【正文】 于指標(biāo)要求，則可以適當(dāng)增加DKB鐵心磁路空氣隙的坡莫合金片，增加補(bǔ)償租用，提高值，使精確工作電流指標(biāo)合格。最小精確工作電流是衡量阻抗繼電器靈敏度的一個(gè)重要的指標(biāo)，其值越小越好?？紤]到在保護(hù)范圍末端短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的最大短路電流一般小于以及在被保護(hù)線路始端短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的短路電流值較大，雖然阻抗繼電器的起動(dòng)阻抗減小，但總是可以動(dòng)作的。所謂“精確工作電流”，即時(shí)所對(duì)應(yīng)的測(cè)量電流，這時(shí)起動(dòng)阻抗的誤差為10%。 從這一關(guān)系曲線可以說明表征阻抗繼電器的幾個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)。（2）LZ21型方向阻抗繼電器的特性阻抗繼電器的幾種主要指標(biāo)的概念任一個(gè)阻抗繼電器做好之后。3．LZ21方向阻抗繼電器的特性（1）LZ21阻抗繼電器的特性前述分析可知LZ21型方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性方程為：其中： 圖49阻抗繼電器的特性圖此為過原點(diǎn)的圓方程如圖49實(shí)線所示，由圖可見方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性圓點(diǎn)的圓經(jīng)過原點(diǎn)，由于特性圓的圓內(nèi)是動(dòng)作區(qū)，圓外是不動(dòng)作區(qū)。通過電阻RJ的電流為：由于，則上式可以寫為：由上式可見，超前于，也就是和故障前的同相位，如圖48（c）所示。若電網(wǎng)頻率f與諧振頻率f0 相等，的相位維持不變，使阻抗繼電器動(dòng)作。由于諧振回路中電抗和感抗相等，即，故與測(cè)量電壓相同。LZ21方向阻抗繼電器引入的電路如圖48所示：圖48 通過高值電阻接于第三相電壓的原理接線圖和向量圖圖48（a）為AB相阻抗繼電器通過高值電阻R6接于第三相電壓獲取極化電壓的原理接線圖?？傊瑯O化電壓對(duì)于消除方向阻抗繼電器正向出口金屬性短路時(shí)的死區(qū)，可靠避免反向出口短路時(shí)保護(hù)的誤動(dòng)是不可少的但是，如何引入極化電壓呢？其要求是：（a）無論保護(hù)安裝處正向。（4）LZ21型方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除辦法方向阻抗繼電器在保護(hù)安裝處正向正向出口發(fā)生金屬性短路時(shí)，其測(cè)量電壓值小于繼電器的最小動(dòng)作電壓，繼電器將拒絕動(dòng)作，這一不動(dòng)作區(qū)通常稱之為方向阻抗繼電器的死區(qū)，方向阻抗繼電器必須消除死區(qū)才能正確工作。圖47 環(huán)形整流比相電路輸出電壓平均值與比相叫的關(guān)系曲線由分析可知，環(huán)形整流比相回路Umn與兩比相電氣量相位角q之間的關(guān)系如圖47所示，由圖可見，當(dāng)時(shí)， 為正最大值；當(dāng)時(shí)，=0；當(dāng)時(shí)。這一電路的等效電路如圖（b），圖中 ， 正半周時(shí)，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過電阻RJJ1和RJJ2；負(fù)半周時(shí)，和分別產(chǎn)生電流和，并分別通過電阻RJJ1和RJJ2；輸出電壓為:相敏整流電路輸出電壓Umn平均值的大小和極性與輸入端電壓、的相位有關(guān)。為了提高比相電路的輸出電壓，在二極管支路中串入相同的電阻R1~R4，適當(dāng)選取它們的阻值，有利于提高繼電器的動(dòng)作速度。當(dāng)YB保持不變，改變聯(lián)接片的位置可使動(dòng)作阻抗減小，最小可減至基礎(chǔ)阻抗的十分之一，次級(jí)繞組中點(diǎn)有抽頭（改變QP片位置）可成倍減小整定阻抗。DKB的初級(jí)有兩個(gè)繞組按相電流之差接入電流。在電流大時(shí)二極管導(dǎo)通，相當(dāng)于二極管未接入一樣，所以正常情況下最大靈敏角不受影響。圖45阻抗繼電器DKB移相接線圖3）電壓UK是由一個(gè)有氣隙的電抗變壓器DKB獲得的，若它次級(jí)有電阻負(fù)載，超前的角度就要減少，改變負(fù)載電阻值，故稱其最大靈敏角，改變DKB移相繞組所接Rj的阻值即可進(jìn)行靈敏角的調(diào)節(jié)，DKB移相繞組回路中還串入兩個(gè)反向并聯(lián)二極管，如圖45。