1 用途
BCH－1E型差動繼電器 (以下簡稱繼電器) 用于兩繞組或三繞組電力變壓器的單相差動保護線路中，做為主保護。
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 (以下簡稱變流器)。
前者作為執(zhí)行元件，后者具有制動繞組、工作繞組、平衡繞組構(gòu)成差動繼電器的一些主要性能，如制動特性，躲避勵磁涌流特性，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)磁體的兩個邊柱上，其連接方法應(yīng)使得制動繞組與二次繞組之間沒有相互感應(yīng)，制動繞組與工作繞組及平衡繞組Ⅰ、Ⅱ間亦無相互感應(yīng)。二次繞組里的感應(yīng)電勢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)。具有兩個平衡繞組就使得繼電器能用于保護三繞組的電力變壓器。工作繞組、平衡繞組Ⅰ、Ⅱ和制動繞組均有抽頭，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，就可以使動作電流、平衡作用和制動系數(shù)在較寬的范圍內(nèi)進行整定。
圖1 繞組在導(dǎo)磁體上分布圖
為了便于對執(zhí)行元件進行單獨的校驗調(diào)整和試驗制動特性，需要將差動繼電器的工作與制動兩個電流回路隔離，上述繞組是通過連接板進行相互連接的。因而可以在校驗調(diào)整時接通或斷開相應(yīng)的電路。
繼電器的基本原理是交流磁制動，工作繞組接入保護的差動回路, 制動繞組接入環(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，通過制動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)的制動磁通ΦT僅在導(dǎo)磁體的兩個邊柱間環(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的作用。正常情況下通過工作繞組的僅是數(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，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，但這時的制動作用也很大，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)成了差動繼電器的制動特性。
當(dāng)電力變壓器空載合閘時，瞬時值有很大的勵磁涌流全部通過工作繞組，數(shù)值可達額定電流的5～10倍。但由于勵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，自動提高了繼電器的動作電流，從而構(gòu)成了差動繼電器躲避勵磁涌流的特性。
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)保證繼電器可靠動作所必須的裕量，為此，規(guī)定在差動繼電器的動作電流為5倍起始值時，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作安匝AW0的規(guī)定值來保證的。
圖3 前接線端子接線圖
當(dāng)用于保護三繞組電力變壓器時，應(yīng)用兩個平衡繞組，并將它們分別接在環(huán)流回路的兩個臂上，這樣就能平衡三個環(huán)流回路里不平衡電流的效應(yīng)，當(dāng)用于保護兩繞組電力變壓器時，只要應(yīng)用一個平衡繞組，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，可以接入差動回路，以擴大整定值的范圍。
平衡繞組的作用可以在正常情況下，用兩個電流互感器二次電流的比值所決定的平衡系數(shù)來表示，實際的平衡系數(shù)應(yīng)用繞組接入的匝數(shù)計算。按圖4的線路，設(shè)I1、I2分別表示兩個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)差動回路的合成磁化力為零時，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 I1WP= 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。其動作電壓反應(yīng)變流器的工作磁通密度。動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)行元件的特點在于其線圈是電感性的。在變流器飽和的情況下，次級感應(yīng)電勢中含有顯著的高次諧波，因此這種執(zhí)行元件便是一個很好的高次諧波濾過器，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 (輸入激勵量)
a. 額定頻率50Hz；
