电力系统继电保护原理实验指导书
（5）实验完成后，断开所有电源开关。 （6）计算动作时间误差。
（七）多种继电器配合实验
过电流保护实验
该实验内容为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器、滑线变阻器等组合构成一个过电流保护。要求当电流继电器动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸（指示灯亮）。
+ KA + + KT KS KM - B
a o ~220V A A - - - 图2-6 过电流保护实验原理接线图
实验步骤如下：
①图2-6为多个继电器配合的过电流保护实验原理接线图。
②按图接线，将滑线变阻器的滑动触头放置在中间位置，实验开始后可以通过改变滑线变阻器的阻值来改变流入继电器电流的大小。将电流继电器动作值整定为2A，时间继电器动作值整定为4秒。
③经检查无误后，依次合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。（各电源对应指示灯均亮。）
④调节单相调压器输出电压，逐步增加电流，当电流表电流约为1.8A时，停止调节单相调压器，改为慢慢调节滑线电阻的滑动触头位置，使电流表数值增大直至信号指示灯变亮。仔细观察各种继电器的动作关系。
⑤调节滑线变压器的滑动触头，逐步减小电流，直至信号指示灯熄灭。仔细观察各种继电器的返回关系。
⑥实验结束后，将调压器调回零，断开直流电源开关，最后断开单相电源开关和三相电源开关。
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（八）思考题
1. 电磁型电流继电器、电压继电器和时间继电器在结构上有什么异同
点？
2. 如何调整电流继电器、电压继电器的返回系数？ 3. 电磁型电流继电器的动作电流与哪些因素有关？ 4. 过电压继电器和低电压继电器有何区别？
5. 在时间继电器的测试中为何整定后第一次测量的动作时间不计？ 6. 详细描述多种继电器配合实验的动作关系和返回关系。
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三、功率方向继电器特性实验
（一）实验目的
1. 学会运用相位测试仪器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．电流保护中引入方向判别的必要性
在单侧电源的电网中，电流保护能满足线路保护的需要。但是，在两侧电源的电网（包括单电源环形电网）中，只靠电流定值和动作时限的整定不能完全取得动作的选择性。
现以图3-1所示的两端供电电网为例，分析电流速断保护和过电流保护的行为。
先观察两侧电源的电网上发生短路时，电流速断保护的动作行为。因为电流速断保护没有方向性，所以只要短路电流大于它的整定值就可以动作。从图3-1中可以看出，当k1点发生短路时，4QF的电流速断保护可以动作，5QF也可以动作。如果4QF先于5QF动作，就扩大了停电范围。同样，在k2点发生短路时，2QF和5QF可能在电流速断保护作用下，非选择性地动作。所以，在两侧电源供电的电网中，断路器流过反向电源提供的短路电流时，电流速断保护有可能失去选择性而误动。
再从图3-1（c）分析过电流保护的动作行为。k2点短路时，要求3QF、4QF先于2QF、5QF动作，即要求t2＞t3，t5＞t4；而在K1、K3点短路时，要求5QF先于4QF动作，2QF先于3QF动作，即要求t4＞t5，t3＞t2。这是矛盾的，显然是不可能实现的。因为过电流保护的动作时间是不可能随意更改的，所以，在两侧电源供电的电网中，过电流保护也可能失去选择性。
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1IOP4OP21IOP3?EMK3 1QF 2QF 3QF K2 4QF 5QF K1 6QF ?IkN?EN M I? kM N (a)
?IkM?IkN I 1 (b)
I1OP5
t1 t3 t2 t4 t5 top t6 (c)
图3-1 双侧电源电网电流保护动作行为分析
（a）系统图 （b）两侧电流与保护配合关系 （c）时间配合图
为了保证选择性，应该在保护回路中加方向闭锁，构成方向性电流保护。要求只有在流过断路器的电流的方向从母线侧流向线路侧时，才允许保护动作。
由于规定了电流从母线流向线路时为保护动作的方向，因此，可以利用功率方向继电器来做到这一点。
采用功率方向继电器以后，图3-1（a）双电源系统就可以分为两个单端电源的保护系统。即双号断路器的保护是一个保护系统，它负责切除由电源N供给的短路功率；单号断路器的保护又是一个保护系统，它负责切除电源M供给的短路功率。保护的动作时间的选择就可按阶梯原则来进行。即t5＜t3＜t1和t6＞t4＞t2。
由此可见，方向过电流保护就是由过电流保护加装功率方向继电器构成。在方向过电流保护的单相原理图中，当正方向区内故障时，只有功率方向元件和电流元件都动作，保护才能动作跳闸。由此可知，功率方向继电器是多电源网络保证保护动作有选择性的重要元件。
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2．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：
?I???????Kkm?KyUm?KkIm?KyUm
继电器的接线如图3-2所示，其中图（a）为继电器的交流回路图，也就是比
?。电流I?通较电气量的电压形成回路，加入继电器的电流为I?m，电压为Umm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
?I???Kkm，它超前电流Im的相角就是转移阻抗Kk的阻抗角?k，绕组W4用来调整
?经电容C1接入中间变压器YB?k的数值，以得到继电器的最灵敏角。电压Um??U??U?的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量KKym，ym超前Um
的相角为90?。DKB和YB标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得
?I???到动作电压Kym+KyUm，加于整流桥BZ1输入端；DKB和YB标有W3的二?I???次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压K加于整流桥BZ2输入ym?KyUm，
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。
继电器最大灵敏角的调整是利用改变电抗变压器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?=90°??k，当接入电阻R3时，阻抗角?k=60?，?=30°；当接入电阻R4时，?k=45?，?=45°。因此，继电器的最大灵敏角?lsen=??，并可以调整为两个数值，一个为?30?，另一个为?45?。
当在保护安装处正向出口发生相间短路时，相间电压几乎将降为零值，
??0，动作方程为K?I???这时功率方向继电器的输入电压Umkm?KkIm，即
??U?。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UAB用力矩，也就是说必须消耗一定的功率（尽管这一功率的数值不大），因此，
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