四川大学

 电气信息学院

  继电保护实验报告

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实验一 电流继电器特性实验报告

一、实验目的

1、了解继电器的結构及工作原理。

2、掌握继电器的调试方法。

3、了解有关仪器、仪表的选择原则及使用方法。

二、实验内容

    1. 外部检查

    2. 内部及机械部分的检查

    3. 绝缘检查

    4. 刻度值检查

5. 接点工作可靠性检查

6. 仔细观察继电器的各种构造，并记录下继电器铭牌的主要参数；

三、实验仪器设备

①    电流继电器                                         一个

②      电脑                                               一台

四、实验原理

继电器由电磁铁、线圈、Z型舌片、弹簧、动触点、静触点、整定把手、刻度盘、轴承、限制螺杆等组成。

继电器动作的原理：当继电器线圈中的电流增加到一定值时，该电流产生的电磁力矩能够克服弹簧反作用力矩和摩擦力矩，使Z型舌片沿顺时针方向转动，动静接点接通，继电器动作。当线圈的电流中断或减小到一定值时，弹簧的反作用力矩使继电器返回。

利用连接片可将继电器的线圈串联或并联，再加上改变调整把手的位置可使其动作值的调整范围变更四倍。

继电器的内部接线图如下：图一为动合触点，图二为动断触点，图三为一动合一动断触点。

五、实验注意事项

1．  计时器不能带电归零。

2．  进行实验时，应先估算电流值。

六、实验步骤

    1、外部检查

    检查外壳与底座间的接合应牢固、紧密；外罩应完好，继电器端子接线应牢固可靠。

    2. 内部和机械部分的检查

    a. 检查转轴纵向和横向的活动范围，该范围不得大于0.15~0.2mm，检查舌片与极间的间隙，舌片动作时不应与磁极相碰，且上下间隙应尽量相同，舌片上下端部弯曲的程度亦相同，舌片的起始和终止位置应合适，舌片活动范围约为7度左右。

    b. 检查刻度盘把手固定可靠性，当把手放在某一刻度值时，应不能自由活动。

    c. 检查继电器的螺旋弹簧：弹簧的平面应与转轴严格垂直，弹簧由起始位置转至刻度最大位置时，其层间不应彼此接触且应保持相同的间隙。

    d. 检查接点：动接点桥与静接点桥接触时所交的角度应为55~65度，且应在距静接点首端约1/3处开始接触，并在其中心线上以不大的摩擦阻力滑行，其终点距接点末端应小于1/3。接点间的距离不得小于2mm,两静接点片的倾斜应一致，并与动接点同时接触，动接点容许在其本身的转轴上旋转10~15度，并沿轴向移动0.2~0.3mm，继电器的静接点片装有一限制振动的防振片，防振片与静接点片刚能接触或两者之间有一不大于0.1~0.2mm的间隙。

    2、电气特性的检验及调整

    （1）实验接线图如下：   

    （2）动作电流和返回电流的检查

    a. 将继电器线圈串联，并将整定把手放在某一整定值上，调压器的手柄放在输出电压的最小位置（或将串入电路的滑线可变电阻放在电阻最大位置）。

    b. 合上电源开关，调节调压器的输出电压（调节可变电阻），慢慢地增加继电器电流，直至继电器动作，停止调节，记下此时的电流数值，即为继电器的动作电流Idj,再重复二次，将其值填入表1-1，求其平均值。

    c. 继电器动作后，均匀地减小调压器的输出电压（增加可变电阻阻值使流入继电器电流减小）直至继电器的常开接点刚刚打开，记下这时的电流，即为返回电流Ihj，重复二次将其值填入表1-1，求其平均值。根据动作电流和返回电流算出返回系数Kf：Kf=Ihj/Idj 动作值于返回值的测量应重复三次，每次测量值与整定值误差不超过±3%，否则应检查轴承和轴尖。

