BCH－1E型差動(dòng)繼電器 (以下簡(jiǎn)稱繼電器) 用于兩繞組或三繞組電力變壓器的單相差動(dòng)保護(hù)線路中，做為主保護(hù)。
2 結(jié)構(gòu)與工作原理
繼電器采用JCK－10A/1殼體，外形尺寸、安裝開孔尺寸及端子圖見附錄1。
差動(dòng)繼電器由下列兩部分組成：
a. DL－21CE型電流繼電器；
b. 中間速飽和變流器 (以下簡(jiǎn)稱變流器)。
前者作為執(zhí)行元件，后者具有制動(dòng)繞組、工作繞組、平衡繞組構(gòu)成差動(dòng)繼電器的一些主要性能，如制動(dòng)特性，躲避勵(lì)磁涌流特性，以及消除不平衡電流效應(yīng)的自耦變流器性能等。
變流器的導(dǎo)磁體是一個(gè)三柱形鐵芯，用幾組“山”形導(dǎo)磁片疊裝而成。在導(dǎo)磁體中柱上放置工作繞組和平衡繞組Ⅰ、Ⅱ。制動(dòng)繞組和二次繞組則均分成兩部分，分別放在導(dǎo)磁體的兩個(gè)邊柱上，其連接方法應(yīng)使得制動(dòng)繞組與二次繞組之間沒有相互感應(yīng)，制動(dòng)繞組與工作繞組及平衡繞組Ⅰ、Ⅱ間亦無(wú)相互感應(yīng)。二次繞組里的感應(yīng)電勢(shì)由工作繞組的磁化力產(chǎn)生的。繞組在導(dǎo)磁體上的分布如圖1所示， 繼電器的內(nèi)部接線及其保護(hù)三繞組電力變壓器的原理接線圖如圖2所示，前接線端子接線圖如圖3所示。
由于具有平衡繞組，且有抽頭以便調(diào)整，就能消除由于電流互感器變比不一致等原因所引起的不平衡電流的效應(yīng)。具有兩個(gè)平衡繞組就使得繼電器能用于保護(hù)三繞組的電力變壓器。工作繞組、平衡繞組Ⅰ、Ⅱ和制動(dòng)繞組均有抽頭，可以滿足多種整定的要求。
繼電器整定板上的數(shù)字表示相應(yīng)的繞組匝數(shù)，當(dāng)改變整定板上整定螺釘所在孔的位置時(shí)，就可以使動(dòng)作電流、平衡作用和制動(dòng)系數(shù)在較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。
圖1 繞組在導(dǎo)磁體上分布圖
為了便于對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行單獨(dú)的校驗(yàn)調(diào)整和試驗(yàn)制動(dòng)特性，需要將差動(dòng)繼電器的工作與制動(dòng)兩個(gè)電流回路隔離，上述繞組是通過(guò)連接板進(jìn)行相互連接的。因而可以在校驗(yàn)調(diào)整時(shí)接通或斷開相應(yīng)的電路。
繼電器的基本原理是交流磁制動(dòng)，工作繞組接入保護(hù)的差動(dòng)回路, 制動(dòng)繞組接入環(huán)流電路。其作用為在正常情況下或者當(dāng)發(fā)生穿越性短路時(shí)，通過(guò)制動(dòng)繞組的是電流互感器二次電流或全部短路電流。按圖1所示的電磁關(guān)系，相應(yīng)的制動(dòng)磁通ΦT僅在導(dǎo)磁體的兩個(gè)邊柱間環(huán)流。其作用純粹使得鐵芯飽和，降低磁路的導(dǎo)磁率，這便是所謂交流磁制動(dòng)的作用。正常情況下通過(guò)工作繞組的僅是數(shù)值不大的不平衡電流，其效應(yīng)已被消除。當(dāng)發(fā)生穿越性短路時(shí)，由于電流互感器的電流倍數(shù)已很大，誤差各異，因而不平衡電流的數(shù)值必將顯著增大，其效應(yīng)也不能消除，但這時(shí)的制動(dòng)作用也很大，導(dǎo)磁體的飽和程度很高，大大地惡化了工作繞組與二次繞組之間的電磁感應(yīng)條件，因而構(gòu)成了差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性。
當(dāng)電力變壓器空載合閘時(shí)，瞬時(shí)值有很大的勵(lì)磁涌流全部通過(guò)工作繞組，數(shù)值可達(dá)額定電流的5～10倍。但由于勵(lì)磁涌流中含有大量的衰減的非周期分量，它同樣使得導(dǎo)磁體飽和，自動(dòng)提高了繼電器的動(dòng)作電流，從而構(gòu)成了差動(dòng)繼電器躲避勵(lì)磁涌流的特性。
圖2 原理接線圖
為了產(chǎn)生良好的速飽和特性，變流器的工作磁通密度BCP應(yīng)該較大，但也應(yīng)保證繼電器可靠動(dòng)作所必須的裕量，為此，規(guī)定在差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流為5倍起始值時(shí)，其可靠系數(shù)kH不小于1.35。工作磁通密度是用導(dǎo)磁片的重量和起始動(dòng)作安匝AW0的規(guī)定值來(lái)保證的。
