实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验.docx
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实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验
实验一电磁型电流继电器和电压继电器实验
一、实验目的
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；掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。
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系列电流继电器用于反映发电机、变压器及输电线路短路和过负荷的继电保护装置中。
DY—20c系列电压继电器用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过电压保护）或电压降低（低电压起动）的继电保护装置中。
DL—20c、DY—20c系列继电器的内部接线图见图1－1。
上述继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达到或超过整定值时，衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。
过电流（压）继电器：
当电流（压）升高至整定值（或大于整定值）时，继电器立即动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。
低电压继电器：
当电压降低至整定电压时，继电器立即动作，常开触点断开，常闭触点闭合。
继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈串联，电压继电器两线圈并联时标注的指示值等于整定值；若上述二继电器两线圈分别作并联和串联时，则整定值为指示值的2倍。
转动刻度盘上指针，以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。
图1-1电流（电压）继电器内部接线图
图1-2电流继电器实验接线图
图1-3过电压继电器实验接线图
四、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZB11
DL--24C/6电流继电器
1
2
ZB15
DY--28C/160电压继电器
1
3
ZB35
交流电流表
1
4
ZB36
交流电压表
1
5
DZB01--1
单相自耦调压器
1
变流器
1
触点通断指示灯
1
单相交流电源
1
可调电阻R16.3Ω/10A
1
6
1000伏兆欧表
1
五、验步骤和要求
1、绝缘测试
单个继电器在新安装投入使用前或经过解体检修后，必须进行绝缘测试，对于额定电压为100伏及以上者，应用1000伏兆欧表测定绝缘电阻；对于额定电压为100伏以下者，则应用500伏兆欧表测定绝缘电阻。
测定绝缘电阻时，应根据继电器的具体接线情况，注意把不能承受高压的元件（如半导体元件、电容器等）从回路中断开或将其短路。
本实验是用1000伏兆欧表测定导电回路对铁芯的绝缘电阻及不连接的两回路间的绝缘电阻，要求如下：
（1）全部端子对铁芯或底座的绝缘电阻应不小于50兆欧。
（2）各线圈对触点及各触点间的绝缘电阻应不小于50兆欧。
（3）各线圈间绝缘电阻应不小于50兆欧。
将测得的数据记入表1--1，并做出绝缘测试结论。
表1-1绝缘电阻测定记录表
编
号
测试项目
电流继电器
电压继电器
电阻值
（兆欧）
结论
电阻值
（兆欧）
结论
1
铁心—线圈⑤
2
铁心—线圈⑥
3
铁心—接点①
4
铁心—接点③
5
线圈⑤--线圈⑥
6
线圈⑤--接点①
注：
上表①③⑤⑥为继电器引出的接线端号码，铁芯指继电器内部的导磁体。
2、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1－3、（图1－4）分别为电流继电器及过（低）电压继电器的实验接线，可根据下述实验要求分别进行。
实验参数电流值（或电压值）可用单相自耦调压器、变流器、变阻器等设备进行调节。
实验中每位学生要注意培养自己的实践操作能力，调节中要注意使参数平滑变化。
（1）电流继电器的动作电流和返回电流测试
a、选择ZB11继电器组件中的DL—24C/6型电流继电器，确定动作值并进行初步整定。
本实验整定值为2A及4A的两种工作状态见表1－2。