    过电流继电器的返回系数应不小于0.85，当大于0.9时，应注意接点压力。

    a. 将整定把手放在其它刻度时，重复上述试验。

    b. 将继电器线圈改为并联接法，按上述步骤重新进行检验。

    在运行中如需改变定值，除检验整定点外，还应进行刻度检验或检验所需改变的定值。用保护安装处最大故障电流进行冲击试验后，复试定值与整定值的误差不应超过±3%，否则，应检查可动部分的固定和调整是否有问题，或线圈内部有无层间短路等。

    （3）返回系数的调整

    返回系数不满足要求时应予调整，影响返回系数的因素较多，如轴尖的光洁度、 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。

    a. 改变舌片的起始角与终止角，填整继电器左上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。

    调整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。舌片终止位置与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。

    a. 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。

    b. 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。

    （4）动作值的调整

    a. 继电器的调整把手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，可调整左上方的舌片起始位置限制螺杆，当动作值偏小时，使舌片的起始位置远离磁极；反之，则靠近磁极。

    b. 继电器的调整把手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。

七、实验数据记录

表1-1    电流继电器实验数据记录表

八、实验数据分析

1、继电器线圈串联时，

继电器刻度为4A，刻度盘中点，对应的Idj平均值为4.07A，Ihj平均值为3.5A，Kf=Ihj/Idj=0.86>0.85，Kf<1，符合电流继电器动作灵敏度要求。

继电器刻度为2.5A，对应的Idj平均值为2.43A，Ihj平均值为2.17A，Kf=Ihj/Idj=0.89>0.85, Kf<1，符合电流继电器动作灵敏度要求。

继电器刻度为5A，对应的Idj平均值为4.9A，Ihj平均值为4.4A，Kf=Ihj/Idj=0.897>0.85, Kf<1，符合电流继电器动作灵敏度要求。

2、继电器线圈并联时，

继电器刻度为8A，对应的Idj平均值为8A，Ihj平均值为7.4A，Kf=Ihj/Idj=0.93>0.9，此时应注意考虑接点压力，而Kf<1，也符合电流继电器动作灵敏度要求。

九、实验心得体会：

从本次实验中知道了继电器名牌上的刻度值为继电器线圈串联时的刻度值。继电器线圈并联时，名牌上的刻度值´2为线圈实际通过的电流值。转动刻度数上的指针，改变游丝的作用力矩，从而可以改变继电器的动作值。

本次影响返回系数的因素较多，轴尖的光洁度、 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。而我们在做实验时，并没有做这些，应该是老师已经调试好了的，而我们这组测出来的实验数据中，对于动作值和返回值，每次测量值与整定值误差不超过±3%，对于继电器的返回系数，也符合要求，在实验的误差允许范围之内。如果返回数系过大表示动作机构太灵敏(动作电流小),可能引起误动,抗干扰差；如果返加系数过小表示返回电流电流太小有可能故障电流恢复至正常电流时装置不可靠返回,发生误动作,不可靠。

