【正文】 特性：表示當=固定不變時，繼電器起動的關系曲線。其中之值主要取決于在電流回路中形成方波時所需加入的最小電流。功率方向繼電器可能出現(xiàn)電流潛動或電壓潛動兩種。產(chǎn)生電壓潛動的原因是由于中間變壓器YB的兩個二次繞組W3．W2的輸出電壓不等，當動作回路YB的W2端電壓分量大于制動回YB的W3端電壓分量時，就會產(chǎn)生電壓潛動現(xiàn)象。所謂電流潛動，就是功率方向繼電器僅通過電流 產(chǎn)生的動作。為了消除電流潛動，可調(diào)整動作回路中的電阻R1，使=0時，加于兩個整流橋輸入端的電壓相等，因而消除了電流潛動。3．相間短路功率方向繼電器的接線方式由于功率方向繼電器的主要任務是判斷短路功率的方向，因此，對其接線方式應提出如下要求。（2）故障以后加入繼電器的電流和電壓應盡可能地大一些，并盡可能使接近于最靈敏角，以便消除和減小方向繼電器的死區(qū)。接線方式，所謂90176。如圖35所示，這個定義僅僅是為了稱呼的方便，沒有什么物理意義。在此順便指出，對功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性問題，如果有一個線圈的極性接錯就會出現(xiàn)正方向拒動，反方向誤動的現(xiàn)象。圖中，380V交流電源經(jīng)調(diào)壓器和移相器調(diào)整后，由BC相分別輸入功率方向繼電器的電壓線圈，A相電流輸入至繼電器的電流線圈，注意同名端方向。圖36 實驗原理接線圖移相器的輸出信號從EPL17A面板的移相輸出端Bf、Cf引出，送至相位儀和功率方向繼電器的電流信號從EPL20A面板下部的單相調(diào)壓器3．4端引出，電壓信號則根據(jù)電壓的大小或直接從Bf、Cf引出，或經(jīng)過EPL20A的T1降壓變壓器引出。2．按實驗線路接線，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。 (1) 檢查功率繼電器是否有潛動現(xiàn)象電壓潛動測量：將電流回路開路，可通過斷開5W電阻和變壓器T2的3端連接實現(xiàn)。3．用實驗法測LG11整流型功率方向繼電器角度特性Upu=f(j),并找出繼電器的最大靈敏度角和最小動作電壓。并檢查確認兩個調(diào)壓器的旋鈕處于逆時針到底位置。(2) 順時針調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器旋鈕，使交流電壓表的讀數(shù)為100V，觀察光示牌的動作情況：(a) 若光示牌亮，則順時針搖動移相器手柄，同時觀察相位儀的讀數(shù)，讀出當光示牌從亮到滅時，相位儀的角度（臨界角度j1）并填入表71，然后繼續(xù)逆時針搖動手柄，直至光示牌重新亮，再反方向緩慢搖動手柄，讀出當光示牌再次滅時相位儀的讀數(shù)（臨界角度j2）。(3) 逆時針調(diào)節(jié)桌面上的三相調(diào)壓器旋鈕，當電壓分別為80V、50V、30V、20V，按照前述方法，搖動移相器手柄，觀察相位儀和光示牌的動作情況，讀出兩個臨界角度j1和j2，填入表31中。然后調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，當電壓表讀數(shù)分別為10V、5V、2V時，繼電器動作的臨界角度j1和j2。②由于相位儀要求一定的輸入電壓（當電壓信號太低時，會對相位儀的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響）。注意：當移相角調(diào)到j角后，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器改變輸出電壓會對j角產(chǎn)生影響，所以須對移相器和調(diào)壓器進行同時調(diào)節(jié)以確保數(shù)據(jù)準確。4．用實驗法作出功率方向繼電器的伏安特性Upu=f(Ir)和最小動作電壓。