电力系统继电保护原理实验指导书
??0的情况下，功率??U?的条件。所以在U要使继电器动作，必须满足UmAB方向继电器动作不了，因而产生了电压死区。
DKB 5 * Im 6 * W4 W1 * R1 * W2 R2 W3 BZ2 －30? －45? BZ1 W3 W2 * * YB C1 * * W1 7 Um
8 Y (a)
JJ
R5 c5 12 11 BZ1 ?I???Kkm?KyUmR5 9 R6 C4 BZ2 ?I???Kkm?KyUm2QF C2 10
C3 (b)
图3-2 LG-II 功率方向继电器原理接线图
(a)交流回路图 (b)直流回路图
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
?突然降低为零时，该回路中电流I?并不立即消失，而是按50Hz谐当电压Umm?同相，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”。
??0时，由于电压回路有了“记忆回路”的存在，当加于继电器的电压Um浙江工业大学信息工程学院电气工程系
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?U?在一定的时间内YB的二次绕组端钮有电压分量K就可以继续进行ym存在，
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
?为?角的一条直线。是超前U电流I?mm
非动作区 O 动作区 ?U?Kym最大灵敏线 ?Im?k ? ?Um的相位可以改变，当I?m与最大灵敏线重合时，即处于灵敏角?sen=??情况
?I??下，电压分量Kkm与超前Um为90?
? 图3-3 LG-11型功率方向继电器的 动作特性（?为30?或45?）
?U?相角的电压分量Kym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Upu?t =f(?m)的关系曲线。理论上此特性可用图3-4表示，其最大灵敏角为?sen=??。当?k=60?时，
Upu.r ?sen=?30?，理想情况下动作范围位于以?sen为中心的?90?以内。在此动作范围内，继电器的最小起动电压Upu?r?min基本上与?r无关，当加入继电器的电压Ur＜Upu?r?min时，继电器将不能起动，这就是出现“电压死区”的原因。
（2）伏安特性：表示当?m=?sen固定不变时，继电器起动Upu?r =f(Im)的关系曲线。在理想情况下，该曲线平行于两个坐标轴，如图3-5所示，只要加
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-120?
-30? 0?
60?
Upu.r.min ?m
图3-4 功率方向继电器
（?=30?）的角度特性
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入继电器的电流和电压分别大于最小起动电流Ipu?r?min和最小起动电压Upu?r?min，继电器就可以动作。其中Ipu?r?min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
?时产生的动作。加入电压U产生电压潜动的mUpu.r.min Ipu.r.min Im
Upu.r
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
?yU?大于制动回路YB的W3W2端电压分量Km图3-5 功率方向继电器的伏
安特性
?yU?时，就会产生电压潜动现象。为了消除电压潜动，可调整制端电压分量Km动回路中的电阻R3，使Im =0时，加于两个整流桥输入端的电压相等，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入电流I?m时产生的动作。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
?I?????Kkm不等，当W2电压分量KkIm大于W3端电压分量KkIm（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Um=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Um?0，而Im
很大，方向继电器本应将保护装置闭锁，如果此时出现了潜动，就可能使保护装置失去方向性而误动作。
4．相间短路功率方向继电器的接线方式
由于功率方向继电器的主要任务是判断短路功率的方向，因此，对其接线方式应提出如下要求。
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（1）正方向任何形式的故障都能动作，而当反方向故障时则不动作。
（2）故障以后加入继电器的电流I?r和电压
?应尽可能地大一些，并尽可能使?r接近于最灵Ur?IC?UA?IA90? ??ICIB?U?UBCB图3-6 cos?=1时IA、UBC
的向量图
敏角?lsen，以便消除和减小方向继电器的死区。
为了满足以上要求，功率方向继电器广泛采用的是90?接线方式，所谓90?接线方式是指在三相对称的情况下，当 cos?=1时，加入继电器的电流如
?和电压U?相位相差90?。如图3-6所示，这个定义仅仅是为了称呼的方便，IBCA没有什么物理意义。
?，I?、U?和I?、采用这种接线方式时，三个继电器分别接于I?A、UBCBCAC?而构成三相式方向过电流保护接线图。在此顺便指出，对功率方向继电UAB器的接线，必须十分注意继电器电流线圈和电压线圈的极性问题，如果有一个线圈的极性接错就会出现正方向拒动，反方向误动的现象。
（三）实验内容
本实验所采用的实验原理接线如图3-8所示。图中，380V交流电源经移相器和调压器调整后，由bc相分别输入功率方向继电器的电压线圈，A相电流输入至继电器的电流线圈，注意同名端方向。
1．熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线和相位仪的操作接线及试验原理。 认真阅读LG-11功率方向继电器原理图（图3-7）和实验原理接线图（图3-8），在图3-8上画出LGJ中的接线端子号和所需测量仪表接法。 2．按实验线路接线，用相位仪检查接线极性是否正确。
将移相器调至0?，合上电源开关加1A电流，20V电压观察分析相位仪读数是否正确。若不正确，则说明输入电流和电压相位不正确，分析原因，并加以改正。
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DKB 5 * Ir * * 6 KiIr BZ2 KuUr * KiIr KuUr * YB * C1 * 7 Ur 8 * －30? －45? Y R C2 BZ2 * JJ 11 JJ常开触点
12 R C4 C3 BZ1
图3-7 LG-II 功率方向继电器原理接线
3．功率方向继电器电压潜动现象检查实验
LG-11功率方向继电器实验原理接线如图3-8所示。图中，380V交流电源经移相器和调压器调整后，由bc相分别输入功率方向继电器的电压线圈，A相电流输入至继电器的电流线圈，注意同名端方向。
A B C O 三 相 调 压 器 移 相 器 b c BK V 220 LGJ a 0 TY 1 30?/5A 2A R A 相位仪 图3-8 LG-11功率方向继电器实验原理接线图
实验步骤如下：
（1）熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线和 电秒表的操作方法及试
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