实验三  DCH-1型重合闸继电器特性实验报告

一、    实验目的

    1. 了解DCH系列重合闸继电器的结构及各元件的作用

2. 掌握DCH系列重合闸继电器的调试方法

二、实验内容

1. 内外部及机械部分检查

2. 按以下实验接线图接好线路：

3. 时间元件的动作电压和返回电压检查

4. 中间元件的动作电压和最小保持电流的检查

5. 冲电时间的检查

6. 检查放电电阻作用

7. 重合闸整组动作时间检查

三、继电器结构

DCH-1型重合闸继电器用于输电线路、变压器及母线的三相一次重合闸装置中，作为主要元件。内部接线如下图所示：

四、实验步骤

    1. 内外部及机械部分检查

    （1）检查所有螺丝、螺帽、连接线、导线和零件应完好并无松动现象。

    （2）时间元件检查：

①、  衔铁部分检查：手按衔铁使其缓慢动作，应无明显摩擦。放手后靠弹力返回应灵活自如，返回时弹簧在任何位置不允许有重迭现象。

②、  时间机构的检查：当衔铁压下时，时间机构开始走动，直至刻度盘终止位置接点闭合为止的整个动作过程应均匀走动，不能有忽快忽慢，跳动或中途卡住现象。

    （3）接点检查：

①、  当手按下衔铁时，瞬时常闭接点应断开，瞬时常开接点应闭合。

②、  动接点桥上的银接点应在刻度盘上的零位，当衔铁按下时动接点应在距静接点首端约1/3处开始同时接触，并在其上滑动到1/2处停止。

    （4）中间元件ZJ的检查   

①、 用手压动中间元件的可动衔铁，继电器动作应灵活。

②、 同一接点片上的两分接点应同时接触和同时离开，特别注意合闸回路的两对          接点应同时闭合。

（5）检查电容器外壳及电阻的绝缘瓷表面应无损坏与过热现象。

    2. 按以下实验接线图接好线路：

3. 时间元件的动作电压和返回电压检查

（1）按上图接好实验接线，检查滑线电阻R1在最小位置，R2在最大位置。

（2）合上K1开关，调节变阻器R1，使电压表的读数为额定电压，这时XD信号灯应发亮，个元件应无异常现象。

（3）合上K1、K2开关，调节变阻器R1，改变输出电压(增大)，直到SJ铁芯可靠吸下时的动作电压，要求动作电压不大于70%的额定电压。

（4）在调节R1改变输出电压(减小)，直到SJ铁芯完全返回时的返回电压，要求返回电压不小于5%的额定电压。

    4. 中间元件的动作电压和最小保持电流的检查

（1）动作电压的测试：将接线图中接到DCH-1的⑧、①端子的接线移到中间元件ZJ的电压线圈两端。

（2）合上K1开关，调节R1以增大输出电压，然后操作开关K1，冲击加入电压，记录能使中间继电器的衔铁完全吸合时的最低电压，即为中间元件的动作电压，应为20%~30%的额定电压，断开K1后，继电器应能可靠返回。

（3）最小保持电流的测试：合上开关K1，调节R1使输出电压为额定电压，手按中间元件衔铁，使其在动作位置，调节R2看电流表，当电流略低于0.9倍额定电流时，松开衔铁，中间元件应自保持，然后断开K1，中间元件也复归。重复上述步骤，调节R2，测出中间元件电流线圈的最小保持电流。

    5. 冲电时间的检查

（1）合上K1开关，调节R1使输出电压为额定电压，经15~25s后，再合上K2开关，时间元件SJ线圈励磁，中间元件ZJ电压线圈因时间元件的延时接点闭合，电容C对中间元件电压线圈放电，而使中间元件可靠动作并能自保持住。断开K1后，重合闸复归；再重复测定冲电时间（此时应短接③⑥端子放电）。

（2）如充电时间不符合要求，则：

检查充电电阻4R，电容C是否完好或是否有旁路存在；

如回路参数正确时，则可调节3R电位器，若3R增大，则冲电时间加长；若3R减小，则冲电时间缩短。也可调节中间元件，改变其动作电压，使之达到所需冲电时间，调整完毕后应再次测定中间元件动作电压和自保持电流。根据实践经验，对220v的继电器ZJ动作电压可调至50v左右，对110v的继电器ZJ动作电压可调至20v~30v左右，此时充电时间一般在15~25s范围内。

    6. 检查放电电阻作用

     合上K1开关，调节R1使输出电压为额定电压，充电60s后，瞬间短接③、⑥端子，使电容C放电，接着合上K2开关，此时中间元件ZJ不应动作。

7. 重合闸整组动作时间检查

    合上K1开关，调节R1使输出电压为额定电压，待电容C充电25s后，再合上K2开关，电秒表起动并计时，待时间元件SJ的延时接点闭合，电容器C对中间元件的电压线圈放电，使中间元件ZJ动作，其常开接点闭合，短接电秒表，停止计时，即电秒表上的时间为重合闸的动作时间。试验应重复三次，要求每次实测值与整定值比较的误差不超过±0.1s。

