供电实验报告.

1、实验报告实验项目名称：高低压电器认识实验同组人实验时间实验室自动化综合实验室（K2-314)指导教师汤立刚一、实验目的熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。三、实验原理（一）高压熔断器熔断器是常用的一种简单的保护电器。 当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。1户内高压熔断器 RN1和 RN2型高压管式熔断器。 RNl 及 RN2型熔断器结构如图 1-1 所示，主要由熔管、触座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。（a）外形图（b）熔管剖

2、面图图 1-1 RNl 及 RN2 型熔断器结构图短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧， 电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。XRNT、XRNP型高压限流熔断器。 XRNT、XRNP型高压限流熔断器结构如图1-2 所示。（ a）外形图（b）剖面图图 1-2高压限流熔断器的结构图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。熔断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。熔丝熔断时，撞击器迅速弹出 ,驱动连锁电器（常用负荷开关）

3、的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。、户外高压跌开式熔断器如图 1-3 所示为 RW4-10（G）型跌落式熔断器结构。熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭。如图 1-4 所示为 RW10-10F跌开式熔断器。在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关。图 1-3 RW4-10(G) 型跌落式熔断器图1-4RW10-10 负荷型跌开式熔断器（二）高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他电气设备检

4、修工作的安全。图 1-5 所示为 GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。图 1-5 GN8-10 型高压隔离开关外形（三）高压负荷开关高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。图 1-6 为 FN12-12 户内压气式负荷开关结构图。采用压气式灭弧原理，动触头由导电筒构成，作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄灭。图 1-6FN12-12 户内压气式负荷开关结构（四）高压断路器高压断路器是具有完善的灭弧装置的高压开关电器。用来通断负荷电流；短路故障时，在保护装置作

5、用下自动跳闸。按采用的灭弧介质分， 有油断路器、 SF6 断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。1高压少油断路器高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成。图SNl0-10 型高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图。1-7所示是（a）外形结构（b）内部剖面结构图 1-7 SN10-10 型少油断路器结构图工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。分闸时，导电杆向下运动并离开静触头， 产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升堵住中心孔，电孤在封闭的空间内燃烧。同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭弧沟和纵吹油囊， 油气混合物

6、强烈地横吹、 纵吹电弧。2高压真空断路器ZN12-10 真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图 1-8 所示。图 1-8 ZN12-10 型真空断路器结构图开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度。3六氟化硫（ SF6）断路器图 1-9 所示为 LN2-10 型高压 SF6 断路器的结构图。（a）外形图（b）灭弧室结构图 1-9 LN2-10 型高压

7、 SF6 断路器结构图断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定的。当跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的汽缸由断路器的操动机构通过连杆带动离开静触头， 使汽缸和活塞产生相对运动来压缩 SF6 气体并使之通过喷嘴吹出，用吹弧法来迅速熄灭电弧。（五）高压开关柜高压开关柜是将一、二次设备按一定的线路方案组合而成的一种成套配电设备。1固定式高压开关柜固定式高压开关柜的柜内所有电器部件都固定安装在不能移动的台架上。图 1-10 为 XGN56-12箱型（户内）交流金属封闭型高压开关柜外形图和内部结构图。该型开关柜柜体骨架由钢板折弯后组装而成，柜内分断路器室、主母线室、电缆室、继电器仪表室等，各隔室由接地良

8、好的隔板相隔。 。（a）外形图（b）内部结构图图1-10 XGN56-12 箱型开关柜结构图2. 手车式（移开式）高压开关柜将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。如图 1-11 所示为 KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。（a）外形图（ b）内部剖面图图 1-11KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图（六）低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压

9、熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。1、低压熔断器（ 1）RM10系列熔断器结构如图 1-12 所示。当短路电流通过时， 熔片窄部先熔断，使熔管内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。（a）外形图（b）熔片图图 1-12 RM10 系列熔断器结构图（ 2）有填料密闭管式熔断器。 以 RT0型为例，其外形及内部结构如图 1-13 所示。（a）熔体（b）外形图图 1-13RT0 低压熔断器结构图RT0 熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂。熔体变截面小孔可使熔体在短路电流通过时熔断， 将长弧分割为多段短弧； 引