(2) 調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的電壓至100V并保持不變。(4) 參考步驟三，分別調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的電壓至80V、50V、30V、20V、10V、5V、2V，改變輸入電流使繼電器動作，記下此時的電流值；(5) 注意找出使繼電器動作的最小電壓和電流；(6) 繪出Upu=f(Ir)特性曲線。？為什么？4．整流型功率方向繼電器的角度特性與感應型功率方向繼電器角度特性有什么差異？5．功率方向繼電器為什么要采用90176。接線行不行？6．改變內(nèi)角a對保護動作性能有何影響？它有何實質(zhì)意義？7．角度特性及伏安特性有什么用途？附：LG11/12型功率方向繼電器一．技術數(shù)據(jù)1．額定數(shù)據(jù)額定電流：5A或1A。額定頻率：50Hz。50。4．返回系數(shù)：。6．記憶時間，對于LG11型，當模擬保護出口處短路在靈敏角下，突然如額定電流及10倍額定電流，電壓自100V同時突然降到0的情況下，繼電器應可靠動作，其極化繼電器動作保持時間不小于50ms。8．。10．繼電器電路與外殼間的絕緣電阻在溫度+40℃及相對濕度為85%時不小于10MΩ。二．使用與維護繼電器在使用前應首先檢查運輸中是否發(fā)生損壞，先進行機械檢查各螺釘是否緊固，各焊點是否牢固可靠，然后檢查極化繼電器，將極化繼電器（2）（3）短接，（1）和（4）加電流，（4）為正極性，要求動作電流不大于1mA。如調(diào)整止擋螺釘達不到要求時，允許移動瓷座位置來調(diào)整，直到滿足要求為止。如發(fā)現(xiàn)在切除大電流或100V電壓時觸點有鳥啄現(xiàn)象，可更換比較回路電阻或電容使制動回路電容放電時間常數(shù)不小于工作回路電容放電時間常數(shù)。對于LG11型發(fā)現(xiàn)靈敏角超差，應檢查電壓諧振回路是否失調(diào)，加電壓100V時應滿足UcUL=1015V可通過改變電感抽頭及增減一小繞組來達到，同時進行記憶特性試驗，當模擬出口處短路，電壓自100V突然降到零，然后再作瞬變檢查，在最大靈敏角反向處突然加10倍額定電流同時100V電壓突然降到零時繼電器應無鳥啄現(xiàn)象。2. 測量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求取最大靈敏角。4. 研究方向阻抗繼電器記憶回路和引入第三相電壓的作用。例如，高壓長距離重負荷線路，由于負荷電流大，線路末端短路時，短路電流的數(shù)值與負荷電流相差不大，電流保護往往不能滿足靈敏度的要求。因此，在高電壓電網(wǎng)中，需要有適用于容量大，電壓高，結構復雜，運行方式多變電網(wǎng)的保護裝置，距離（阻抗）保護就是適用此要求的一種。與電流、電壓保護一樣，距離保護也有一個保護范圍，短路發(fā)生在這一范圍以內(nèi)，保護動作，否則不動作。則保護動作,若ZmZset，則保護不動作。2．阻抗保護繼電器的基本構成原理LZ21型整流型方向阻抗繼電器，就是構成距離保護的主要設備，它既能測量阻抗又能判別方向，廣泛應用于電力系統(tǒng)的大電流或小電流接地系統(tǒng)的距離保護中作為測量元件。阻抗繼電器的構成原理可以用圖101來說明。如果U?m U?set，則表示Zm ZI，保護不應該動作；如果U?m U?set，則表示ZmZI，保護應動作。我們知道電抗變壓器的DKB的副方電勢與原方電流成線形關系，即。電抗變壓器的值即為模擬阻抗ZI。式（43）表明，整定阻抗Zset是一個與DKM的模擬阻抗 ZI和電壓變換器T的變比有關的阻抗，當適當調(diào)節(jié)DKM原方繞組的匝數(shù)和調(diào)節(jié)的大小時，可以得到不同的整定阻抗值。（2）LZ21型方向繼電器原理圖分析圖42為其原理圖。在它副方，得到正比于原方電流的電壓，DKB的原方有幾個抽頭，當改變抽頭位置時可改變ZI值。