【正文】 試驗電源及其要求 一、對工頻試驗電源的要求 為了保證檢驗質(zhì)量，國際電工委員會 IEC 試驗標準中，對不同類型繼電器的試驗電源作了不同規(guī)定。我國也對繼電保護裝置的試驗電源作了相應的技術規(guī)定。如《繼電器及繼電保護裝置基本試驗方法》、《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》、《繼電保護及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗條例》等。這些標準對繼電保護裝置試驗電源的質(zhì)量有如下要求： 1) 波形良好； 2) 三相電壓平衡。 三相電壓和電流的負序分量、零序分量如果均不超過正序分量的１％，則可認為該三相系統(tǒng)是實際平衡系統(tǒng)。 3) 相序正確； 4) 直流分量小； 5) 頻率穩(wěn)定； 6) 電壓、電流穩(wěn)定并有足夠的調(diào)節(jié)范圍。 繼電保護試驗時，對試驗電源的允許偏差應根據(jù)國家測量標準確定。 二、交流試驗電源的種類 繼電保護用交流試驗電源有四種：取自電網(wǎng)的廠用電或所用電、電動─發(fā)電機組、工頻振蕩器和微機型可編程試驗電源。廠用電和所用電最容易取得，且容量大，但其頻率、電壓波形及三相平衡度等均隨電網(wǎng)變化而波動，試驗人員不能控制，當波動較大時將無法滿足試驗要求。但一般情況下，波動不大，能滿足試驗要求，故目前大多數(shù)現(xiàn)場試驗電源均來自廠用電、所用電。電動─發(fā)電機組供給的電壓幅值和頻率穩(wěn)定性高，波形好，三相平衡，頻率可以任意調(diào)整，容量大，但投資高，維護工作量大，需用直流電源，因此只在研究部門實驗室中使用。工頻振蕩器由于輸出功率小，只能供少數(shù)電壓型的繼電器作變頻電源用。微機型可編程試驗電源能滿足各類機電及靜態(tài)保護裝置的檢驗，但價格貴。 三、改善交流試驗電壓、電流波形的方法 繼電保護試驗電源大多取自電力系統(tǒng)本身，而電力系統(tǒng)供給的交流電壓、電流的波形往往是一種畸變失真的非正弦波，除基波分量外，還含有高次諧波。引起失真的原因除電力系統(tǒng)本身原因外，試驗接線中的調(diào)節(jié)設備如果容量不足，也會引起波形畸變。 波形畸變可通過觀察電源的波形和測量畸變系數(shù)來確定，以便采取措施來改善。例如，當試驗電源相電壓波形差，三次諧波分量較大時，可改用相間電壓；當移相器過載或負載不對稱而引起波形嚴重畸變時，可變更接線或者更換性能良好的移相器；當發(fā)現(xiàn)含有某次諧波時，可增設濾波器。 裝設有復雜保護裝置的變電所，應先直接由所用變壓器的低壓側(cè)，經(jīng)專用線接至容量不小于 10k ＶＡ、電壓為 380/110 Ｖ的專用試驗變壓器上，專用試驗變壓器應采用Ｄ， yn 接線。裝設一般保護裝置的現(xiàn)場，最好也設置專用試驗變壓器，以保證試驗電源三相平衡、波形良好的電源。 四、對直流試驗電源的要求 試驗用直流的額定電壓應與被試保護裝置所用的直流電壓相同。應采用獨立試驗電源，不允許用運行中設備的直流支路電源作為直流試驗電源。直流試驗電源的電壓調(diào)節(jié)范圍應大于額定電壓的 80 ％～ 115 ％，峰值波紋系數(shù)應不大于177。 6 ％，對靜態(tài)保護裝置，試驗直流電源的峰值波紋系數(shù)應不大于177。 2 ％。 五、直流試驗電源的種類 現(xiàn)場直流電源有蓄電池、帶電容儲能的硅整流電源和復式整流電源三種。蓄電池供給的直流電源平滑、波紋系數(shù)小，可由直流電源母線引出并經(jīng)保安措施供試驗用的獨立支路，提供額定值和 80 ％額定值兩種電壓。帶電容儲能的硅整流裝置的電容容量有限，因而所供的直流電壓是時間的函數(shù)，波紋系數(shù)較大。復式整流裝置輸出電壓不夠穩(wěn)定，沒有采取濾波措施，波紋系數(shù)大，其速飽和變流器空載輸出電壓可能短時很高，要采取穩(wěn)壓措施。 畸變系數(shù)、紋波系數(shù)及其測定 畸變系數(shù)、紋波系數(shù)是衡量繼電保護試驗電源品質(zhì)的重要指標，因而了解畸變系數(shù)、紋波系數(shù)的概念并掌握其測量方法是必要的。 一、交流電源波形的畸變系數(shù) 畸變系數(shù)為非正弦周期量各次諧波的總有效值與非正弦周期量的總有效值之比，通常用百分數(shù)表示。 交流電源的畸變會使繼電保護的特性發(fā)生變化，同時影響測量數(shù)據(jù)的準確性。具有零序性質(zhì)的諧波，對零序保護動作值肯定有影響；具有負序性質(zhì)的諧波，對所有負序量動作的保護也會有影響。因此，在保護檢驗中，為了使測量結(jié)果準確，應該用示波器觀察試驗電源的波形，有可能還應測量波形的畸變系數(shù)。 二、直流電源的紋波系數(shù) 整流電源、特別是可控整流電源，加于負載的電壓或電流有脈動，其中包含多種交流分量。