b、根据整定值要求对继电器线圈确定接线方式（串联或并联）；查表1－5。
c、按图1--4接线，检查无误后，调节自耦调压器及变阻器，增大输出电流，使继电器动作。
读取能使继电器动作的最小电流值，即使常开触点由断开变成闭合的最小电流，记入表1－2；动作电流用Idj表示。
继电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器降低输出电流，使触点开始返回至原来位置时的最大电流称为返回电流，用Ifj表示，读取此值并记入表1--2，并计算返回系数；继电器的返回系数是返回电流与动作电流的比值，用Kf表示。
过电流继电器的返回系数在0.85～0.9之间。
当小于0.85或大于0.9时，应进行调整，调整方法详见本节第（4）点。
整定电流I（安）
2A
继电器两线圈的接线方式选择为：
4A
继电器两线圈的接线方式选择为：
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=Ifj/Idj
求每次实测起动电流
与整定电流的误差%
表1-2电流继电器实验结果记录表
（2）过电压继电器的动作电压和返回电压测试
a、选择ZB15型继电器组件中的DY—28c/160型过电压继电器，确定动作值为1.5倍的额定电压，即实验参数取150V并进行初步整定。
b、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式，查表1－6。
c、按图1--3接线。
检查无误后，调节自耦调压器，分别读取能使继电器动作的最小电压Udj及使继电器返回的最高电压Ufj，记入表1－3并计算返回系数Kf。
返回系数的含义与电流继电器的相同。
返回系数不应小于0.85，当大于0.9时，也应进行调整。
（3）低电压继电器的动作电压和返回电压测试
a、选择ZB15继电器组件中的DY—28c/160型低电压继电器，确定动作值为0.7倍的额定电压，即实验参数取70V并进行初步整定。
b、根据整定值要求确定继电器线圈的接线方式，查表1－6。
c、按图1--3接线，调节自耦调压器，增大输出电压，先对继电器加100伏电压，然后逐步降低电压，至继电器舌片开始跌落时的电压称为动作电压Udj，再升高电压至舌片开始被吸上时的电压称为返回电压Ufj，将所取得的数值记入表1－3并计算返回系数。
返回系数Kf为:
低电压继电器的返回系数不大于1.2，用于强行励磁时不应大于1.06。
以上实验，要求平稳单方向地调节电流或电压实验参数值，并应注意舌片转动情况。
如遇到舌片有中途停顿或其他不正常现象时，应检查轴承有无污垢、触点位置是否正常、舌片与电磁铁有无相碰等现象存在。
动作值与返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值的误差不应大于±3%。
否则应检查轴承和轴尖。
在实验中，除了测试整定点的技术参数外，还应进行刻度检验。
用整定电流的1.2倍或额定电压1.1倍进行冲击试验后，复试定值，与整定值的误差不应超过±3%。
否则应检查可动部分的支架与调整机构是否有问题，或线圈内部是否层间短路等。
（4）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：
调节继电器右下方的舌片起始位置限制螺杆，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。
（5）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，为此可调整右下方的舌片起始位置限制螺杆。
当动作值偏小时，调节限制螺杆使舌片的起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。
b、继电器的整定指示器在最小刻度值附近时，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。
3、触点工作可靠性检验
应着重检查和消除触点的振动。
（1）过电流或过电压继电器触点振动的消除
a、如整定值设在刻度盘始端，当试验电流（或电压）接近于动作值或整定值时，发现触点振动可用以下方法消除。
静触点弹片太硬或弹片厚度和弹性不均，容易在不同的振动频率下引起弹片的振动，或由于弹片不能随继电器本身抖动而自由弯曲，以至接触不良产生火花。
此时应更换弹片。
静触点弹片弯曲不正确，在继电器动作时，静触点可能将动触点桥弹回而产生振动。
此时可用镊子将静触点弹片适当调整。
如果可动触点桥摆动角度过大，以致引起触点不容许的振动时，可将触点桥的限制钩加以适当弯曲消除之。