圖3 前接線端子接線圖
當(dāng)用于保護(hù)三繞組電力變壓器時(shí)，應(yīng)用兩個(gè)平衡繞組，并將它們分別接在環(huán)流回路的兩個(gè)臂上，這樣就能平衡三個(gè)環(huán)流回路里不平衡電流的效應(yīng)，當(dāng)用于保護(hù)兩繞組電力變壓器時(shí)，只要應(yīng)用一個(gè)平衡繞組，在不平衡電流較大的情況下，平衡繞組接入環(huán)流回路，當(dāng)不平衡電流較小時(shí)，可以接入差動(dòng)回路，以擴(kuò)大整定值的范圍。
平衡繞組的作用可以在正常情況下，用兩個(gè)電流互感器二次電流的比值所決定的平衡系數(shù)來(lái)表示，實(shí)際的平衡系數(shù)應(yīng)用繞組接入的匝數(shù)計(jì)算。按圖4的線路，設(shè)I1、I2分別表示兩個(gè)電流互感器的二次電流，且I1 大于I2，平衡繞組通常接在電流較小的環(huán)流臂上，當(dāng)差動(dòng)回路的合成磁化力為零時(shí)，不平衡電流的效應(yīng)便被全部消除，因而得出下列方程式：
(I1 －I2) WP－I2WY=0 ……⑴
或 I1 WP = I2 (WP＋WY)
平衡系數(shù)為
……⑵
注：WP為工作繞組，WY為平衡繞組
接在變流器二次繞組的是DL－21CE型繼電器。其動(dòng)作電壓反應(yīng)變流器的工作磁通密度。動(dòng)作電流決定了變流器的功率分配比例，并滿足生產(chǎn)上通用性的要求。這種執(zhí)行元件的特點(diǎn)在于其線圈是電感性的。在變流器飽和的情況下，次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)中含有顯著的高次諧波，因此這種執(zhí)行元件便是一個(gè)很好的高次諧波濾過(guò)器，它基本上反應(yīng)變流器工作磁通密度的基波。
應(yīng)注意在繼電器工作過(guò)程中，不能改變銘牌上指針的位置。
圖 4 使用接線示意圖
3 技術(shù)要求
1. 額定值 (輸入激勵(lì)量)
a. 額定頻率50Hz；
b. 交流額定電流5A。
2. 動(dòng)作值
無(wú)制動(dòng)時(shí),繼電器動(dòng)作安匝為60±4安匝。
3. 電流整定的有效范圍
用于保護(hù)三繞組電力變壓器時(shí)，動(dòng)作電流可在3A～12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定 (AW0 =60±4)。
用于保護(hù)兩繞組電力變壓器時(shí)，動(dòng)作電流可在1.55A～12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定（AW0 = 60±4）。
4. 制動(dòng)特性
由動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的比值所決定的制動(dòng)系數(shù)可以在廣泛的范圍內(nèi)變化，圖5的制動(dòng)特性AWP = f (AWT) 是其極限范圍，它與工作電流和制動(dòng)電流間的相位差有關(guān)，但無(wú)論在任何角度下都不應(yīng)超出曲線的范圍。
圖5 制動(dòng)特性（圖示曲線為極限范圍）
在下列兩種情況下計(jì)算制動(dòng)系數(shù)的數(shù)值。
⑴ 在制動(dòng)特性的下限計(jì)算最小制動(dòng)作用條件下的制動(dòng)系數(shù)。
這時(shí)，ITWT = 280安匝
故
a. 對(duì)于最大整定動(dòng)作電流12A (WP = 5) 制動(dòng)系數(shù)的變化范圍為：
～ =0.18～2.52
b. 對(duì)于最小整定動(dòng)作電流3A (WP = 20)
制動(dòng)系數(shù)的變化范圍：
～ = 0.045～0.63
⑵ 在制動(dòng)特性的上限，計(jì)算最大制動(dòng)作用條件下的制動(dòng)系數(shù)：這時(shí)ITWT = 280
故
a. 對(duì)于最大整定動(dòng)作電流12A (WP = 5) 制動(dòng)系數(shù)的變化范圍為：
～ )=0.268～3.75
b. 對(duì)于最小整定動(dòng)作電流3A (WP = 20)，制動(dòng)系數(shù)的變化范圍為：
～ = 0.067～0.938
5. 可靠系數(shù)
5倍動(dòng)作電流時(shí)的可靠系數(shù)不小于1.35。
2倍動(dòng)作電流時(shí)的可靠系數(shù)不小于1.2。
