實(shí)驗(yàn)三功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三 功率方向繼電器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉BG-10B系列功率方向繼電器的實(shí)際結(jié)構(gòu)、工作原理和基本特性。2掌握電氣特性試驗(yàn)與整定方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)型 號(hào)使用儀器名稱數(shù)量1ZBT71功率方向繼電器組件1臺(tái)2ZB36數(shù)字式交流電壓表2只3ZB35數(shù)字式交流電流表1只4ZBT75數(shù)字式相位表1只5ZB31數(shù)字式直流電壓表1臺(tái)6DZB01三相交流電源1路三相自耦調(diào)壓器1臺(tái)直流操作電源1路7DZB02-1變流器1只觸點(diǎn)通斷指示燈1組可調(diào)變阻器 6.3 10A1只DZB02-2可調(diào)變阻器440 1.2A1只可調(diào)變阻器440 1.2A1只可調(diào)變阻器110 2.4A1只8三相交流移相器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原

2、理BG-10B系列功率方向繼電器（包括BG-11B、12B、13B）應(yīng)用于電力系統(tǒng)方向保護(hù)接線中，作為功率方向元件。其中BG-12B用于相間短路保護(hù)；BG-13B用于接地保護(hù)；BG-11B是具有雙方向接點(diǎn)的功率元件，用于平行線路橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)中。由于BG-12B型功率方向繼電器應(yīng)用較為廣泛，因此本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以BG-12B型為例詳細(xì)介紹其試驗(yàn)方法，今后在實(shí)際工程中需對(duì)其他型號(hào)的功率方向繼電器進(jìn)行試驗(yàn)，可參照進(jìn)行，方法相同。功率方向繼電器利用比較絕對(duì)值的原理構(gòu)成。它由比較回路、濾波回路和觸發(fā)回路組成。方塊圖見圖1-1、原理圖見圖1-6。1 比較回路：絕對(duì)值比較構(gòu)成原理，見圖1-2。1 / 13圖1-

3、1 方塊圖圖1-2 絕對(duì)值比較回路由互感器TA1和整流橋VD1VD4組成的工作回路，由互感器TA2和整流橋VD5VD8組成的制動(dòng)回路。互感器TA1和TA2的初級(jí)分別接入電流IY和IL。由于TA1的電壓線圈和TA2電壓線圈同極性串聯(lián)，TA1的電流線圈和TA2電流線圈反極性串聯(lián)（如圖1-2所示），IL為線路電流互感器TA的二次電流，它的值是不變的。TA1和TA2一次側(cè)的電壓繞組，通過移相回路，與電壓互感器二次相接。因電壓繞組的輸入阻抗比移相阻抗小得多，所以電流IY也可以看作近似不變。于是互感器TA1和TA2可按電流互感器分析，當(dāng)互感器TA1和TA2的一次繞組分別通入電流IY和IL時(shí)，它們產(chǎn)生的磁勢(shì)

4、在TA1是相加的，在TA2是相減的，于是在互感器TA1輸出線圈以電流形式取出矢量和IY+IL，在互感器TA2輸出線圈以電流形式取出矢量和IY- IL，二者分別經(jīng)整流器VD1VD4和VD5VD8加以整流，然后進(jìn)行絕對(duì)值比較。從圖1-3（a）中可看到 =90°時(shí)，|?Y+ ?L|=|?Y-?L|；從圖1-3（b）中可看到 >90°時(shí)，|?Y+ ?L|<|?Y-?L|；從圖1-3（c）中可看到 <90°時(shí)，|?Y+ ?L|>|?Y-?L|。當(dāng)=90°或=-90°時(shí)，|?Y+ ?L|=|?Y-?L|，繼電器處于邊界動(dòng)作狀態(tài)。(a

5、) =90° (b) >90° (c) <90°圖1-3相量圖當(dāng)-90°<<90°時(shí)，|?Y+ ?L|>|?Y-?L|，繼電器動(dòng)作。當(dāng)90°<<270°時(shí)，|?Y+ ?L|<|?Y-?L|，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)=0°時(shí)，靈敏度最高，最大靈敏角為0°。2移相回路比較回路在電流IY和IL同相時(shí)，靈敏度最高，故最大靈敏角=0°時(shí)，繼電器動(dòng)作條件為-90°90°。 圖1-4移相電路及相量圖由于線路相間短路的功率方向元件采用90°接