10、燃栅具有等电位作用，使粗弧分细；电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧。2低压断路器（ 1）图 1-14 为 DZ20 系列塑料外壳式低压断路器的结构图。其主要特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。1-14DZ20 型塑料外壳式低压断路器（ 2）图 1-15 是 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图。由触头系统、操作机构和脱扣器系统组成。 灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。脱扣系统有过负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。图 1-15DW15 型低压断路器的外形图和内部结构图3低压开关柜低压开关柜的种

11、类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式。图 1-16 和图 1-17 所示分别为 GGD固定式低压开关柜、 GCS抽出式低压开关柜（ PC柜）外形图。图 1-16GGD 固定式低压开关柜外形图图 1-17GCS 型低压抽出式开关柜外形图四、实验预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤在实验条件具备的情况下，通过拆装、操作，熟悉电器设备结构、原理、工作特性等。在实验条件不具备的情况下，组织参观工厂、发电厂或变电站，对主接线、变压器及各种电气设备有一个直观的了解。包括：电厂的生产过程、电厂各主要厂房布置情况、机组运行情况、热力系统类型及构成、升

12、压站主接线、电力设备结构及布置；变电站一次及二次系统；工厂供配电系统的构成等。六、思考题1、电弧对电气设备的安全运行有哪些影响?开关电器中有哪些常用的灭弧方法?其中最常用、最基本的灭弧方法是什么?2、比较高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关的功能、结构特点，操作时分别应注意哪些事项？七、实验心得与体会指导教师批阅及成绩指导教师签名：年月日实验报告实验项目名称：继电器的结构和特性实验同组人实验时间实验室自动化综合实验室（K2-314)指导教师汤立刚一、实验目的1）了解继电器基本分类方法及其结构。2）熟悉几种常用继电器，如电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器等的构成原理。3

13、）学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数。4）继电器与电力系统继电保护的关系非常密切，测量继电器的基本特性，可对今后做继电保护调试和整定计算打下良好基础。二、实验主要仪器与设备LHDJZ-型电气自动化及继电保护综合试验台、TQDB-继电保护及变电站综合自动化仿真培训系统。三、实验原理继电器是电力系统常规继电保护的主要元件，它的种类繁多，原理与作用各异。继电保护中常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、信号继电器、阻抗继电器、功率方向继电器、差动继电器等。下面仅就常用的电磁型继电器的构成及原理作简要介绍。（ 1）电磁型电流继电器电磁型继电器的典型代表是电磁型电流继电器，它既

14、是实现电流保护的基本元件，也是反应故障电流增大而自动动作的一种电器。下面通过对电磁型电流继电器的分析，来说明一般I KA电磁型继电器的工作原理和特性。图2-1 为 DL 系列电45流继电器的结构图，它由固定触点1、可动触点 2、线 176圈 3、铁心 4、弹簧 5、转动舌片6、止挡 7 所组成。23当线圈中通过电流 I KA 时，铁心中产生磁通 ，它通过由铁心、空气隙和转动舌片组成的磁路，将舌片磁图 2-1DL 系列电流继电器化，产生电磁力 Fe，形成一对力偶。由这对力偶所形成的电磁转矩，将使转动舌片按磁阻减小的方向（即顺时针方向）转动，从而使继电器触点闭合。电磁力 Fe 与磁通 的 平方成正

15、比，即分析表明，电磁转矩Me 等于电磁力 Fe 与转动舌片力臂 l KA 的乘积，即2M eFe l KA K1l KAN KA2 I KA2K 2I KA2（2-1）Rc式中， K2 为与磁阻 RC、线圈匝数 NKA 和转动舌片力臂 l KA有关的一个系数。为了使继电器动作（衔铁吸持，触点闭合），它的平均电磁力矩 Me 必须大于弹簧及摩擦的反抗力矩之和 ( Ms+M) 。所以由式（ 2-1 ）得到继电器的动作条件是：N KA22M S MM e l KA K 1I KARC2（ 2-2 ）能使继电器动作的最小电流称为继电器的动作电流，用I OP表示，在式（ 2-2 ）中用 I OP代替 I