变更触点相遇角度也能减小触点的振动和抖动。
此角度一般约为55°～65°。
b、当用大电流（或高电压）检查时产生振动，其原因和消除方法如下：
当触点弹片较薄以致弹性过弱，在继电器动作时由于触点弹片过度弯曲，很容易使舌片与限制螺杆相碰而弹回，造成触点振动。
继电器通过大电流时，可能使触点弹片变形，造成振动。
消除方法是调整弹片的弯曲度，适当地缩短弹片的有效部分，使弹片变硬些。
若用这种方法无效时，则应将静触点片更换。
在触点弹片与防振片间隙过大时，亦易使触点产生振动。
此时应适当调整其间隙距离。
继电器转轴在轴承中的横向间隙过大，亦易使触点产生振动。
此时应适当调整横向间隙或修理轴尖和选取与轴尖大小适应的轴承。
调整右侧限制螺杆的位置，以变更舌片的行程，使继电器触点在电流近于动作值时停止振动。
然后检查当电流增大至整定电流的1.2倍时，是否有振动。
过分振动的原因也可能是触点桥对舌片的相对位置不适当所致。
为此将可动触点夹片座的固定螺丝拧松，使可动触点在轴上旋转一个不大的角度，然后再将螺丝拧紧。
调整时应保持足够的触点距离和触点间的共同滑行距离。
另外改变继电器纵向串动大小，也可减小振动。
（2）全电压下低电压继电器振动的消除
低电压继电器整定值都较低，而且长时间接入额定电压，由于转矩较大，继电器舌片可能按二倍电源频率振动，导致轴尖和轴承或触点的磨损。
因此需要细致地调整，以消除振动。
其方法如下：
a、按上述消除触点振动的方法来调整静触点弹片和触点位置,或调整纵向串动的大小以消除振动。
b、将继电器右上方舌片终止位置的限制螺杆向外拧，直到继电器在全电压下舌片不与该螺杆相碰为止。
此时应注意触点桥与静触点有无卡住，返回系数是否合乎要求等。
c、在额定电压下，松开铝框架的固定螺丝，上下移动铝框架调整磁间隙，以找到一个触点振动最小的铝框架位置，再将铝框架固定，也就是人为地使舌片和磁极间的上下间隙不均匀（一般是上间隙大于下间隙）来消除振动。
但应注意该间隙不得小于0.5毫米，并防止舌片在动作过程中卡塞。
d、仅有常闭触点的继电器，可使舌片的起始位置移近磁极下面，以减小振动。
e、若振动仍未消除，则可以将舌片转轴取下，将舌片端部向内弯曲。
（3）电压继电器触点应满足下列要求
a、在额定电压下，继电器触点应无振动。
b、低电压继电器，当从额定电压均匀下降到动作电压和零值时，触点应无振动和鸟啄现象。
c、过电压继电器，以1.05倍动作电压和1.1倍额定电压冲击时，触点应无振动和鸟啄现象。
表1-3电压继电器实验结果记录表
继电器种类
过电压继电器
低电压继电器
整定电压U（伏）
150V
继电器两线圈的接线方式选择为：
70V
继电器两线圈的接线方式选择为：
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=Ufj/Udj
求每次实测动作电压与整定电压的误差%
（4）电流继电器触点应满足下列要求
以1.05倍动作电流或保护出现的最大故障电流冲击时，触点应无振动和鸟啄现象。
图1－4 低电压继电器实验接线图
六、技术数据
1、继电器触点系统的组合形式见表1-4。
表1－4
继电器型号
继电器中触点数量
常开触点
常闭触点
DL—21c.DY—21c.DY—26c
1
DL—22c.DY—22c
1
DL—23c.DY—23c.DY—28c
1
1
DL—24c.DY—24c.DY—29c
2
DL—25c.DY—25c
2
２、继电器技术数据：
电流继电器见表1-5，电压继电器见表1-6
表1--5
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）
最小整定值时的功率消耗（VA）
返回系数
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—20C
0.05
0.08
0.16
0.08
0.16
0.0125～0.05
0.0125～0.025
0.025～0.05
0.4
0.8
0.2
0.3
0.6
0.3
0.6
0.05～0.2
0.05～0.1
0.1～0.2
0.5
0.6
1
2
1
2
0.15～0.6
0.15～0.3
0.3～0.6
0.5
2
3
6
3
6
0.5～2
0.5～1
1～2
0.5
6
6
12
6
12
1.5～6
1.5～3
3～6
0.55
10
10
20
10
20
2.5～10
2.5～5
5～10
0.85
20
10
20
15
30
5～20
5～10
10～20
1
5
.5～50
12.5～25