6、線，為了達(dá)到保護(hù)所需的電壓與電流之間的最大靈敏角，即希望當(dāng)=45°或=30°時(shí)，發(fā)生相間短路（除近處三相短路有死區(qū)外）的功率方向繼電器都能正確動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)接入保護(hù)UY 與IL之間的最大靈敏角sen=-，即j=sen=-時(shí)繼電器動(dòng)作最靈敏。為此，本比較回路在電壓繞組信號(hào)入口加上移相回路,使電流IY和UY相差一個(gè)適當(dāng)?shù)南辔?，以便使繼電器在UY 與IL之間夾角為-30°或-45°時(shí)動(dòng)作最靈敏，（此時(shí)應(yīng)使IY與IL間相位一致）故采用了C1和R1（或C1、R2）和TA1及TA2的電壓繞組構(gòu)成移相回路見圖1-4（a），當(dāng)=45°時(shí)，其相量圖見圖1-4（b），

7、動(dòng)作區(qū)見圖1-4（c）。-135°j45°為動(dòng)作區(qū)，j 為UY與Iy間相角差。-90°90°為動(dòng)作區(qū)，為IL與IY間相角差。3濾波回路：采用LC“”型濾波回路，由比較回路輸出的信號(hào)為全波整流波形，是一個(gè)脈動(dòng)的直流量，經(jīng)過濾波回路后輸給觸發(fā)回路是一個(gè)直流信號(hào)。4觸發(fā)回路：由兩個(gè)三極管構(gòu)成的集電極基極耦合單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，出口元件是干簧繼電器KR見圖1-5。圖1-5觸發(fā)電路當(dāng)只加直流工作電源而沒有訊號(hào)輸入時(shí)，三極管VT1導(dǎo)通，電容器C4未充電，穩(wěn)壓管VW1截止，三極管VT2截止，出口元件干簧繼電器KR不動(dòng)作。當(dāng)交流回路有制動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)，三極管VT1更飽和導(dǎo)通，觸

8、發(fā)器狀態(tài)同只加直流電源情況，出口元件干簧繼電器仍不動(dòng)作。當(dāng)比較回路有動(dòng)作訊號(hào)輸出時(shí)，經(jīng)濾波回路濾波后至觸發(fā)回路，使三極管VT1截止，電容器C4充電，穩(wěn)壓管VW1擊穿，三極管VT2導(dǎo)通，出口元件動(dòng)作。為了消除接點(diǎn)抖動(dòng)和保護(hù)三極管VT2，在干簧繼電器線圈兩端并網(wǎng)RC回路。5電路中各元件作用：VW2、VW3硅穩(wěn)壓管提供觸發(fā)器工作電壓，R13、R14降壓電阻。VD11、VD12硅三極管，給VT1、VT2提供負(fù)偏壓，對(duì)三極管進(jìn)行溫度補(bǔ)償。見圖1-6，R3、R4組成分壓電路，VD9的電壓為門檻電壓Um并對(duì)VT1進(jìn)行溫度補(bǔ)償。圖1-6BG-12B功率方向繼電器原理圖VD10硅二極管，保護(hù)VT1的發(fā)射結(jié)以免反

9、向擊穿，R6是三極管VT1的基極電阻。R8是三極管VT1集電極電阻，又是VT2的基極電阻，R9反饋電阻。C3加速電容器，防止合直流電源時(shí)繼電器短時(shí)誤動(dòng)作，C6、C7抗干擾電容。C5、R12防止接點(diǎn)抖動(dòng)，保護(hù)三極管VT2，以免被KR反電勢(shì)擊穿。VD13、R11指示回路，VD13是發(fā)光二極管，KR線圈兩端有電壓時(shí)VD13發(fā)光指示。四、實(shí)驗(yàn)步驟1熟悉與檢查功率方向繼電器根據(jù)BG-12B型功率方向繼電器的電氣原理圖。觀察該繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電子元器件的組成形式和各接線端子的用途，應(yīng)通過外觀檢查，盡可能在試驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)存在的工藝質(zhì)量等問題，以及因長(zhǎng)途運(yùn)輸造成的損壞。確保試驗(yàn)的安全、正確、可靠。2 絕緣檢測(cè)首