6. 動(dòng)作時(shí)間
3倍動(dòng)作電流時(shí)，繼電器的動(dòng)作時(shí)間不大于0.035s。
7. 觸點(diǎn)斷開容量
在直流有感 (τ= 5ms) 回路，U≤250V，I≤2A為50W；在交流(cosφ= 0.4) 回路 ，U≤250V, I≤2A為250VA。
8. 熱要求
1）連續(xù)耐熱極限值
當(dāng)環(huán)境溫度為40℃，變流器的工作繞組、制動(dòng)繞組、平衡繞組應(yīng)能分別長(zhǎng)期通過(guò)2倍額定電流。當(dāng)它們?cè)褦?shù)全部接入時(shí)：
a. 繼電器所有繞組的溫升不超過(guò)65℃；
b. 可接近的外露部件表面溫度不超過(guò)75℃；
c. 所有部件不應(yīng)引起永久性變形和任何其它損壞。
2）短時(shí)耐熱極限值
在基準(zhǔn)條件和任意整定值下，繼電器差動(dòng)繞組、平衡繞組允許在1s內(nèi)通過(guò)10倍額定電流而無(wú)熱損壞。
9. 功率消耗
在額定電流時(shí)，繼電器的單相功率消耗不應(yīng)大于如下規(guī)定：
a. 正常情況下，當(dāng)變流器制動(dòng)繞組和平衡繞組的匝數(shù)全部接入時(shí)，不大于8.5VA；
b. 在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，變流器的制動(dòng)繞組、平衡繞組和工作繞組的匝數(shù)全部接入時(shí)不大于20VA。
注： 1、在確定正常情況下的功率消耗時(shí)，要計(jì)算制動(dòng)繞組的全阻抗和平衡繞組的交流電阻。
2、當(dāng)電流小于或大于5A時(shí)，繞組的全阻抗相應(yīng)的增大和減少。
10. 介質(zhì)強(qiáng)度
繼電器所有電路連在一起與外露的非帶電金屬部分及外殼之間，應(yīng)能承受交流2kV(有效值)50Hz試驗(yàn)電壓歷時(shí)1min，無(wú)絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。動(dòng)靜觸點(diǎn)間介質(zhì)耐壓為1kV。
11. 絕緣電阻
不小于300MΩ。
12. 壽命
機(jī)械壽命為1×103次。
電壽命為500次。
13. 重量：約為4kg。
4 調(diào)試方法
1．除變差和濕熱試驗(yàn)外的所有試驗(yàn)均在基準(zhǔn)條件下進(jìn)行。
試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器、儀表應(yīng)是檢定合格的，儀表精度（除兆歐表、相位表外）應(yīng)不低于0.5級(jí)。
2．繼電器的特性試驗(yàn)
a．起始動(dòng)作安匝的試驗(yàn)
試驗(yàn)線路如圖6所示。
試驗(yàn)時(shí)把差動(dòng)繞組WP全部接入，通過(guò)端子(231)——(441)的電流Icp=3±0.2A時(shí)，執(zhí)行元件DL-21CE應(yīng)該動(dòng)作。如果動(dòng)作安匝離要求相差不大時(shí)，可采用將執(zhí)行元件動(dòng)作值適當(dāng)增減的辦法和稍許改變飽和變流器鐵芯壓緊螺絲松緊程度的辦法使之符合要求。如果相差較大，則必須用改變變流器鐵芯組合方式的方法進(jìn)行調(diào)整。
b. 制動(dòng)特性的檢驗(yàn)試驗(yàn)接線如圖7所示試驗(yàn)時(shí)斷開(431)、(241)端子間的連片，動(dòng)作回路取用39匝（差動(dòng)繞組20匝和一個(gè)平衡繞組19匝）制動(dòng)回路取14匝。試驗(yàn)時(shí)先加制動(dòng)電流，再加動(dòng)作電流，錄取制動(dòng)特性曲線。對(duì)于每條曲線制動(dòng)電流至少需加至20A（相當(dāng)于制動(dòng)安匝為280）所有曲線應(yīng)在圖5所示標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍之內(nèi)
5 訂貨須知
訂貨時(shí)請(qǐng)指明繼電器的型號(hào)、名稱及安裝方式。
圖6 BCH-1E型差動(dòng)繼電器動(dòng)作安匝試驗(yàn)接線
圖7 BCH-1E型差動(dòng)繼電器制動(dòng)特性試驗(yàn)接線圖
BCH-1型差動(dòng)繼電器
1 除結(jié)構(gòu)不同外，用途、工作原理、技術(shù)要求、調(diào)試方法與BCH-1E完全相同。
2 結(jié)構(gòu)
繼電器采用固定安裝式殼體，其外形尺寸、安裝開孔尺寸見附錄4，原理接線圖見圖8。