16、KA并取等号，移项后得：I OPRCM S MN KAK 1 l KA从式（ 2-3 ）可见， I OP可用下列方法来调整：（ 1）改变继电器线圈的匝数 NKA；（ 2）改变弹簧的反作用力矩 Ms；（ 3）改变能引起磁阻 RC变化的气隙 。继电器的返回条件是：N KA22MM S M e MK 2l KAI KARC2能使继电器返回的最大电流称为继电器的返回电流，并以中，用 I re 代替 I KA并取等号且移项后得：（2-3 ）（ 2-4）I re 表之。在式（ 2-4 ）I reRCM S M（2-5 ）NKAK 2l KA返回电流 I re 与动作电流 I OP的比值称为返回系数Kre

17、，即 Kre =I re / I OP。反应电流增大而动作的继电器 I OP>I re ，因而 Kre <1。对于不同结构的继电器， Kre 不相同，且在 0.1 0.98 这个相当大的范围内变化。（ 2）电磁型电压继电器电压继电器的线圈是经过电压互感器接入系统电压Us 的，其线圈中的电流为U rI rZr式中： Ur 加于继电器线圈上的电压， 等于 Us/ npT（npT为电压互感器的变比）； Zr 继电器线圈的阻抗。继电器的平均电磁力FeKI r2K U s2 ，因而它的动作情况取决于系统电压Us。我国工厂生产的 DY系列电压继电器的结构和 DL 系列电流继电器相同。 它的线圈

18、是用温度系数很小的导线（例如康铜线）制成，且线圈的电阻很大。DY系列电压继电器分过电压继电器和低电压继电器两种。过电压继电器动作时，衔铁被吸持， 返回时，衔铁释放；而低电压继电器则相反， 动作时衔铁释放， 返回时，衔铁吸持。亦即过电压继电器的动作电压相当于低电压继电器的返回电压； 过电压继电器的返回电压相当于低电压继电器的动作电压。因而过电压继电器的 Kre <1；而低电压继电器的 Kre >1。DY系列电压继电器的优缺点和 DL系列电流继电器相同。 它们都是触点系统不够完善， 在电流较大时，可能发生振动现象。 触点容量小不能直接跳闸。（ 3）时间继电器特性时间继电器是用来在继电保

19、护和自动装置中建立所需要的延时。 对时间继电器的要求是时间的准确性，而且动作时间不应随操作电压在运行中可能的波动而改变。电磁型时间继电器由电磁机构带动一钟表延时机构组成。 电磁起动机构采用螺管线圈式结构，线圈可由直流或交流电源供电，但大多由直流电源供电。其电磁机构与电压继电器相同，区别在于：当它的线圈通电后，其触点须经一定延时才动作，而且加在其线圈上的电压总是时间继电器的额定动作电压。时间继电器的电磁系统不要求很高的返回系数。 因为继电器的返回是由保护装置起动机构将其线圈上的电压全部撤除来完成的。（ 4）中间继电器特性中间继电器的作用是：在继电保护接线中，用以增加触点数量和触点容量，实现必要的

20、延时，以适应保护装置的需要。它实质上是一种电压继电器， 但它的触点数量多且容量大。 为保证在操作电源电压降低时中间继电器仍能可靠地动作， 因此中间继电器的可靠动作电压只要达到额定电压的 70%即可，瞬动式中间继电器的固有动作时间不应大于 0.05 秒。（ 5）信号继电器特性信号继电器在保护装置中， 作为整组装置或个别元件的动作指示器。 按电磁原理构成的信号继电器， 当线圈通电时， 衔铁被吸引，信号掉牌（指示灯亮） 且触点闭合。失去电源时，有的需手动复归，有的电动复归。信号继电器有电压起动和电流起动两种。四、预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，掌握实验的原理及方法，了解实验操作及

