電力系統繼電保護
實驗指導書
王荊中編著
2023年4月
目錄第一章學生實驗守則1
第二章電力系統繼電保護實驗5
實驗一電流、電壓繼電器實驗5
實驗二功率方向繼電器特性實驗9
實驗三電流速斷保護及電壓聯鎖11
實驗四方向性過流保護15
實驗五電流保護綜合實驗17
實驗六方向阻抗繼電器特性實驗21
實驗七負序電壓繼電器特性測試25
實驗八自動重合閘前加速保護實驗27
實驗九差動繼電器特性實驗31
實驗十變壓器保護綜合實驗33
附tqxdb-ib多功能繼電保護實驗台說明37
實驗時應保證人身安全，裝置安全，愛護國家財產，培養科學作風。為此，在本實驗室應遵守下列守則：
1、嚴守紀律，按時開始實驗。
2、特性實驗訊號源24v電源和電壓源出口嚴禁短接。
3、嚴禁帶電拆線、接線。
4、非本次實驗用的裝置器材，未經教師許可不得動用。
5、實驗中如有異常情況要保持鎮定，立即停止實驗，迅速切斷電源，
並向教師報告。
6、若自己增加實驗內容，須事先徵得教師同意。
7、保持實驗室整潔、安靜，實驗室內不得吸菸、喧嘩，亂扔雜物，
實驗台上嚴禁放書包，衣物。
8、實驗結束應先拆電源端接線，後拆除負荷端接線。必須將裝置關閉
電源，整理好桌椅後徵得指導老師同意再離開教室。
9、實驗完成後須按時上交實驗報告。
實驗一：電流、電壓繼電器實驗
一、實驗目的
1、了解常規電流、電壓繼電器的構造及工作原理，動作定值的方法；
2、測試dl-31型電流繼電器的動作值、返回值和返回係數。
3、測試dy-36型電壓繼電器的動作值、返回值和返回係數。
二、實驗裝置及器材
1、tqxdb-ib多功能繼電保護實驗培訓系統
2、dl-31型電流繼電器 3、dy-36型電壓繼電器 4、導線若干
三、實驗原理
1、dl-31型電流繼電器用於電機、變壓器及輸電線的過負荷和短路保護中，作為啟動元件。dl-31型電流繼電器是電磁式繼電器，當加入繼電器的電流公升至整定值或大於整定值時，
繼電器動合觸點閉合，動斷觸點斷開；當電流降低到0.8倍整定值左右時，繼電器返回，
動合觸點斷開，動斷觸點閉合。
繼電器有兩組電流線圈，可以分別接成併聯和串聯方式，接成併聯時，繼電器動作電流可以擴大一倍。繼電器接線端子見圖，串聯接線方式為：將④、⑥短接，在②、⑧之間加入電流；並聯接線方式為：
將②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之間加入電流。做實驗時可任意選擇一種接線方式（出廠時電流繼電器線圈預設為串聯方式）。
2、dy-36型電壓繼電器用於繼電保護線路中，作為低電壓閉鎖的動作元件。
dy-36型電壓繼電器是電磁式電壓繼電器，當加入繼電器的電壓降低到整定電壓時，繼電器動作，動斷觸點、端子閉合，動合觸點①、③端子斷開；當加入繼電器的電壓超過整定電壓時，繼電器動合觸點閉合，動斷觸點斷開。
繼電器有兩組電壓線圈，可以分別接成併聯和串聯方式，接成串聯時，繼電器動作電壓可以擴大一倍，併聯和串聯接法可檢視繼電器表面接線說明（出廠時電壓繼電器線圈預設為併聯方式）。
四、實驗內容及步驟
1、常規電流繼電器特性實驗
(1)實驗接線。如圖所示，將特性實驗訊號源的電流輸出端與電流繼電器的電流輸入端子，連線，繼電器的動作接點連線到訊號燈的控制迴路中。
電流繼電器特性測試實驗接線圖
（2）整定值設定。開啟電流繼電器面板前蓋，撥動定值設定指標，可設定電流繼電器的整定值，設定電流繼電器整定值為3a（或自定）。
（3）將三相調壓器調節到「0」位置，按照圖示接線，合上特性實驗訊號源開關。
（4）平穩地調整調壓器，增大電流輸出，直至電流繼電器動作，此時燈亮，讀出電流錶讀數，記錄動作電流。
（5）平穩地調整調壓器，減小電流輸出，至繼電器返回，訊號燈熄滅，記錄返回電流。
（6）不改變繼電器整定值，重複實驗，測三組資料，將測試結果填入表1。
2、常規電壓繼電器特性實驗（低電壓工作方式下）
(1)實驗接線。如圖所示，將特性實驗訊號源的電壓輸出端與電壓繼電器的電壓輸入端子，連線，繼電器的動作接點連線到訊號燈的控制迴路中(注意應連線繼電器的常閉觸點)。
電壓繼電器特性實驗接線
（2）整定值設定。開啟電壓繼電器面板前蓋，撥動定值設定指標，可設定電壓繼電器整定值，設定電壓繼電器整定值為60v（或自定）。
（3）在未調節調壓器前，電壓繼電器輸入電壓為0，繼電器常閉接點合上，指示燈亮。
（4）逐漸增加調壓器輸出電壓，使繼電器常閉接點開啟後（即指示燈滅後），再平穩降低電壓至繼電器接點閉合，訊號燈亮。記錄此時的電壓，即繼電器的動作電壓。