五、注意事项

    1. 正确使用设备和选择滑线变阻器，注意防止滑线变阻器R1过热烧损现象。

    2. 注意电秒表的使用。

六、实验记录及数据分析

        将试验记录填入下表：

数据计算分析

  T₁ - T=2.2211-2.2235=-0.0024（s)> （-0.1）s

  T₂ - T=2.2771-2.2235= 0.0536（s)<    0.1  s

T₃ - T=2.2498-2.2235= 0.0263（s)<    0.1  s

T_均-T=2.2493-2.2235=0.0258（s) <    0.1  s

 七、实验结论

   根据资料1. 在额定电压下，当环境温度为±20℃，相对湿度不大于70%时，电容器充电到使中间元件动作的电压值所必须的时间为15~25s。 2. 在70%额定电压下，继电器应能可靠工作，但此时电容器充电时间需增加到1~2分钟。 3. 电压回路长期耐受110%额定电压（时间继电器附加电阻串入后）。4. 中间元件的电流线圈中允许通过三倍额定电流，历时1分钟。5. 中间元件的触点串联后，在额定电压下应保证能接通8A电流历时5秒钟，触点不应有熔化和焊接的痕迹。6. 继电器导电部分对外壳的绝缘应能耐受50Hz、交流电压2000v、历时1分钟的耐压试验。7. 信号灯的额定电压为24v。

   本次实验满足要求。

八、实验总结

    从本次实验中我了解DCH系列重合闸继电器的结构及各元件的作用，掌握了DCH系列重合闸继电器的调试方法。明白了DCH-1型重合闸继电器用于输电线路、变压器及母线的三相一次重合闸装置中，作为主要元件。掌握了时间元件SJ用于整定重合闸继电器的动作时间。中间元件ZJ用于发出接通断路器合闸回路的脉冲。继电器有二个线圈，电压线圈靠电容放电时起动，电流线圈与断路器合闸回路串联，起自保持作用，直到断路器合闸完毕，继电器才失磁复归。电容器C用于保证重合闸装置只动作一次。充电电阻4R用于限制电容器C的充电速度，防止一次重合闸不成功时而发生多次重合。放电电阻6R在不需要重合闸时，电容器C经6R放电，起放电作用。电阻5R用于保证时间元件SJ线圈的热稳定。信号灯XD用于监视有无直流操作电源；用于监视重合闸继电器的所有元件及控制开关的接点是否完好。电阻17R用于限制信号灯XD上的电压。电位器3R用于调整充电时间的大小。

第二篇：继电保护实验报告实验一

 

实验一：微机型电网电流、电压保护实验

一、实验台工作原理及接线

实验台一次接线如图，它是单侧电源供电的输电线路，由系统电源，AB、BC线路和负载构成。系统实验电源由三相调压器TB调节输出线电压100V和可调电阻R_s组成；线路AB和BC距离长短分别改变可调电阻R_AB、R_BC阻值即可；负载由电阻和灯组成。Ａ变电站和Ｂ变电站分别安装有S300L微机型电流电压保护监控装置。线路AB、BC三相分别配置有保护和测量用的电流互感器，变比15/5。

图  电流、电压实验台一次接线

线路正常运行时：线电压100V，

实验台对应设备名称分别是：

（1）1KM、2KM：分别为A变电站和B变电站模拟断路器；

（2）R_AB、R_BC：分别是线路AB和BC模拟电阻；

（3）3KM、4KM：分别是线路AB和BC短路实验时模拟断路器；

（4）3QF、4QF：分别是线路AB和BC模拟三相、两相短路开关；

二、实验内容：

1、正确连接保护装置A站、B站的电流保护回路和测量回路，注意电流互感器接线。

2、合上电源开关，调节调压器电压从0V升到100V，根据计算得到：

A站 7 A，  3 A，  2 A，t  0 s， t  0.5 s， t 1  s；

B站 3  A，  2  A，t 0  s，t 0.5  s，将整定值分别在S300L保护监控装置A站、B站保护中设定。注：A站保护配置电流I、II、III段保护，B站只配置电流I、III段保护。