21、所用仪器的使用方法，记住安全注意事项。五、实验内容及步骤1 、电流继电器特性实验电流继电器动作、返回电流值测试实验。实验电路原理图如图2-2 所示：+TY1220VKAA305A2A图 2-2电流继电器动作电流值测试实验原理图实验步骤如下：（ 1）按图接线，将电流继电器的动作值整定为 1A，使调压器输出指示为 0V，滑线电阻的滑动触头放在中间位置。（ 2）查线路无误后，先合上三相电源开关（对应指示灯亮） ，再合上单相电源开关和直流电源开关。（ 3）慢慢调节调压器使电流表读数缓慢升高，记下继电器刚动作（动作信号灯XD1亮）时的最小电流值，即为动作值。（ 4）继电器动作后，再调节调压器使电流值平滑

22、下降，记下继电器返回时（指示灯 XD1灭）的最大电流值，即为返回值。（ 5）重复步骤（ 2）至（ 4），测三组数据。（ 6）实验完成后，使调压器输出为 0V，断开所有电源开关。（ 7）分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值。（ 8）计算整定值的误差、变差及返回系数。误差 动作最小值整定值 整定值变差 动作最大值动作最小值 动作平均值 100% 返回系数返回平均值动作平均值表 2-1电流继电器动作值、返回值测试实验数据记录表动作值 /A返回值 /A123平均值误差整定值 I zd变差返回系数2、电流继电器动作时间测试实验电流继电器动作时间测试实验原理图如图2-3 所

23、示：KA停止TY1多功能表A220V启动图 2-3 电流继电器动作时间测试实验电路原理图实验步骤如下：（ 1）按图接线，将电流继电器的常开触点接在多功能表的 “输出 2”和“公共线”，将开关 BK的一条支路接在多功能表的“输入 1”和“公共线”，使调压器输出为 0V，将电流继电器动作值整定为 1.2A ，滑线电阻的滑动触头置于其中间位置。（ 2）检查线路无误后，先合上三相电源开关，再合上单相电源开关。（ 3）打开多功能表电源开关，使用其时间测量功能（对应“时间”指示灯亮） ，工作方式选择开关置“连续”位置，按“清零”按钮使多功能表显示清零。（ 4）慢慢调节调压器使其输出电压匀速升高，使加入继电

24、器的电流为1.2A。（ 5）先拉开刀闸（ BK），复位多功能表，使其显示为零，然后再迅速合上 BK，多功能表显示的时间即为动作时间，将时间测量值记录于表 2-2 中。（6）重复步骤（ 5）的过程，测三组数据，计算平均值，结果填入表 2-2 中。表 2-2 电流继电器动作时间测试实验数据记录表2.4A3.0A3.6A4.8AI12 3平均12 3平均12 3平均12 3平均T/ms（7）先重复步骤（ 4），使加入继电器的电流分别为3.0A 、3.6A 、4.8A ，再重复步骤（ 5）和（ 6），测量此种情况下的继电器动作时间，将实验结果记录于表2-2 。（8）实验完成后，使调压器输出电压为0V，

25、断开所有电源开关。（9）分析四种电流情况时读数是否相同，为什么？3、电压继电器特性实验电压继电器动作、返回电压值测试实验（以低电压继电器为例）。低电压继电器动作值测试实验电路原理图如下图2-4 所示：+KVTY1220VV150V图 2-4低电压继电器动作值测试实验电路原理图实验步骤如下：（1）按图接线，检查线路无误后，将低电压继电器的动作值整定为 60V，使调压器的输出电压为 0V，合上三相电源开关和单相电源开关及直流电源开关（对应指示灯亮），这时动作信号灯XD1亮。（ 2）调节调压器输出，使其电压从 0V慢慢升高，直至低电压继电器常闭触点打开（ XD1熄灭）。（ 3）调节调压器使其电压缓慢降低，记下继电器刚动作（动作信号灯 XD1刚亮）时的最大电压值，即为动作值，将数据记录于表 2-3 中。表 2-3低电压继电器动作值、返回值测试实