JJ為具有方向性的直流繼電器（又稱極化繼電器）。端子34．36．38為繼電器I、II段切換的接點。LZ21型方向阻抗繼電器面板上有壓板Y用于調(diào)整最大靈敏角。上式中：Uk為電抗變壓器DKB的補償電壓，UY、UJ分別為整定變壓器T，極化變壓器TP的二次電壓。UY=KJUcL與殘壓UCL成一定比例關系的被測電壓，KY為一實數(shù)，即整定板所表示的百分數(shù)。圖43 邊界條件下矢量圖當（UKUY）與（UJ）夾角為90度時方程式變?yōu)椋? （45）此時繼電器處于平衡狀態(tài)，為動作邊界條件，矢量關系如圖43。由圖44可見，方程（44）式軌跡為一過坐標軸原點的圓，圓內(nèi)動作。方向阻抗繼電器具體由以下幾部分組成（交流形成，整流比相及執(zhí)行回路）。這個回路絕大部分電阻都集中在RJ上，所以RJ上的電壓的相位接近于測量元件端子上所加的電壓UCL，極化電壓幅值大小，對短路阻抗的測量并無影響。上述諧振回路，在本保護裝置中稱為記憶回路，當保護裝置安裝點發(fā)生三相金屬性短路時，元件端子電壓突然降到零，但由于諧振回路中抗，電流是按50Hz頻率逐漸衰減，故在兩故障相導線中仍有電流流過，這兩個電流可能在相位上和數(shù)值上不一樣，因而在聯(lián)結電纜中產(chǎn)生不同的電壓降，使接在故障相上的繼電器端子上出現(xiàn)電位差，這個電位差便成為極化電壓，在記憶作用消失后，可能使繼電器誤動作，為了克服這種可能性，故在諧振回路的電感與電容之間經(jīng)一高電阻R6接至第三相電壓，極化電壓電壓經(jīng)極化變壓器TP，分成兩個相同的次級電壓，分別施加到兩個比較臂的交流測。一組為第I段整定板，另一組為第II段整定板，正常時第I段經(jīng)切換繼電器觸點接通，故障時如短路阻抗超過第I段整定范圍，經(jīng)切換繼電器切換至II段。其作用是使不同最大靈敏角下，精確工作電流一致，即在電流較小的情況下，實際上的最大靈敏角已變小，此時移相繞組二次電壓低，二極管不能導通，移相電阻Rj相當未接入一樣（提高了最大靈敏角）。而使最小精確工作電流在各種靈敏角下，都趨于一致。每個繞阻由三個小繞組構成，由聯(lián)接片串聯(lián)而成。 （3）LZ21阻抗繼電器比相電路分析圖46 用極化繼電器做執(zhí)行元件的環(huán)形整流比相回路LZ21阻抗繼電器執(zhí)行元件的環(huán)形整形比相電路，如圖46（a）所示，它實際上是一相敏整流電流，其輸入端分別接入比相的兩電氣量UC、UD，輸出電壓Umn平均值的大小和極性與輸入端電壓UC、UD的相位有關。濾波電容C1~C4，是為了濾除交流分量，以防止執(zhí)行元件抖動，保證阻抗繼電器動作特性圓的邊界明確，同時提高了繼電器的靈敏度，電容C的數(shù)值，也要適當選取。圖中和同相，與同相，和之間的相位q變化時，輸出電壓Umn平均值的大小和極性變化情況的分析，可參閱有關資料。顯然，輸出電壓平均值為正值的比相角的范圍是：此式滿足LZ21型方向阻抗繼電器對比相回路動作條件的要求。LZ21型方向阻抗繼電器為消除死區(qū)，在繼電器的相位比較電氣量中引入與測量電壓同相位的帶有記憶作用的極化電壓，引入了極化電壓后，方向阻抗繼電器的動作方程為：當保護安裝處正向出口發(fā)生金屬性短路時，于是，這時方向阻抗繼電器的動作方程為：方向阻抗繼電器仍正確動作，因而消除了正向出口短路時的拒動現(xiàn)象。反向出口短路，都應該存在；（b）的相位應與測量電壓一致并保持一定的數(shù)值。圖中RJ 、CJ 和LJ構成諧振記憶回路，輔助電壓變換器TP的一次繞組接于RJ兩端，由TP二次側兩個相同的繞組獲得極化電壓。當保護安裝處正、反相出口發(fā)生三相短路時，,記憶回路以f0為諧振頻率自由振蕩。當保護安裝處正、反相出口AB兩相短路時，測量電壓，這時極化電壓回路如圖48（b）所示，各電壓的相量圖如圖128（c）所示。 極化電壓的數(shù)值可由選擇適當?shù)膮?shù)CJ、LJ、RJ和變比來獲得，以使方向阻抗繼電器正確動作，消除正向出口短路時可能的誤動作。