10、先將直流回路進(jìn)、出線端子和用導(dǎo)線短接起來，以免在檢測(cè)時(shí)使電子元件遭受損壞。然后用ZC25-4型1000V兆歐表按表1-1 順序測(cè)量各個(gè)回路之間的絕緣電阻，要求各項(xiàng)測(cè)得的絕緣電阻不得小于10M。如果發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)絕緣電阻較低，應(yīng)仔細(xì)檢查，找出原因進(jìn)行處理。表1-1絕緣檢測(cè)項(xiàng)目電阻值（兆歐）交流電流回路對(duì)直流回路交流電壓回路對(duì)直流回路交流電流回路對(duì)交流電壓回路引出接點(diǎn)對(duì)直流回路試驗(yàn)接線見圖1-7。完成上述二項(xiàng)檢測(cè)后，按圖1-7接線并應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真檢查。在保證變阻器調(diào)壓器均置于零輸出位置及接線正確無誤后才可進(jìn)行下述試驗(yàn)。圖1-7BG-12B型功率方向繼電器試驗(yàn)接線圖圖1-7BG-12B型功率方向繼電器試驗(yàn)接線

11、圖3邏輯電路檢測(cè)交流回路不加電源，合上直流電源開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑線變阻器RP1給繼電器輸入額定直流工作電壓。然后合上或斷開直流電源刀閘S1數(shù)次。在瞬間投入和切除額定工作電壓時(shí)觀察BG-12B繼電器，此時(shí)繼電器不應(yīng)動(dòng)作。用直流電壓表測(cè)量，該裝置內(nèi)經(jīng)過降壓電阻后穩(wěn)壓電路VW2陰極與VD12陰極之間的直流電壓應(yīng)在19V左右。短接一下VT1基極和發(fā)射極，繼電器應(yīng)動(dòng)作，輸出常開觸點(diǎn)KR閉合，觸點(diǎn)指示燈HL亮。4潛動(dòng)試驗(yàn)1）電流潛動(dòng)試驗(yàn)將交流電壓線圈或短接，合上直流電源開關(guān)S1，調(diào)節(jié)可變電阻R1使加入繼電器電壓為額定工作電壓；然后合上交流電源開關(guān)S2，調(diào)節(jié)三相自耦調(diào)壓器觀察電壓表V2，使其指示為120V線電

12、壓。閉合開關(guān)S3，調(diào)節(jié)可變電阻RP4和RP3使加入繼電器的交流電流回路的電流為010倍額定電流，此時(shí)繼電器不應(yīng)有電流潛動(dòng)。本試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)中可考慮只加4倍額定電流。2）電壓潛動(dòng)試驗(yàn)將交流電流回路斷開，合上直流電源開關(guān)S1和交流電源開關(guān)S2，調(diào)節(jié)PR2使輸入繼電器電壓線圈的交流電壓為1.1倍額定電壓。（繼電器額定電壓為100V）此時(shí)繼電器不應(yīng)有電壓潛動(dòng)。如果有電流潛動(dòng)或電壓潛動(dòng)，就是因?yàn)楣ぷ骰芈坊蛑苿?dòng)回路的元件不對(duì)稱，而使兩個(gè)回路不平衡造成。應(yīng)從工作回路或制動(dòng)回路的線圈、二極管、電阻上找原因。5動(dòng)作區(qū)和最大靈敏角測(cè)定在繼電器的電壓線圈或和電流線圈上分別加額定電壓和額定電流，具體數(shù)值見所試驗(yàn)繼電器的技

13、術(shù)參數(shù)，并保持此兩數(shù)值不變，用移相器YX改變電壓和電流之間的相位角，使在0°360°之間變化，觀察繼電器的動(dòng)作情況，此時(shí)可測(cè)出繼電器動(dòng)作時(shí)電壓超前電流的角度1和電壓滯后電流的角度2，測(cè)出繼電器動(dòng)作范圍的二個(gè)臨界角度1和2后，以電流為基準(zhǔn)畫出兩角度，即可定出繼電器的動(dòng)作區(qū)。作1和2之和的二等分線OA，即得最大轉(zhuǎn)矩線。OA與電流Ij之間的夾角j就是繼電器的最大靈敏角，見圖1-8（BG-11B型或BG-12型為例）。 j=-本試驗(yàn)是以Ij=IL為基準(zhǔn)，Uj=Uy為變量（其中電壓大小不變，相位改變），動(dòng)作區(qū)見圖1-8。在額定電壓和電流下，動(dòng)作區(qū)范圍應(yīng)在160°180