2）電壓UY=KYUCL經(jīng)變壓器T與繼電器端子電壓準(zhǔn)確地保持一定比例關(guān)系，并且相位一致，變壓器T的次級(jí)有若干抽頭，用來改變變比，以獲得不同的整定值，T整定板有兩組，可獨(dú)立地選取不同的整定值。它的作用只是判定短路的方向。圖44 LZ21阻繼電器的特性圖交流形成回路：1） 極化電壓UJ=KJUCL取自電感LJ和電容CJ組成的諧振回路中電阻RJ上的壓降。圓外制動(dòng)、邊界條件下，方程式兩邊相等。在R、X坐標(biāo)軸上的矢量圖見圖44。UJ=KJUcL與測(cè)量電壓UCL成一定比例關(guān)系的電壓，作為參考向量的極化電壓，KJ為一實(shí)數(shù)。Uk=KkIcL與測(cè)量電流成一定比例關(guān)系（轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度）的電壓，Kk具有阻抗量綱，為電抗變壓器的轉(zhuǎn)移阻抗。繼電器是按比較兩個(gè)電氣量的絕對(duì)值大小而構(gòu)成的動(dòng)作方程式：圖42 LZ21阻抗繼電器原理接線圖≥ （44）不等式左邊一項(xiàng)稱為工作電壓，右邊一項(xiàng)為制動(dòng)電壓，當(dāng)動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓時(shí)，繼電器動(dòng)作。當(dāng)34．36連通時(shí)，I段通，當(dāng)34．38連通時(shí)，II段通。端子32．28為極化繼電器接點(diǎn)橋的輸出。由TV引入的電壓接于電壓變換器YB的原方端子27．29．31，用于引入電壓UA、UB、UC，YB 副方每一定匝數(shù)就有一定抽頭，改變抽頭的位置即可改變，也可改變Zset的大小。由TA引入的電流接于電抗變壓器DKB的原方端子21．22．23．24。例如：當(dāng)時(shí)，若要整定阻抗為，則YB 抽頭可選10匝。在圖41中，若在保護(hù)范圍的末端發(fā)生短路，即Zk=Zset，那么比較電路將處于臨界動(dòng)作狀態(tài)，即U?m= U?set，這時(shí)由式（41）和式（42）可得所以 （43） 式中。在此是一個(gè)具有阻抗量綱的量，當(dāng)改變DKB原方繞組的匝數(shù)或其他參數(shù)時(shí)，可以改變的大小。阻抗繼電器就是根據(jù)這一原理工作的。圖中，若K點(diǎn)三相短路，短路電流為Ik，由TV回路和TA回路引至比較電路的電壓分別為測(cè)量電壓U?m和整定電壓U?set，那么 （41）式中： —電壓互感器和電壓變換器的變比 Zk —母線至短路點(diǎn)的短路阻抗當(dāng)認(rèn)為比較電路的阻抗無窮大時(shí)，則： （42）式中：ZI —人為給定的模擬阻抗圖101 阻抗繼電器的構(gòu)成原理說明圖1—比較電路 2—輸出比較式（41）和式（42）可見，若假設(shè)，則短路時(shí)，由于線路流過同一電流Ik，因此在比較電路上比較U?set和U?m的大小，就等于比較 ZI 和Zm 的大小。 （1）LZ21型方向阻抗繼電器構(gòu)成原理及整定方法距離保護(hù)能否正確動(dòng)作，取決于保護(hù)能否正確的測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，并使該阻抗與整定阻抗比較，這個(gè)任務(wù)由阻抗繼電器來完成。因此，距離保護(hù)實(shí)際上是一種低動(dòng)作量的阻抗保護(hù)。這個(gè)保護(hù)范圍通常是用給定阻抗值的大小來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)給定阻抗成為整定阻抗（用Zset表示），當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，若距離保護(hù)測(cè)量到的阻抗（用Zm表示），小于整定阻抗Zset，即Zm Zset。所謂距離保護(hù)，就是指反應(yīng)保護(hù)安裝處至短路故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)這一距離的遠(yuǎn)近而確定是否動(dòng)作的保護(hù)裝置。另外，電流、電壓的靈敏度（保護(hù)范圍）隨系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化，在某些運(yùn)行方式下，無時(shí)限速斷或帶時(shí)限速斷保護(hù)范圍將變的很小，甚至沒有保護(hù)區(qū)。二．LZ21型方向繼電器簡(jiǎn)介1．距離（阻抗）保護(hù)的作用在電力系統(tǒng)日益擴(kuò)大，電壓水平越來越高，以及系統(tǒng)運(yùn)行方式多變的情況下，電流、電壓保護(hù)難于滿足電網(wǎng)對(duì)保護(hù)的要求。