器一般依据哪几个指标进行选择？

3．发电厂、变电所的继电器保护及自动装置中常用哪几种中间继电器？

三．实验设备

序号

设备名称

使用仪器名称

数量

1

控制屏

1

2

EPL-06

继电器（四）

1

3

EPL-12B

光示牌

1

4

EPL-14

按钮及电阻盘

1

5

EPL-12B

电秒表、相位仪

6

EPL-11

直流电源及母线

1

EPL-11

直流仪表

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四．实验内容

1．按图4-1接线

2．继电器动作值与返回值检验（DZ-31B）

Rp采用EPL-14的900电阻盘（分压器接法），注意引出端（A3、A2、A1）接线方式，不要接错，并把电阻盘调节旋