14、76;之間。最大靈敏角與制造廠規(guī)定值（BG-11B、BG-12B為-30°或-45°；BG-13B為+70°）進(jìn)行比較，在額定值下誤差應(yīng)不大于±5°。在試驗(yàn)中如采用指針式相位表，當(dāng)相位表指針偏轉(zhuǎn)到極端位置時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)象限開關(guān)，將象限開關(guān)置于合適象限位置上，重新測(cè)量。轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)前應(yīng)先將被測(cè)量減小到零，以免指針受到?jīng)_擊。象限開關(guān)合適位置如下：1）當(dāng)Uj在第象限的動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)時(shí)，相位表指示轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)放在負(fù)載端電感側(cè)。2）當(dāng)Uj在動(dòng)作區(qū)第象限時(shí)，相位表指示轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)放在發(fā)電機(jī)端電容側(cè)。3）當(dāng)Uj在第III象限的動(dòng)作區(qū)和非動(dòng)作區(qū)時(shí)，相位表指示轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)放

15、在發(fā)電機(jī)端電感側(cè)。4）當(dāng)Uj在非動(dòng)作區(qū)第象限時(shí)，相位表指示轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)放在負(fù)載端電容側(cè)。表1-4 BG-11B、12B型功率方向繼電器相角特性試驗(yàn)記錄表（Ij=額定電流）移相器角度j（度）60°45°30°15°0°-15°-30°-45°-60°-75°-90°-105°-120°-135°-150°Udj(V)端子和加電壓端子和加電壓圖1-8 繼電器的動(dòng)作區(qū)和最大靈敏角6繼電器相角特性試驗(yàn)固定加入繼電器電流線圈的電流為額定電流，作起動(dòng)電壓Udj

16、=f（j）的關(guān)系曲線。試驗(yàn)接線按圖1-7，調(diào)節(jié)輸入繼電器電流線圈的電流為額定電流，并保持不變，調(diào)整移相器為某一個(gè)j角度，然后逐步調(diào)節(jié)升高輸入繼電器電壓線圈的電壓，直到其動(dòng)作為止，記下此時(shí)的電壓值，j每隔15°改變一次，將測(cè)試結(jié)果記在表1-4中，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果在直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)上表示出繼電器的相角特性。在最大靈敏角及額定電流下，繼電器的最小動(dòng)作電壓不大于1V。7伏安特性及動(dòng)作功率試驗(yàn)在加入繼電器相應(yīng)端子上的電壓和電流之間的相位角j為某一定值時(shí)，測(cè)定功率方向繼電器的啟動(dòng)電壓Udjzx與電流Ij的關(guān)系曲線和最小動(dòng)作功率Sdjzx與電流Ij的關(guān)系曲線。伏安特性試驗(yàn)在最大靈敏角下進(jìn)行，試驗(yàn)接線按

17、圖1-7，合上直流電源開關(guān)S1；再合上交流電源開關(guān)S2和S3，首先調(diào)整移相器，使j為最大靈敏角，并保持此靈敏角不變（移相器不再調(diào)節(jié)），選擇調(diào)節(jié)輸入繼電器電流線圈的電流分別為0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、安，然后對(duì)應(yīng)各點(diǎn)分別調(diào)節(jié)RP2升高輸入繼電器電壓線圈的電壓，測(cè)出上述各點(diǎn)電流下繼電器的最小動(dòng)作電壓Udjzx，記入表1-5，即可作出Udjzx=f（Ij）的關(guān)系曲線。動(dòng)作功率試驗(yàn)也是在最大靈敏角下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，先調(diào)整移相器、確定j為最大靈敏角后將相位表?yè)Q成功率表。同樣取0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、安各檔電流，然后對(duì)應(yīng)各點(diǎn)分別調(diào)節(jié)輸入繼電器的電壓，從功率表上讀取上述各點(diǎn)電流下使繼電器動(dòng)作的最小動(dòng)作功率。記入表1-5，即可作出Sdjzx=f（Ij）的關(guān)系曲線。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.數(shù)據(jù)記錄表1-2在額定直流電壓下，加4倍Ied時(shí)電流潛動(dòng)情況記錄在額定直流電壓下，加1.1倍Ued時(shí)電壓潛動(dòng)情況記錄表1-4BG-13B型功率方向繼電器相