电力系统继电保护
实验报告
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学 院 信息工程学院
实验二：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()ϕf Z pu =特性，求取最大灵敏角；
3. 测量方向阻抗继电器的静态()r pu I f Z =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、实验内容
1．整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整
前述可知，当方向阻抗继电器处在临界动作状态时，推证的整定阻抗表达式如式4-3所示，显然，阻抗继电器的整定与LZ-21中的电抗变压器DKB 的模拟阻抗Z I 、电压变换器YB 的变比n YB 、电压互感器变比n PT 和电流互感器n CT 有关。
例如，若要求整定阻抗为Zset =15Ω，当n PT =100，n CT =20，Z I =2Ω（即DKB 原
方匝数为20匝时），则10
15
=
yb n ，即YB n 1=0.67。
也就是说电压变换器YB 副方线
圈匝数是原方匝数的67%，这时插头应插入60、5、2三个位置，如图4-10所示。
（1，检查电抗变压器DKB 原方匝数应为16（2）计算电压变换器YB 的变比6
.15
=yb n ，YB 副方线圈对应的匝数为原方匝数的32%。
（3）在参考图4-10阻抗继电器面板上选择20匝、10匝，2匝插孔插入螺钉。
表4-3 DKB 最小整定阻抗范围与原方线圈对应接线
（4）改变DKB原方匝数为20匝（Z I=2Ω）重复步骤（1）、（2），在阻抗继电器面板上选择40匝、0匝，0匝插孔插入螺钉。
（5）上述步骤完成后，保持整定值不变，继续做下一个实验。
2．方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（ϕ）测试实验
实验步骤如下：
（1）熟悉LZ-21方向阻抗继电器和ZNB-Ⅱ智能电秒表的操作接线及实验原理。
认真阅读LZ-21方向阻抗继电器原理接线图4-2和实验原理接线图（图4-11）（2）按实验原理图接线，具体接线方法可参阅LG-11功率方向继电器实验中所介绍的内容。
（3）逆时针方向将所有调压器调到0V，将移相器调到0°，将滑线电阻的滑动触头移至其中间位置，将继电器灵敏角度整定为72°，整定阻抗设置为5Ω。
（
（
（
为1A
（7）调节单相调压器的输出电压，保持方向阻抗继电器的电流回路通过的电流为I m=2.0A；
（8）按照LG-11功率方向继电器角度特性实验中步骤（7）至（12）介绍的方法，测量给定电压分别为表4-4中所确定数值下使继电器动作的两个角度ϕ1、ϕ2，并将实验测得数据记录于表4-4中相应位置。
（9）实验完成后，将所有调压器输出调至0V，断开所有电源开关。
（10）作出静态特性Z pu=f（ϕ）图，求出整定灵敏度ϕ。
3．测量方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（I m），求最小精工电流
实验步骤如下：
（1）保持上述接线及阻抗继电器的整定值不变，调整输入电压和电流的相角差为ϕ=ϕsen=72︒并保持不变。
（2）将电流回路的输入电流I m调到某一值（按表4-5中给定值进行）。
（3）断开开关BK，将三相调压器的输出电压调至30V.
（4）合上开关BK，调节两个滑线电阻的滑动触头使电压表的读数由小到大，直到方向阻抗继电器动作，记录相应的动作电压值。
再逐渐增大电压值，直到方向阻抗继电器返回，然后再减小电压值，直到继电器动作，并记下动作电压值。
改变输入电流I m，重复上述操作，测量结果填入表4-5中。
（5）实验完成后，使所有调压器输出为0V，断开所有电源开关。
（6）绘制方向阻抗继电器静态特性Z pu=f（I m）的曲线。
（7）在特性曲线上确定最小精工电流和最小动作电流I pu⋅min。
三、实验数据记录及处理
1.方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（ϕ）测试实验
表4-4 方向阻抗继电器静态特性Z pu = f（ϕ）测试
（条件为：ϕ内=72︒，I m=1A，Z set=5Ω）
用
MAT
LAB
得
到
方
向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（ϕ）图，如下所示：
图1 方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（ϕ）
2．测量方向阻抗继电器的静态特性Zpu=f（Im），求最小精工电流
表4-5 方向阻抗继电器的静态特性Z pu= f（I m）测试
（条件为：ϕ内=72︒，Z set=5Ω）
利用MATLAB得到方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（I m）图，如下所示：
图2 方向阻抗继电器的静态特性Z pu=f（I m）图
最小精工电流：0.262A 和最小动作电流I pu⋅min=0.2A
四、实验总结
1．分析实验所得Z pu=f（ϕ）和Z pu=f（I m）特性曲线，找出有关的动作区、死区、不动作区。
答：对于Z pu=f（I m）特性曲线而言：
黑色阴影部分即为动作区
图中黑色阴影部分即为不动作区，也为死区
对于Z pu=f（ϕ）特性曲线而言：
图中准圆内为动作区，Zm=0附近的小半圆为死区，圆外则是不动作区。
2．讨论电压回路和电流回路所接的滑线变阻器的作用。
答：(1)达到保护电路的目的的是为了尽可能增大电路的总电阻，使电路中的电流达到最小，从而达到保护电路的目的。
如伏安法测电阻、用电流表和电压表测小灯泡的电功率等实验都利用了滑动变阻器保护电路的作用。
(2)达到控制变量
（3）研究记忆回路和引入第三相电压的作用。
3．研究记忆回路和引入第三相电压的作用。
答：(1)防止线路正方向相问出口短路时继电器的动作死区；(2)防止线路反方向相问出口短路时继电器的误动作；(3)改善继电器的动作特性。
4．按图4-11的实验原理图接线，对应阻抗继电器的哪种接线方式？其对应的Z pu=f(ϕ)特性有什么特点。
答：对应-30︒接线方式。
特性曲线在原点附近有一个凸区，即有一个凸死区，在该区域内不会动作。
5．如果LZ-21继电器的模拟阻抗Z I =2Ω，n PT =100，n CT =20，若整定阻抗
Z set =45Ω，请问n YB 的抽头放在什么位置上？ 答：1045=
yb n ，YB
n 1
=0.22. 也就是说电压变换器YB 副方线圈匝数是原方匝数的22%，这时插头应插入20,0,2三个位置。