工程上常用紋波系數(shù) r 來表示負載上電壓或電流的平滑程度， 多數(shù)文獻推薦按下式計算紋波系數(shù) 式中 Ｕ、Ｉ——負載上電壓、電流總有效值； 、 ——負載上直流分量。 而ＧＢ 7261 和ＤＬ 478 規(guī)定按下式計算峰值紋波系數(shù) 交流電流、電壓調(diào)節(jié)方法 一、交流電流的調(diào)節(jié)方法 常用的調(diào)節(jié)電流方法采用電阻調(diào)節(jié)法、電感器調(diào)節(jié)法、調(diào)壓器調(diào)節(jié)法和大電流發(fā)生器調(diào)節(jié)法四種，接線如圖所示。選用哪一種調(diào)節(jié)電流的方法，應根據(jù)被測繼電器的工作原理、所測參數(shù)和電源容量綜合考慮。 均勻調(diào)節(jié)電流來檢驗電磁型繼電器穩(wěn)態(tài)動作電流時，四種方法均可采用。 對感應型繼電器，原則上必須用電阻來調(diào)節(jié)電流，而不能用大電流發(fā)生器調(diào)節(jié)電流，且電源電壓必須使用相間電壓而不能使用相電壓，以防波形畸變影響穩(wěn)態(tài)動作值。為防止繼電器鐵芯飽和引起電流波形畸變，可將整個試驗回路的阻抗加大到遠大于被試繼電器的阻抗。 BCH 型差動繼電器的速飽和變流器是一個非線性元件，輸入的電流含有諧波分量與輸入電流不含諧波分量時，速飽和變流器二次感生電流的大小和波形將發(fā)生明顯變化，將導致穩(wěn)態(tài)動作特性有較大誤差。因此， BCH 型差動繼電器試驗時，禁止使用大電流發(fā)生器調(diào)節(jié)電流。用 220 Ｖ電源時，應檢查電源三次諧波分量，其值應很小。 當進行突然短路試驗時，用電感器調(diào)節(jié)沖擊電流，最符合突然短路時的真實情況。試驗突變量或增量繼電器的動作值或測定電流繼電器及阻抗繼電器的動態(tài)超越時，用電阻調(diào)節(jié)電流可能發(fā)生較大的誤差。 調(diào)節(jié)交流電流的方法接線圖 (a) 用電阻調(diào)節(jié)電流； (b) 用電感器調(diào)節(jié)電流； (c) 用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電流； (d) 用大電流發(fā)生器調(diào)節(jié)電流 二、交流電壓的調(diào)節(jié)方法 交流電壓的調(diào)節(jié)常用自耦變壓器調(diào)節(jié)或電阻分壓調(diào)節(jié)法，接線如圖所示。當需要微調(diào)時，可以采用兩級調(diào)節(jié)的方法。 采用自耦變壓器調(diào)節(jié)交流電壓，用于測試交流繼電器的動作參數(shù)，它的優(yōu)點是帶負載能力強。當負載波動時，輸出電壓一般不受影響，特別適合交流電磁型繼電器動作參數(shù)的測試，因為，電磁式繼電器動作時，銜鐵吸合前后繼電器線圈的交流電抗會發(fā)生較大的變化。 采用電阻分壓器調(diào)節(jié)交流電壓，它的優(yōu)點是分壓器本身不會帶來附加波形失真。在繼電器線圈阻抗不大的情況下測試交流電磁式繼電器動作參數(shù)，則應注意繼電器動作時線圈阻抗的突變，會引起繼電器動作前后儀表讀數(shù)的波動。 如果整個分壓電阻值遠小于繼電器線圈阻抗值的條件下，可以采用電阻分壓器調(diào)壓法，斷開和接入分壓電阻的并聯(lián)支路來模擬故障前后的輸入電壓變化。模擬突然短路的動態(tài)特性試驗，最好利用電感與電阻串聯(lián)回路，使其阻抗角與實際系統(tǒng)相同。 圖 22 調(diào)節(jié)交流電壓的方法 (a) 自耦變壓器調(diào)壓法； (b) 電阻分壓器調(diào)壓法 相序檢查與電壓定相 一、相序檢查 三相電源相序的檢查，通常用相序檢測器。常用的相序檢測器有旋轉(zhuǎn)型相序表、電抗─燈泡型相序指示器和阻容相序燈等。 二、電壓定相 當試驗電源取自發(fā)電廠、變電所的所用變壓器、試驗變壓器或電壓互感器時，往往要對電壓定相。在不知二次電壓相別的情況下，應認真核對所用變壓器、試驗變壓器或電壓互感器一、二次極性，根據(jù)一次繞組所加電壓的相別判定二次電壓相別。對已正常運行的中央信號盤或同期盤上電壓二次回路為基準，用電壓表定相。電壓表一端接在已投入正常運行的電壓二次回路的某一相上，另一端接在待校電壓回路的某一相電壓上，找出電壓表讀數(shù)為零的相別，表明為同名相。 通常，為簡化同期接線將電壓互感器二次側(cè)Ｂ相接地，其二次電壓的相別可以用電壓表和相序表來測定。先用電壓表測量所有各相及中性點對地電壓，對地電壓為零的為接地相，即Ｂ相；對地電壓為 100 Ｖ的為其他兩相；對地電壓為 Ｖ的為中性點，然后將接地相接至相序表的 B 相接線柱上， 根據(jù)相序表的指示即可確定Ａ相和Ｃ相。