实验5功率方向继电器实验.docVIP

实验五 功率方向继电器实验 一．实验目的 1．学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。 2．掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的试验方法。 3．研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。 二．LG-11型功率方向继电器简介 1．LG-11整流型功率方向继电器的工作原理 LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程为： 继电器的接线图如图5-2所示，其中图（a）为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的电流为，电压为。电流通过电抗变压器DKB的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端钮获得电压分量，它超前电流的相角就是转移阻抗的阻抗角?k，绕组W4用来调整?k的数值，以得到继电器的最灵敏角。电压经电容C1接入中间变压器YB的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量，超前的相角为90度。DKB和YB标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到动作电压，加于整流桥BZ1输入端；DKB和YB标有W3的二次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压，加于整流桥BZ2输入端。图（b）为幅值比较回路， 它按循环电流式接线，执行元件采用极化继电器JJ。 继电器最大灵敏度的调整是利用改变变压器DKB第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的。继电器的内角?=-?k，当接入电阻R3时，阻抗角?k =，?=；当接入电阻R4时，?k =， ?=。因此，继电器的最大灵敏度，并可以调整为两个数值，一个为-，另一个为-。 当在保护安装处于正向出楼发生相间短路时，相间电压几乎将降为零值，这时功率方向继电器的输入电压，动作方程为=，即。由于整流型功率方向继电器的动作需克服执行继电器的机械反作用力矩，也就是说必须消耗一定功率（尽管这一功率的数值不大）。因此，要使继电器动作，必须满足的条件。所以在的情况下，功率方向继电器动作不了。因而产生了电压死区。 为了消除电压死区，功率方向继电器的电压回路需加设“记忆回路”，就是需要电容C1与中间变压器YB的绕组电感构成对50HZ串联谐振回路。这样当电压Um突然降低为零时，该回路中电流Im并不立即消失，而是按50HZ谐振频率，经过几个周波后，逐渐衰减为零。而这个电流与故障前电压Um同相，并且在谐振衰减过程中维持相位不变。因此，相当于“记住了”短路前的电压的相位，故称为“记忆回路”。 由于电压回路有了“记忆回路”的存在，当加于继电器的电压时，在一定的时间内YB的二次绕组端钮有电压分量存在，就可以继续进行幅值的比较，因而消除了在正方向出口短路时继电器的电压死区。 在整流比较回路中，电容C2和C3主要是滤除二次谐波，C4用来滤除高次谐波。 3．功率方向继电器的动作特性 继电器的动作特性如图3-3所示，临界动作条件为垂直于最大灵敏线通过原点的一条直线，动作区为带有阴影线的半平面范围。最大灵敏线是超前为?角的一条直线。电流的相位可以改变，当与最大灵敏线重合时，即处于灵敏角情况下，电压分量与超前为相角的电压分量相重合。 通常功率方向继电器的动作特性还有下面两种表示方法： （1）角度特性：表示Im固定不变时，继电器起动电压的关系曲线。理论上此特性可用图5-4表示，其最大灵敏度为。当?k =时，=-，理想情况下动作范围位于以为中心的±以内。在此动作范围内，继电器的最小起动电压基本上与?r无关，当加入继电器的电压时，继电器将不能起动，这就是出现“电压死区”原因。 （2）伏安特性：表示当=固定不变时，继电器起动的关系曲线。在理想情况下，该曲线平行于两个坐标轴，如图5-5所示，只要加入继电器的电流和电压分别大于最小起动电流和最小起动电压继电器就可以动作。其中之值主要取决于在电流回路中形成方波时所需加入的最小电流。 在分析功率方向继电器的动作特性时，还要考虑继电器的“潜动”问题。功率方向继电器可能出现电流潜动或电压潜动两种。 所谓电压潜动，就是功率方向继电器仅加入电压时产生的动作。产生电压潜动的原因是由于中间变压器YB的两个二次绕组W3、W2的输出电压不等，当动作回路YB的W2端电压分量大于制动回YB的W3端电压分量时，就会产生电压潜动现象。为了消除电压潜动，可调整制动回路中的电阻R3，是Im =0时，加于两个整流输入端的电压相等，因而消除了电压潜动。 所谓电流潜动，就是功率方向继电器仅通过电流 产生的动作。产生电流潜动的原因是由于电抗变压器DKB两个二次绕组W2、W3的电压分量不等，当W2电压分量大于W3端电压分量（也就是动作电压大于制动电压）时，就会产生电流潜动现象。为了消除电流潜动，可调整动作回路中的电阻R1，使=0时，加于两个整流桥输入端的电压相等，因而消除了电流潜动。 发生潜动的最大危害是在反方向出口处三相短路时，此时