（5）平穩地調整調壓器，增加繼電器電壓，至繼電器返回，訊號燈熄滅，記錄此時的電壓，即繼電器的返回電壓。
（6）重複上述步驟，測試三組資料，將結果填入表2。
五、實驗資料及分析處理
返回係數＝返回平均值 / 動作平均值
表1 模擬式電流繼電器動作值、返回值和返回係數實驗資料（整定值設為3a）
表2 模擬式低電壓繼電器動作值、返回值和返回係數實驗資料（60v）
六、實驗注意事項
單次實驗測試後應將調壓器電壓調節至零後再進行下環節測試。
七、思考題
1、什麼是繼電器的返回係數？
2、欠量繼電器與過量繼電器返回係數有什麼差別？
實驗二：功率方向繼電器特性實驗
一、實驗目的
1、掌握常規功率方向繼電器的工作原理及動作特性試驗方法。
2、測試lg-11型功率方向繼電器的最大靈敏角、動作範圍和角度特性。
二、實驗裝置及器材
1、tqxdb-ib多功能繼電保護實驗培訓系統
2、lg-11型功率方向繼電器
三、實驗原理
lg-11型功率方向繼電器是一種反映所接入的電流和電壓之間的相位關係的繼電器。當電流和電壓之間的相位差為銳角時，繼電器的動作轉矩為正，使繼電器動作，控制接點閉合，繼電器跳閘；當電流和電壓之間的相位差為鈍角時，繼電器的動作轉矩為負，繼電器不動作，從而達到判別相位的要求。
功率方向繼電器動作範圍示意圖
lg-11型功率方向繼電器是根據絕對值比較原理構成的，由電壓形成迴路、比較迴路和執行元件三部分組成.動作條件是工作電壓大於制動電壓，其動作方程為
功率方向繼電器靈敏角的調整可通過更換面板上連線片的位置來實現。
四、實驗內容及步驟
1、實驗接線。如圖所示，，將特性實驗訊號源的電壓輸出分別與功率方向繼電器的，端子連線，特性實驗訊號源的i1電流輸出與功率方向繼電器，端子連線。繼電器的動作接點連線到訊號燈的控制迴路中。
功率方向繼電器特性測試接線圖
2、測試lg-11功率方向繼電器的最大靈敏角
（1）整定值設定。開啟功率方向繼電器面板前蓋，改變靈敏角連線片，可設定功率方向繼電器的整定值，首先設定靈敏角為-30°。
（2）保持電流為5a(或合適值)，電壓為57v(或合適值)，搖動移相器，測出使繼電器動作的兩個臨界角度和，紀錄於表1。
（3）計算最大靈敏角。
（4）改變功率方向繼電器的靈敏角為-45°，重複實驗，並將測量和計算結果填入表1。
3、測lg-11功率方向繼電器的伏安特性
（1）整定功率方向繼電器的靈敏角為-45°。固定加入到繼電器中的電壓和電流的相角，使＝（該最大靈敏角為上述實驗實測值，而非整定值）。
（2）從5a開始依次減小電流，測出每乙個不同電流下使繼電器動作的最小起動電壓。將資料填入表2。
（3）根據測得的資料繪製功率方向繼電器的伏安特性曲線。
五、實驗資料及分析處理
功率方向繼電器的最大靈敏角為：
表1 最大靈敏角測試實驗資料（保持電流為5a）
表2 伏安特性實驗資料(保持不變)
六、實驗注意事項
1、數字相位表的電壓電流輸入不應接與相同線圈；
2、繼電器的伏安特性測試時應保證繼電器電壓電流相位保持為實測最靈敏角。
3、最小起動電壓可用萬用表測得。
七、思考題
lg-11型功率方向繼電器的動作區是否等於180度？為什麼？
實驗三：電流速斷保護及電壓聯鎖
一、實驗目的
1、掌握電流速斷保護和電流電壓聯鎖速斷保護的構成和基本原理。
2、掌握電流速斷保護和電流電壓聯鎖速斷保護的整定方法。
二、實驗裝置及器材
1、tqxdb-ib多功能繼電保護實驗培訓系統
2、dl-31型電流繼電器
3、dy-36型電壓繼電器
4、導線若干
三、實驗原理
(1) 電流速斷保護
僅反映於電流增大而瞬間動作的電流保護，稱為電流速斷保護。為保證選擇性，必須保證下一出口處短路時保護不起動，因此電流速斷保護的動作電流必須大於最大執行方式下下一線路出口處發生短路的短路電流。
即電流速斷保護的整定值為：。
式中：為系統的等效相電勢；為最大執行方式下，系統的等值電抗；為線路單位長度電抗；為線路全長；為可靠係數，考慮到整定誤差、短路電流計算誤差和非週期分量的影響等，可取1.2~1.
3。電流速斷保護的主要優點是簡單可靠，動作迅速，其缺點是不能保護線路全長，而且保護範圍受系統執行方式變化影響很大，當被保護線路的長度較短時，速斷保護可能沒有保護範圍，因此不能採用。
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