25～50
6.5
1
5～100
25～50
50～100
23
2
0～200
50～100
100～200
0.7
表1－6
名称
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）
返回系数
线圈并联
线圈串联
线圈并联
线圈串联
线圈并联
线圈串联
过电压
DY—21C～25C
6
～60
15～30
30～60
1
0.8
2
220
50～200
50～100
100～200
4
440
100～400
100～200
200～400
低电压
DY—26C、28C、29C
48
30
60
35
70
12～48
12～24
24～48
1.25
16
20
40～160
40～80
80～160
32
40
80～320
80～160
160～320
DY—21C～DY—25C/60C
6
20
15～60
15～30
30～60
2.5
0.8
3、动作时间：
过电流（或电压）继电器在1.2倍整定值时，动作时间不大于0.15秒；在3倍整定值时，动作时间不大于0.03秒。
低电压继电器在0.5倍整定值时，动作时间不大于0.15秒。
4、接点断开容量：
在电压不大于250伏，电流不大于2安时的直流有感负荷电路（时间常数不大于5×103秒）中断开容量为40瓦；在交流电路中为200伏安。
5、重量：
约为0.5公斤。
七、实验报告
实验结束后，针对过电流、过电压、低电压继电器实验要求及相应动作值、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及时写出电流继电器、电压继电器实验报告和本次实验的体会，并书面解答本实验思考题。
实验二6~10KV线路过电流保护实验
一、实验目的
1、掌握过流保护的电路原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。
2、学会识别本实验中继电保护实际设备与原理接线图和展开接线图的对应关系，为以后各项实验打下良好的基础。
3、进行实际接线操作,掌握过流保护的整定调试和动作试验方法。
二、预习与思考
1、参阅有关教材做好预习，根据本次实验内容，参考图5－1、图5－2设计并绘制过电流保护实验接线图，参照图5－3。
2、为什么要选定主要继电器的动作值，并且进行整定？
3、过电流保护中哪一种继电器属于测量元件？
三、原理说明
电力自动化与继电保护设备称为二次设备，二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与其他电气设备相连接的电路称为二次回路，或叫二次接线。
二次电路图中的原理接线图和展开接线图是广泛应用的两种二次接线图。
它是以两种不同的型式表示同一套继电保护电路。
1、原理接线图
原理接线图用来表示继电保护和自动装置的工作原理。
所有的电器都以整体的形式绘在一张图上，相互联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起，为了表明这种回路对一次回路的作用，将一次回路的有关部分也画在原理接线图里，这样就能对这个回路有一个明确的整体概念。
图5—1表示6~10KV线路的过电流保护原理接线图，这也是最基本的继电保护电路。
从图中可以看出，整套保护装置由五只继电器组成，电流继电器3、4的线圈接于A、C两相电流互感器的二次线圈回路中，即两相两继电器式接线。
当发生三相短路或任意两相短路时，流过继电器的电流超过整定值，其常开触点闭合，接通了时间继电器5的线圈回路，直流电源电压加在时间继电器5的线圈上，使其起动，经过一定时限后其延时触点闭合，接通信号继电器6和保护出口中间继电器7的线圈回路、二继电器同时起动，信号继电器6触点闭合，发出6－10KV过流保护动作信号并自保持，中间继电器7起动后把断路器的辅助触点8和跳闸线圈9二者串联接到直流电源中，跳闸线圈9通电，跳闸电铁磁励磁，脱扣机构动作，使断路器跳闸，切断故障电路，断路器1跳闸后，辅助触点8分开，切断跳闸回路。
原理接线图主要用来表示继电保护和自动装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备，它可作为二次回路设计的原始依据。
由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表示的，没有画出它们的内部接线和引出端子的编号、回路的编号；直流仅标明电源的极性，没有标出从何熔断器下引出；信号部分在图中仅标出“至信号”，无具体接线。