3、正常运行：调节，分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行，此时指针式电流、电压表及S300L保护监控装置显示正常运行状态的电气量。

表1正常运行A、B的电流、电压值

4、故障实验：

（1）线路BCIII段动作实验：分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行，合上4KM模拟线路BC末端三相短路，观察保护动作情况 BC段Ⅲ段动作  ，记录 2 A， 2  A，  2 A。

（2）线路BC远后备实验：在S300L保护监控装置中，将B站III段电流保护退出，分别合上1KM、

2KM ，使A站、B站投入运行。合上4KM模拟线模拟线路BC末端三相短路，观察保护动作情况 A站Ⅲ段动作   。

（3）线路BCⅠ段动作实验：调节，然后分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行。合上4KM模拟线路BC首端三相短路，观察保护动作情况 BC段Ⅱ段动作 ，记录 3 A， 3 A，  3  A。

（4）线路ABⅡ段动作实验：A站投入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护，然后分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行。合上3KM模拟线路AB末端三相短路，观察保护动作情况 A段Ⅱ段动作 ，记录9 A， 9  A，  9  A。

（5）线路ABⅠ段动作实验：调节，然后分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行。合上3KM模拟线路AB首端三相短路，观察保护动作情况   AB段Ⅰ段动作 ，记录 3 A， 3 A，  3 A。

（6）线路ABⅡ段近后备实验：在S300L保护监控装置中，将A站Ⅰ段电流保护不投入（整定Ⅰ段启动电流大于上题Ⅰ段短路电流值），然后分别合上1KM、2KM ，使A站、B站投入运行。合上3KM模拟线路AB首端三相短路，观察保护动作情况 AB段Ⅱ段动作        。

三、计算

如图所示，系统参数为：（最大运行方式），（正常运行方式），（最小运行方式），，，负载，，，，，。

    A站保护配置电流I、II、III段保护，B站配置电流I、III段保护，分别计算它们的整定值，确定动作时限，并校验其灵敏度。

1、电流速断Ⅰ段

⑴A 变电站

整定值:            

灵敏度校验：求： 

                        

                     

动作时限：           

(2)B变电站

      整定值:               

      灵敏度校验：求：

                         

                         

     动作时限：          

2、电流速断II段

   A 变电站

整定值:       

灵敏度校验：  满足灵敏度要求

动作时限：   

3、电流速断III段

整定值: ,正常运行时流过线路AB与BC的负荷电流相同

       

       

灵敏度校验：保护A近后备：

            保护A远后备：不满足要求

            保护B近后备：不满足要求

动作时限：

         

四、总结

电力系统的线路或元件发生故障时，故障点越靠近电源，短路电流越大。利用这一特点，可构成电流保护。对于仅反应电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。

它的保护范围受系统运行方式的影响较大，不可能保护线路的全长，为了保护线路全长，通常采用略带时限的电流速断与相邻线路的速断保护相配合，其保护范围包扩本线路的全部和相邻线路的一部分，其时限比相邻线路的速断保护大△t，电流速断保护和限时电流速断保护可构成线路的主保护。过流保护是按躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置可作为本线路和相邻线路的后备保护，定时限过流保护的动作时限比相邻线路的动作时限均大至少一个△t。

以上三种保护组合在一起，构成阶段式电流保护。具体应用时，只采用电流速断保护和限时电流速断保护，或限时电流速断保护和定时限过流保护的方式，也可三者同时采用。

本实验就是模拟电网正常运行时，施以预设的故障观察保护动作的情况并根据实验结果验证理论结果。通过本实验，我对阶段式电流保护有了更深刻的理解。在实验中记过老师的详细讲解，让我学会了如何设置微机继电保护装置的整定值以及通过检测流过保护装置的电流幅值，来判定故障的状态。

总之，通过实验让我对继电保护工作原理不再陌生，并学会了动作电流值的计算整定，可以说我已经基本掌握了继电保护。