b. 交流額定電流5A。
2. 動作值
無制動時,繼電器動作安匝為60±4安匝。
3. 電流整定的有效范圍
用于保護三繞組電力變壓器時，動作電流可在3A～12A的范圍內(nèi)進行整定 (AW0=60±4)。
用于保護兩繞組電力變壓器時，動作電流可在1.55A～12A的范圍內(nèi)進行整定（AW0= 60±4）。
4. 制動特性
由動作電流與制動電流的比值所決定的制動系數(shù)可以在廣泛的范圍內(nèi)變化，圖5的制動特性AWP= f (AWT) 是其極限范圍，它與工作電流和制動電流間的相位差有關(guān)，但無論在任何角度下都不應(yīng)超出曲線的范圍。
圖5 制動特性（圖示曲線為極限范圍）
在下列兩種情況下計算制動系數(shù)的數(shù)值。
⑴ 在制動特性的下限計算最小制動作用條件下的制動系數(shù)。
這時，ITWT= 280安匝
故
a. 對于最大整定動作電流12A (WP = 5) 制動系數(shù)的變化范圍為：
～=0.18～2.52
b. 對于最小整定動作電流3A (WP= 20)
制動系數(shù)的變化范圍：
～= 0.045～0.63
⑵ 在制動特性的上限，計算最大制動作用條件下的制動系數(shù)：這時ITWT= 280
故
a. 對于最大整定動作電流12A (WP= 5) 制動系數(shù)的變化范圍為：
～)=0.268～3.75
b. 對于最小整定動作電流3A (WP = 20)，制動系數(shù)的變化范圍為：
～= 0.067～0.938
5. 可靠系數(shù)
5倍動作電流時的可靠系數(shù)不小于1.35。
2倍動作電流時的可靠系數(shù)不小于1.2。
6. 動作時間
3倍動作電流時，繼電器的動作時間不大于0.035s。
7. 觸點斷開容量
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、制動繞組、平衡繞組應(yīng)能分別長期通過2倍額定電流。當(dāng)它們匝數(shù)全部接入時：
a. 繼電器所有繞組的溫升不超過65℃；
b. 可接近的外露部件表面溫度不超過75℃；
c. 所有部件不應(yīng)引起永久性變形和任何其它損壞。
2）短時耐熱極限值
在基準(zhǔn)條件和任意整定值下，繼電器差動繞組、平衡繞組允許在1s內(nèi)通過10倍額定電流而無熱損壞。
9. 功率消耗
在額定電流時，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)變流器制動繞組和平衡繞組的匝數(shù)全部接入時，不大于8.5VA；
b. 在區(qū)內(nèi)故障時，變流器的制動繞組、平衡繞組和工作繞組的匝數(shù)全部接入時不大于20VA。
注： 1、在確定正常情況下的功率消耗時，要計算制動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，繞組的全阻抗相應(yīng)的增大和減少。
10. 介質(zhì)強度
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試驗電壓歷時1min，無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。動靜觸點間介質(zhì)耐壓為1kV。
11. 絕緣電阻
不小于300MΩ。
12. 壽命
機械壽命為1×103次。
電壽命為500次。
13. 重量：約為4kg。
4 調(diào)試方法
1．除變差和濕熱試驗外的所有試驗均在基準(zhǔn)條件下進行。
試驗所用設(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。
2．繼電器的特性試驗
a．起始動作安匝的試驗
試驗線路如圖6所示。
試驗時把差動繞組WP全部接入，通過端子(231)——(441)的電流Icp=3±0.2A時，執(zhí)行元件DL-21CE應(yīng)該動作。如果動作安匝離要求相差不大時，可采用將執(zhí)行元件動作值適當(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行調(diào)整。
b. 制動特性的檢驗試驗接線如圖7所示試驗時斷開(431)、(241)端子間的連片，動作回路取用39匝（差動繞組20匝和一個平衡繞組19匝）制動回路取14匝。試驗時先加制動電流，再加動作電流，錄取制動特性曲線。對于每條曲線制動電流至少需加至20A（相當(dāng)于制動安匝為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
訂貨時請指明繼電器的型號、名稱及安裝方式。
圖6 BCH-1E型差動繼電器動作安匝試驗接線
圖7 BCH-1E型差動繼電器制動特性試驗接線圖
BCH-1型差動繼電器
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。
3 訂貨須知
訂貨時請指明繼電器的型號、名稱及安裝方式。
