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DCD-2型差動繼電器DCD-2A
1 用途
DCD-2A 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以及交流發(fā)電機(jī)的單相差動保護(hù)線路中，作為主保護(hù)。 繼電器能預(yù)防在非故障狀態(tài)時(shí)所出現(xiàn)的暫態(tài)電流的作用，例如當(dāng)電力變壓器空載合閘，或在穿越性短路切除后，電壓恢復(fù)時(shí)出現(xiàn)很大的勵(lì)磁涌流，其瞬時(shí)值常達(dá)額定電流的 5～10 倍，這時(shí)差動保護(hù)不應(yīng)誤動作。但在發(fā)生區(qū)內(nèi)短路時(shí)，卻能迅速動作切除故障。
2 結(jié)構(gòu)與工作原理
　　繼電器采用 JK－31K 型殼體，其外形尺寸、端子圖及安裝開孔尺寸見附錄3。背后端子接線圖見圖1

圖1 背后端子接線圖
　　繼電器由具有一副動合觸點(diǎn)的電磁型執(zhí)行機(jī)構(gòu)和中間速飽和變流器組成。
中間速飽和變流器具有短路繞組和平衡繞組，它構(gòu)成差動繼電器的一些主要技術(shù)性能。如直流偏磁特性、消除不平衡電流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)磁體的中柱上放置工作繞組，平衡繞組Ⅰ、Ⅱ和短路繞組，此短路繞組和右側(cè)邊柱上的短路繞組通過一瓷盤電阻器相連接，二次繞組放在導(dǎo)磁體的左側(cè)邊柱上，繞組在導(dǎo)磁體上的分布如圖2所示。繼電器內(nèi)部接線及其保護(hù)三繞組電力變壓器的原理接線如圖 3所示。由于具有平衡繞組，每隔一匝有一抽頭，以便調(diào)整，用以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。


　　　WC—工作繞組 WP—平衡繞組
　　　W2—二次繞組 WD′、WD″—短路繞組

圖2

　　　


圖3 原理接線圖


　　工作繞組和平衡繞組Ⅰ、Ⅱ均有抽頭，可以滿足多種整定值的要求。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)，可以使動作電流平衡作用在寬廣的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。偏磁特性可以通過改變繼電器內(nèi)瓷盤電阻器的阻值進(jìn)行整定。
　　變流器和執(zhí)行元件放在一個(gè)總的殼子里。為了便于對執(zhí)行元件進(jìn)行單獨(dú)的校驗(yàn)調(diào)整和試驗(yàn)變流器特性時(shí)的需要，執(zhí)行元件的線圈與變流器的二次繞組，平衡繞組與工作繞組是通過連接板進(jìn)行相互連接的，因而可以在調(diào)整試驗(yàn)時(shí)接通或斷開相應(yīng)的電路。
　　繼電器的基本原理是利用非故障時(shí)暫態(tài)電流中非周期分量來磁化變流器的導(dǎo)磁體，提高其飽和程度，從而構(gòu)成躲過勵(lì)磁涌流及穿越性故障時(shí)不平衡電流的作用。其相應(yīng)的特性曲線為直流偏磁特性曲線ε= f (k)。工作繞組接入保護(hù)的差動回路，平衡繞組可以按照實(shí)際需要接入環(huán)流回路或工作回路。
　　具有短路繞組的變流器，其特點(diǎn)是專門利用非周期性電流來磁化導(dǎo)磁體。圖4表示了導(dǎo)磁體內(nèi)部的電磁過程。當(dāng)電力變壓器空載合閘時(shí)，瞬時(shí)值很大的勵(lì)磁涌流全部流過工作繞組，涌流波形具有偏于時(shí)間軸一側(cè)的特性，分析這種波形可以得到周期性分量及以一定速度衰減的非周期分量，并在導(dǎo)磁體里產(chǎn)生相應(yīng)的磁通。它們在短路繞組里產(chǎn)生兩種不同的反應(yīng)，直流磁通可以無阻礙地以兩個(gè)邊柱為路徑環(huán)流；交流磁通將遭到短路繞組的感應(yīng)作用而削弱，在直流磁通的作用下導(dǎo)磁體迅速飽和，大大降低了導(dǎo)磁率，這就大大惡化了工作繞組與二次繞組間的電磁感應(yīng)條件，因而顯著增大了繼電器動作電流，這就是所謂直流偏磁作用。
　　當(dāng)發(fā)生穿越性短路，短路電流中含有非周期分量電流時(shí)也產(chǎn)生同樣的作用，因而也能防止當(dāng)穿越性短路切除后電壓恢復(fù)時(shí)的誤動作，繼電器的這種直流偏磁特性用圖5的曲線簇ε= f (k) 來表示。
　　其中：ε = Idz / Idz0，動作電流倍數(shù)，是具有直流分量時(shí)的交流動作電流與直流分量等于零時(shí)的交流動作電流的比值。
　　k = I_/ Idz為偏移系數(shù)，即直流分量與相應(yīng)交流動作電流的比值，它表示電流波形對時(shí)間軸的偏移程度。

