电力系统继电保护原理实验指导书
验原理。
认真阅读LG-11功率方向继电器原理图3-7和实验原理接线图（图3-8），在图3-8上画出功率方向继电器LGJ中的接线端子号和所需测量仪表接法。
（2）按实验原理线路图接线。
（3）调节三相调压器和单相调压器，使其输出电压为0V，将移相器调至0度，将滑线电阻滑动触头移到其中间位置。
（4）合上三相电源开关、单相电源开关。
（5）打开电秒表电源开关，将其功能选择开关置于相位测量位置（“相位”指示灯亮），相位频率测量单元的开关拔到“外接频率”位置。
（6）调节三相调压器使移相器输出电压为20V，调节单相调压器使电流表读数为1A，观察分析电秒表读数是否正确。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。
（7）在电秒表读数正确时，使三相调压器和单相调压器输出均为0V，断开单相电源开关。
检查功率继电器是否有潜动现象。电压潜动测量：将电流回路开路，对电压回路加入110V电压；测量极化继电器JJ两端之间电压，若小于0.1V，则说明无电压潜动。
4．用实验法测LG-11整流型功率方向继电器角度特性Upu = f（?），并找出继电器的最大灵敏角和最小动作电压。 实验步骤如下：
（1）按图3-8所示原理接线图接线。
（2）检查接线无误后，合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。
（3）调节单相调压器的输出电压使电流表的读数为1A，并保护此电流值不变。
（4）在操作开关断开状态下，调节三相调压器的输出电压，使电压表读数为50V。
（5）调节移相器，在电压表为给定值的条件下找到使继电器动作（动作信号灯由不亮变亮）的两个临界角度?1、?2 ，将测量数据记录于表3-1中。
（6）保持电流为1A不变，调节三相调压器，依次降低电压值，重复步
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骤（5）的过程，给定电压为30V、20V情况下，使继电器动作的?1、?2，并记录在表3-1中。
表3-1 角度特性Upu = f（?）实验数据记录表
U/V 50 30 20 10 5 2.5 2 1 ?1/度 ?2/度 （7）保持电流为1A不变，将两个滑线电阻的滑动触点移到靠近移相器输出bc接线端，调节三相调压器使其输出电压为30V。
（8）合上操作开关BK，调节两个滑线电阻的滑动触点使电压表读数为10V。
（9）断开操作开关BK。 （10）改变移相器的位置。
（11）迅速合上开关BK，检查继电器动作情况。
（12）重复步骤（9）至（11），找到使继电器动作的两个临界角度?1、
?2 ，在断开开关BK的情况下，将电秒表的读数记录于表3-1中。
（13）重复步骤（8）的过程，使电压表的读数分别为5、2.5、2、1和0.5V，再重复步骤（9）至（12）的过程，找出使继电器动作的最小动作电压值。
（14）实验完成后，使调压器输出为0，断开所有电源开关。 （15）计算继电器的最大灵敏角?sen?标明动作区。
5．用实验法作出功率方向继电器的伏安特性Upu = f（Ir）和最小动作电压 实验步骤如下：
（1）调整功率方向继电器的内角?=30?，调节移相器使? = ?sen，并保持不变。
（2）实验接线与图3-8相同，检查接线无误后，合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。
（3）按照实验4）中步骤（7）和（8）介绍的方法将电压表读数调至表
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?1??22，绘制角度特性曲线，并
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3-2中的某一给定值。
（4）调节单相调压器的输出，改变继电器输入电流的大小，当继电器动作时，记录此时电流表的读数。
（5）重复步骤（3）和（4），在依次给出不同的电压时，找出使继电器动作（指示灯由不亮到亮）的相应的电流值，记入表3-2中。注意找出使继电器动作的最小电压和电流。
表3-2 伏安特性Upu = f（Ir）实验数据记录表
Upu/V Ir/A 10 8 6 5 3 2 1.5 1 0.5 （6）实验完成后，使所有调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。 （7）绘出Upu = f（Ir）特性曲线。
（四）思考题
1. 功率方向继电器为什么会有死区？应如何消除死区？
2. 用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性发生变化对动作特性的影响。
3. LG-11整流型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？
4．整流型功率方向继电器的角度特性与感应型功率方向继电器角度特性有什么差异？
5. 功率方向继电器为什么要采用90?接线？用0?接线行不行？ 6. 改变内角?对保护动作性能有何影响？它有何实质意义？ 7. 角度特性及伏安特性有什么用途？
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四、方向阻抗继电器特性实验
（一）实验目的
1. 熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作
特性。
2. 测量方向阻抗继电器的静态Zpu?f???特性，求取最大灵敏角。 3. 测量方向阻抗继电器的静态Zpu?f?Ir?特性，求取最小精工电
流。
4. 研究方向阻抗继电器记忆回路和引入第三相电压的作用。
（二）LZ-21型方向阻抗继电器简介
1．距离（阻抗）保护的作用
在电力系统日益扩大，电压水平愈来愈高，以及系统运行方式多变的情况下，电流，电压保护难于满足电网对保护的要求。例如，高压长距离重负荷线路，由于负荷电流大，线路末端短路时，短路电流的数值与负荷电流相差不大，电流保护往往不能满足灵敏度的要求。另外，电流，电压保护的灵敏度（保护范围）随系统运行方式的变化而变化，在某些运行方式下，无时限速断或带时限速断保护范围将变得很小，甚至没有保护区。因此，在高电压电网中，需要有适用于容量大，电压高，结构复杂运行方式多变电网的保护装置，距离（阻抗）保护就是适应此要求的一种。
所谓距离保护，就是指反应保护安装处至短路故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定是否动作的保护装置。与电流，电压保护一样，距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作。这个保护范围通常是用给定阻抗值的大小来实现的，这个给定阻抗称为整定阻抗（用Zset表示），当线路发生短路时若距离保护测量到的阻抗（用Zm表示），小于整定阻抗Zset，即Zm＜Zset，则保护动作，若Zm＞Zset，则保护不动作。
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因此，距离保护实际上是一种低动作量的阻抗保护。
2．阻抗保护继电器的基本构成原理
(1) LZ-21型方向阻抗继电器构成原理及整定方法
距离保护能否正确动作，取决于保护能否正确地测量从短路点到保护安装处的阻抗，并使该阻抗与整定阻抗比较，这个任务由阻抗继电器来完成。
阻抗继电器的构成原理可以用图4-1来说明。图中，若K点三相短路，短路电流为IK，由PT回路和CT回路引至比较电路的电压分别为测量电压
?，那么 U?m和整定电压Uset?? Um11IKZK?ImZm (4-1) nPTnYBnPTnYB式中：nPT、nYB—电压互感器和电压变换器的变比；
ZK—母线至短路点的短路阻抗。 当认为比较回路的阻抗无穷大时，则：
?? Uset11 IKZI?ImZI （4-2）
nCTnCTZK IK Z1 ?Uset式中：ZI—人为给定的模拟阻抗。
比较式（4-1）和式（4-2）可见，若假设nPT?nYB?nCT，则短路时，由于线路上流过同一电流IK，
1 K Um YB ?Um2 ??和Um因此在比较电路上比较Uset的大小，就等于比较Z1和Zm的大
图4-1 阻抗继电器的构成原理说明图
1—比较电路 2—输出
??Uset?，则表明小。如果Um??Uset?，则表明Zm?ZI，保护应动作。阻Zm?ZI，保护应不动作；如果Um抗继电器就是根据这一原理工作的。
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