3. 測(cè)量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最小精工電流。實(shí)驗(yàn)四 LZ21方向阻抗繼電器特性實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉整流型LZ21型方向阻抗繼電器的原理接線圖，了解其動(dòng)作特性。更換后應(yīng)重新進(jìn)行潛動(dòng)調(diào)整，潛動(dòng)調(diào)整完畢后，將電位器制動(dòng)螺母鎖緊，然后再檢查繼電器的靈敏角和靈敏度及返回系數(shù)，應(yīng)滿足技術(shù)要求。調(diào)好極化繼電器后將極化繼電器插上，進(jìn)行電氣性能檢查，先進(jìn)行潛動(dòng)檢查，電壓回路經(jīng)20Ω短路，電流回路通入額定電流，測(cè)量極化繼電器線圈上，即（9）（10）端子上的電壓調(diào)整R1使電壓為零，然后在電壓回路加電壓100V，電流回路開路測(cè)量極化繼電器線圈電壓，調(diào)整R2使為零，反復(fù)調(diào)整電壓電流潛動(dòng)，使極化繼電器線圈線圈電壓為零，然后在上述條件下突然加入及切除10倍額定電流或100V電壓，繼電器觸點(diǎn)不應(yīng)有鳥啄現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)不符合要求時(shí)，可以調(diào)整左止擋螺釘，以改變動(dòng)作電流值，調(diào)整右止擋螺釘，以改變返回電流值。11．繼電器的絕緣強(qiáng)度應(yīng)耐受交流50Hz電壓2kV歷時(shí)1min的耐壓試驗(yàn)而無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。9．當(dāng)電壓不大于220V電流不大于1A時(shí)，觸點(diǎn)能斷開直流有感負(fù)荷（時(shí)間常數(shù)不大于5103S）20W。7．功率消耗：電流回路不大于6VA，電壓回路不大于20VA。5．動(dòng)作時(shí)間：對(duì)于LG11型，在靈敏角下，電壓由額定突然降4倍最小動(dòng)作電壓，電流同時(shí)由0升至額定電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不大于30ms；對(duì)于LG 12型，在靈敏角下，同時(shí)突然加入額定電流和4倍最小動(dòng)作電壓時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不大于40ms。3．在靈敏度下通入額定電流時(shí)繼電器的動(dòng)作電壓不大于2V。2．繼電器的靈敏角：LG11型，300或450，LG12型+700；靈敏角的誤差177。額定電壓：100V。接線？用0176。表33 伏安特性Upu=f(Ir)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Upu(V)100805030201052Ir五．思考題1．功率方向繼電器為什么會(huì)有死區(qū)？應(yīng)如何消除死區(qū)？2．用相量圖分析加入功率方向繼電器的電壓、電流極性發(fā)生變化對(duì)動(dòng)作特性的影響？3．LG11整流型功率方向繼電器的動(dòng)作是否等于180176。(3) 調(diào)節(jié)EPL20A的單相調(diào)壓器，改變輸出電流，記下使繼電器動(dòng)作（指示燈由不亮變亮）的電流表的讀數(shù)填入73中。(1) 搖動(dòng)移相器的手柄，使=(j11+j2)/2，并保持不變。表31 角度特性 Upu =f(j)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(V)100805030201052j1j2表32 角度特性 j=f(Umin)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)jj1j2Umin (V)(4) 繪出功率方向繼電器的角度特性；(5) 計(jì)算繼電器的最大靈敏度角=(j11+j2)/2,繪制角度特性曲線，并標(biāo)明動(dòng)作區(qū)。(5) 保持電流為1A不變，通過移相器改變j角，測(cè)量不同j角情況下，使繼電器動(dòng)作（光示牌由不亮變亮）的最小動(dòng)作電壓，并填入表32中。注意：①由于電壓低時(shí)，改變電壓對(duì)臨界角度j1和j2的影響較大，所以要求盡可能在搖動(dòng)移相器手柄時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓保持不變。