圓周上是臨界動作區(qū)，就意味著在保護正方向出口處短路時（母線殘壓近似為0）阻抗繼電器將出現(xiàn)死區(qū)，因此LZ21型方向阻抗繼電器在靜態(tài)情況下顯示出來的特性如圖109中虛線所示，在原點O附近有一個凸區(qū)，這表示在靜態(tài)情況下，方向阻抗繼電器在原點附近（短路在母線出口處時）不會動作，但是，由于LZ21引入了極化電壓， 故在動態(tài)及第三相電壓的作用下能夠消除凸區(qū)使繼電器正確動作?？梢酝ㄟ^實驗作出在給定整定阻抗Zset 條件下，動作阻抗與測量電流Im的關系曲線： ，圖410示出全阻抗繼電器的特性。圖410 方向阻抗與測量電流的關系曲線a．最小動作電流當阻抗繼電器的測量電壓時，使繼電器動作的最小測量電流稱為最小動作電流，如圖410中所示，這是因為繼電器動作需要克服執(zhí)行元件和比較回路電壓降之和的電壓U0的緣故。顯然由圖410可看出精確工作電流有兩個數(shù)值，當測量電流較大時，（曲線上的B點）對應的測量電流稱為最大精確工作電流。所以最大精確工作電流一般沒有實際意義，而最小的精確工作電流（曲線上A點對應的測量電流）則必須考慮，因此在被保護范圍末端短路時，流經(jīng)保護的短路電流可能不大，為使動作阻抗的誤差不超過10%，這時短路電流應等于或大于最小精確工作電流。由于與U0成正比，所以提高執(zhí)行元件的靈敏度，減小U0便可以使減小。c．最小精確工作電壓 最小精確工作電壓是最小精確工作電流與整定阻抗的乘積，即與無關，不隨DKB的的改變而改變，而是一個常數(shù)，因為當DKB的一次抽頭減小時，減小而卻增加。測量方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性， 繼電器的整定阻抗，整定靈敏角，不接第三相電壓。（2）按圖411接線。（4）合上漏電斷路器和線路電源綠色按鈕開關。注意：在實驗過程中，需保持ETP28的電壓表讀數(shù)不變。增大Φ角，此時，繼電器一直處于動作狀態(tài)，當繼電器返回時，再慢慢減小Φ角，使繼電器再次動作記錄動作角，并由下式計算最大靈敏角。（2）.調(diào)節(jié)移相器改變相角Φ，分別按表101中所列的各值，使繼電器的電流與電壓間的相位角從到之間開始逐次改變，在各相位角下緩慢調(diào)節(jié)電阻R，將電壓由高向底調(diào)節(jié)至使方向阻抗繼電器從不動作狀態(tài)轉(zhuǎn)為動作狀態(tài)，記錄動作電壓，繼續(xù)減小電壓，當繼電器返回時在增大電壓，是繼電器再次動作，記錄動作電壓，記錄每一角度下的動作電壓，填入表41中。3．方向阻抗繼電器的靜態(tài)特性，求最小精工電流（不接第三相電壓）（1）保持上述接線及阻抗繼電器的整定值不變，調(diào)整輸入電壓和電流的相角差為72度并保持不變；（2）將電流回路的輸入電流，調(diào)到某一值；（3）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器電壓，使相位儀電壓為100V，調(diào)節(jié)電阻R，使繼電器電壓由高至低調(diào)節(jié)至方向阻抗繼電器動作，記錄相應的動作電壓值U。接入電秒表和移相器輸出電壓（2） 合上漏電斷路器和線路電源綠色按鈕開關及儀表電源開關。（4）閉合KA1，緩慢調(diào)節(jié)EPL14的雙聯(lián)可調(diào)電阻，使交流電壓表的讀數(shù)為0V；（5）分別斷開KA1 和KA2，并對電秒表進行復位清零。（7）加入第三相電壓，即合上KA2，重復上述試驗。4．方向性檢查（1）將電流極性反接，使電流滯后電壓的相位角（反方向）。5．方向阻抗繼電器返回系數(shù)測定在最大靈敏角處測量方向阻抗繼電器的返回電壓值，計算其返回系數(shù)。2．討論電壓回路和電流回路所接的滑線變阻器的作用。4．按圖411的實驗原理圖接線，對應阻抗繼電器的哪種接線方式？其對應的特性有什么特點。1．額定值：（1）交流額定電壓：100V（相間）（2）交流額