实验四距离保护及方向距离保护整定实验.doc

实验四 距离保护及方向距离保护整定实验 一、实验目的 1．熟悉方向阻抗继电器的实际结构、工作原理和基本特性。 2．掌握技术参数的测试，工作特性曲线和工作特性圆的录制方法及其整 定调试技能。 二、实验仪器 序号 设备名称 使用仪器名称 数量 1 ZBT73 整流型方向阻抗继电器组件 1台 2 ZB36 数字式交流电压表 2只 3 ZB35 数字式交流电流表 1只 4 ZBT75 数字式相位表 1只 5 ZB03 数字式电秒表及开关组件 1台 6 ZB41 可调电阻箱3.3Ω、16.8A 1台 7 DZB01 三相交流电源 1路 三相自耦调压器 1台 8 DZB02-1 单相自耦调压器 1台 变流器 1台 可调变阻器6.3Ω、10A 1台 9 DZB02-2 双臂可调电阻220Ω、1.2A 1台 10 三相交流移相器 1台 三、实验原理 由于电力系统的迅速发展，出现了许多新的情况，如系统的运行方式变化增大，长距离重负荷的线路增多，网络结构复杂化。在这些情况下，前面实验中已经掌握的保护方式，在灵敏度、快速性、选择性上往往不能满足要求，必须增加特殊功能的继电器才能满足要求。 距离保护就是为适应电力系统中网络出现的复杂性和特殊性而设计的。 距离保护中的主要设备是阻抗继电器，它能测出故障点至保护安装处的距离，并与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其动作行为。 LZ-21整流型方向阻抗继电器，就是构成距离保护的主要设备，它既能测量阻抗又能判别方向，广泛应用于电力系统的大电流或小电流接地系统的距离保护中作为测量元件。 方向阻抗继电器原理接线见图4-1。 图4-1 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图 继电器是按比较两个电气量的绝对值大小而构成的动作方程式： （4-1） 不等式左边一项称为工作电压，右边一项为制动电压，当动作电压大于制动电压时，继电器动作。式(4-1)中：UK为电抗变压器DKB的补偿电压，UY、UJ分别为整定变压器YB，极化变压器JYB的二次电压。 UK=KKIcL与测量电流成一定比例关系（转动一定角度）的电压，KK具有阻抗量纲，为电抗变压器的转移阻抗。 UY=KYUCL与残压UCL 成一定比例关系的被测电压，KY为一实数，即整定板所表示的百分数。 UJ=KJUCL与测量电压UCL成一定比例关系的电压，作为参考向量的极化电压，KJ为一实数。 当( UK – UY) 与(UJ ) 夹角为90° 时方程式变为： （4-2） 此时继电器处于平衡状态，为动作边界条件， 矢量关系如图4-2。 在R、X坐标轴上的矢量图见图4-3。 图4-3 LZ-21型继电器动作阻抗轨迹相量图 由图4-3可看出，方程式(4-1)轨迹为一过坐标轴原点的圆，圆内动作。圆外制动、边界条件下，方程式两边相等。 方向阻抗继电器具体由以下几部分组成 (交流形成，整流比相及执行回路)。 1．交流形成回路 1）极化电压UJ=KJUCL取自电感LJ和电容CJ组成的谐振回路中电阻RJ上的压降。这个回路绝大部分电阻都集中在RJ上，所以RJ上的电压的相位接近于测量元件端子上所加的电压UCL，极化电压幅值大小，对短路阻抗的测量并无影响。它的作用只是判定短路的方向。上述谐振回路，在本保护装置中称为记忆回路，当保护装置安装点发生三相金属性短路时，元件端子电压突然降到零，但由于谐振回路中，电流是按50Hz频率逐渐衰减，故在一定时间内，极化电压并不完全消失，从而使测量元件有判别短路方向的可能，当保护装置安装点发生两相金属性短路时，短路两相之间的电压为零，而故障相与非故障相之间仍有较大的电压，故在两故障相导线中仍有电流流过，这两个电流可能在相位上和数值上不一样，因而在联接电缆中产生不同的电压降，使接在故障相上的继电器端子上出现电位差，这个电位差便成为极化电压，在记忆作用消失后，可能使继电器误动作，为了克服这种可能性，故在谐振回路的电感与电容之间经一高电阻R6接至第三相电压，极化电压经极化变压器JYB，分成两个相同的次级电压，分别施加到两个比较臂的交流测。 2）电压UY=KYUCL经变压器YB与继电器端子电压准确地保持一定比例关系，并且相位一致，变压器YB的次级有若干抽头，用来改变变比，以获得不同的整定值，YB整定板有两组，可独立地选取不同的整定值。一组为第I段整定板，另一组为第Ⅱ段整定板，正常时第I段经切换继电器触点接通，故障时如短路阻抗超过第I段整定范围，经切换继电器切换至Ⅱ段。 3）电压UK是由一个有气隙的电抗变压器DKB取得的，若它次级有电阻负载，超前的角度就要减少，改变