(4) 改變接線方式，斷開⑦、⑧和T1變壓器1．2端的連接，分別將⑦、⑧和T1變壓器3．4端的連接。(b) 若光示牌滅，可參考上述方法，分別讀出兩個(gè)臨界角度j1和j2。(1) 順時(shí)針調(diào)節(jié)EPL20A的單相調(diào)壓器，使電流表的讀數(shù)為1A，并在以后的實(shí)驗(yàn)中保持不變。按實(shí)驗(yàn)線路接線，圖中、分別和T1變壓器的1．2端連，和T1變壓器的3．4端斷開。調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器對(duì)電壓回路加入110V電壓 ，用萬(wàn)用表測(cè)量極化繼電器KP兩端之間電壓（EPL10面板的9．10端），則說明無電壓潛動(dòng)。并檢查確認(rèn)兩個(gè)調(diào)壓器的旋鈕處于逆時(shí)針到底位置。圖中用虛線特別標(biāo)明。三．實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱使 用 儀 器 名 稱數(shù)量1控制屏12EPL09繼電器（七）功率方向繼電器13EPL11交流電壓表14EPL11交流電流表15EPL12B電秒表、相位儀16EPL17A三相電源17EPL11直流電源及母線18EPL20A變壓器及單相可調(diào)電源1四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)原理接線如圖36所示。采用這種接線方式時(shí)，三個(gè)繼電器分別接于、和、而構(gòu)成三相式方向過電流保護(hù)接線圖。接線方式是指在三相對(duì)稱情況下，當(dāng)時(shí)，加入繼電器的電流如和電壓相位差90176。為了滿足以上要求，功率方向繼電器廣泛采用的是90176。圖35 （1）正方向任何形式的故障都能動(dòng)作，而當(dāng)反方向故障時(shí)則不動(dòng)作。發(fā)生潛動(dòng)的最大危害是在反方向出口處三相短路時(shí)，此時(shí)，而Im 很大，方向繼電器本應(yīng)將保護(hù)裝置閉鎖，如果此時(shí)出現(xiàn)了潛動(dòng)，就可能使保護(hù)裝置失去方向性而誤動(dòng)作。產(chǎn)生電流潛動(dòng)的原因是由于電抗變壓器DKB兩個(gè)二次繞組W2．W3的電壓分量不等，當(dāng)W2電壓分量大于W3端電壓分量（也就是動(dòng)作電壓大于制動(dòng)電壓）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流潛動(dòng)現(xiàn)象。為了消除電壓潛動(dòng)，可調(diào)整制動(dòng)回路中的電阻R3，是Im =0時(shí)，加于兩個(gè)整流輸入端的電壓相等，因而消除了電壓潛動(dòng)。所謂電壓潛動(dòng)，就是功率方向繼電器僅加入電壓時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作。在分析功率方向繼電器的動(dòng)作特性時(shí)，還要考慮繼電器的“潛動(dòng)”問題。在理想情況下，該曲線平行于兩個(gè)坐標(biāo)軸，如圖34所示，只要加入繼電器的電流和電壓分別大于最小起動(dòng)電流和最小起動(dòng)電壓繼電器就可以動(dòng)作。在此動(dòng)作范圍內(nèi)，繼電器的最小起動(dòng)電壓基本上與jr無關(guān)，當(dāng)加入繼電器的電壓時(shí)，繼電器將不能起動(dòng)，這就是出現(xiàn)“電壓死區(qū)”原因。當(dāng)jk =時(shí)，=，理想情況下動(dòng)作范圍位于以為中心的177。通常功率方向繼電器的動(dòng)作特性還有下面兩種表示方法：（1）角度特性：表示Im固定不變時(shí)，繼電器起動(dòng)電壓的關(guān)系曲線。最大靈敏線是超前為a角的一條直線。在整流比較回路中，電容C2和C3主要是濾除二次諧波，C4用來濾除高次諧波。因此，相當(dāng)于“記住了”短路前的電壓的相位，故稱為“記憶回路”。這樣當(dāng)電壓Um突然降低為零時(shí)，該回路中電流Im并不立即消失，而是按50Hz諧振頻率，經(jīng)過幾個(gè)周波后，逐漸衰減為零。因而產(chǎn)生了電壓死區(qū)。因此，要使繼電器動(dòng)作，必須滿足的條件。當(dāng)在保護(hù)安裝處于正向出口發(fā)生相間短路時(shí)，相間電壓幾乎將降為零值，這時(shí)功率方向繼電器的輸入電壓，動(dòng)作方程為=，即。繼電器的內(nèi)角a=jk，當(dāng)接入電阻R3時(shí)，阻抗角jk =，a=；當(dāng)接入電阻R4時(shí)，jk =， a=。圖（b