因此，只有原理接线图是不能进行二次回路施工的，还要其他一些二次图纸配合才可，而展开接线图就是其中的一种。
2、展开接线图
展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼此独立的部分，仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里，为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号。
展开接线图一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。
每一部分又分成若干行，交流回路按a、b、c的相序，直流回路按继电器的动作顺序各行从上至下排列。
每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，每一回路的右侧标有文字说明。
展开接线图中的图形符号和文字标号是按国家统一规定的图形符号和文字标号来表示的。
图5—16~10KV线路过电流保护原理图
1—断路器；2—电流互感器；3、4—电流继电器；5—时间继电器；
6—信号继电器；7—保护出口中间继电器；8－断路器的辅助触点；9—跳闸线圈。
二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表示，即指开关电器在非动作状态和继电器线圈断电的状态。
因此，所谓的常开（动合）触点就是继电器线圈不通电时，该触点断开，常闭（动断）触点则相反。
图5—2是根据图5—1所示的原理接线图而绘制的展开接线图。
左侧是保护回路展开图，右侧是示意图。
从中可看出，展开接线图由交流电流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。
交流电流回路由电流互感器1LH的二次绕组供电，电流互感器仅装在A、C两相上，其二次绕组各接入一个电流继电器线圈，然后用一根公共线引回构成不完全星形接线。
A411、C411和N411为回路编号。
图5—26~10KV线路过电流保护展开图
QS—隔离开关；QF—断路器；1LH、2LH—电流互感器；1LJ、2LJ—电流继电器；
SJ—时间继电器；XJ—信号继电器；BCJ－保护出口中间继电器；TQ—跳闸线圈。
直流操作回路中，画在两侧的竖线表示正、负电源，向上的箭头及编号101和102表示它们分别是从控制回路（＋）（－）的熔断器FU1和FU2下面引来。
横线条中上面两行为时间继电器起动回路，第三行为信号继电器和中间继电器起动回路，第四行为信号指示回路，第五行为跳闸回路。
3．实验原理说明
实验线路见图5－3，过电流保护的动作顺序如下：
当调节单相自耦调压器和变阻器R，模拟被保护线路发生过电流时，电流继电器LJ动作（注：
实验中交流电流回路采用单相式），其常开触点闭合，接通时间继电器SJ的线圈回路，SJ则动作，经过一定时限后，其延时触点闭合，接通信号继电器XJ和保护出口中间继电器BCJ的线圈回路，BCJ动作，常开触点闭合，接通了跳闸回路，（因断路器QF在合闸状态，其常开触点QF是闭合的）。
于是跳闸线圈TQ中有电流流过，使断路器跳闸，切断短路电流。
同时，XJ动作并自保持，接通光字牌GP，则光字牌亮，显示“6－10KV过流保护动作指示”。
通过实验接线整定调试后，我们会深切体会到：
展开接线图表达较为清晰，易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理，特别在复杂电路中，其优点更为突出。
四、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZB11
DL－24C/6电流继电器
1只
DZB－12B出口中间继电器
1只
2
ZB12
DS－22时间继电器
1只
DXM－2A信号继电器
1只
3
ZB01
断路器触点及控制回路模拟箱
1只
4
ZB03
数字式电秒表及开关组件
1只
5
ZB05
光字牌组件
1只
6
ZB31
直流数字电压、电流表
各1只
7
ZB35
存储式智能真有效值交流电流表
1只
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
8
DZB01－1
变流器
1只
复归按钮
1只
可调变阻器R1 12.6Ω5A
1只
交流电流
1路
单相自耦调压器
1只
9
DZB01
直流操作电源
1路
五、实验步骤和要求
1、选择电流继电器的动作值（确定线圈接线方式）和
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