圖4
注：WPI、WPII— 平衡繞組 WC— 工作繞組(差動繞組)
　　WD＇、WD＂— 短路繞組 W2 — 二次繞組
ΦC — 工作繞組產(chǎn)生的磁通 ΦD — 短路繞組產(chǎn)生的磁通
Φ_ ─ 非周期分量電流流過工作繞組中產(chǎn)生的直流磁通
上述 ε= f (k) 是繼電器的靜態(tài)特性，它是在工作繞組里同時(shí)通入交流與直流試驗(yàn)取得的。直流電流是不隨時(shí)間變化的，而非周期分量電流的數(shù)值是隨時(shí)間的增長而逐漸衰減。
為了產(chǎn)生良好的速飽和特性，變流器設(shè)計(jì)時(shí)選擇了較高的磁通密度 Bdz，但同時(shí)為了保證繼電器可靠動作所必須的裕量，故規(guī)定在繼電器的動作電流為 5 倍起始值時(shí)，其可靠系數(shù) KH 不小于 1.35。
變流器的工作磁通密度是用磁性材料的重量和起始動作安匝的規(guī)定值來保證的。

圖 5 繼電器的助磁特性ε= f (k) 曲線簇
及調(diào)整范圍 (R：0Ω～12Ω)
接在變流器二次繞組上的是執(zhí)行元件。并規(guī)定其動作電壓與動作電流。動作電壓反應(yīng)變流器的工作繞組磁通密度；動作電流決定了變流器的功率分配比例，同時(shí)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，二次感應(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(gè)很好的高次諧波濾過器，它基本上反映變流器工作磁通的基波密度。
3 技術(shù)要求
　　1．額定值 (輸入激勵(lì)量)
a. 交流額定電流 5A；
b. 交流電流額定頻率 50Hz。
　　2．動作值
無直流分量時(shí)，繼電器的起始動作安匝AW0 = 60±4。
　　3．電流整定范圍
當(dāng)繼電器用于保護(hù)三繞組電力變壓器時(shí)，其動作電流可以在 3A～12A 的范圍內(nèi)進(jìn)行整定；當(dāng)用于保護(hù)兩繞組電力變壓器或交流發(fā)電機(jī)時(shí)，其動作電流可以在 1.55A～12A 的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。
　　4．動作特性
繼電器的直流偏磁特性ε= f (k)可以用改變瓷盤可變電阻器阻值的方法進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。
當(dāng)偏移系數(shù) k = 0.6 時(shí)，直流偏磁特性在各整定位置下的相對動作電流系數(shù) ε 的誤差不超過－8％～＋20％。圖5表示 A、B、C、D 四條曲線。
　　5．可靠系數(shù)
5 倍動作電流時(shí)的可靠系數(shù)不小于1.35。
2 倍動作電流時(shí)的可靠系數(shù)不小于1.2。
　　6．動作時(shí)間
3倍動作電流時(shí)，繼電器的動作時(shí)間不大于 0.035s。
　　7．功率消耗
當(dāng)變流器的一個(gè)平衡繞組和工作繞組全部匝數(shù)接入，保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，且電流等于 5A 時(shí)，繼電器的單相功率消耗不超過 16VA。
注：工作繞組或每一個(gè)平衡繞組的直流電阻不應(yīng)大于 0.05Ω。
當(dāng)電流小于或大于 5A 時(shí)，繞組的全阻抗相應(yīng)的增加或減少。
　　8. 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。
　　9. 絕緣電阻
不小于300MΩ。
　　10. 介質(zhì)強(qiáng)度
　　繼電器所有電路與外露非帶電金屬部分之間以及在電氣上無聯(lián)系的各電路之間的絕緣強(qiáng)度，能耐受2KV，50Hz電壓，歷時(shí)1min試驗(yàn)，無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。
11．壽命
機(jī)械壽命：103次。
電壽命：為5×102次。
12．重量：約6kg。
4 調(diào)試方法
　　1．工作繞組和平衡繞組的整定
　　打開殼罩，即可進(jìn)行工作繞組和平衡繞組的整定。工作繞組和平衡繞組Ⅰ、Ⅱ均有抽頭可以滿足多種整定的要求，繼電器整定板下方的數(shù)字即表示相應(yīng)的繞組匝數(shù)。每個(gè)繞組分成兩段，這種設(shè)計(jì)可以用較少的抽頭，獲得較多的匝數(shù)組合，從而使整定范圍廣而不失其精細(xì)。繼電器每塊整定板上有兩個(gè)整定螺釘，每個(gè)整定螺釘可在各自的一段范圍內(nèi)整定。兩個(gè)螺釘整定位置下所標(biāo)示的數(shù)字之和即為繞組的整定匝數(shù)。
　　須注意的是，當(dāng)同一整定板上的兩個(gè)整定螺釘沒整定在各自的范圍內(nèi)或者不接入時(shí)，繞組是斷開的。
　　2．助磁特性曲線的整定
助磁特性曲線整定時(shí)，需抽出繼電器機(jī)芯， 然后松開助磁特性標(biāo)志牌上的三個(gè)鎖緊瓷盤可變電阻器的大螺釘(不需要擰下來，只松動即可)進(jìn)行助磁特性曲線的整定。
　　a. 按規(guī)定曲線整定
　　繼電器規(guī)定有A、B、C、D四條曲線。該四條曲線在繼電器出廠前已按技術(shù)要求精心調(diào)試，故只需將旋鈕上的箭頭對準(zhǔn)所需整定點(diǎn)即可。
b. 特殊要求整定
　　如需在A、D曲線之間，但不在A、B、C、D四條曲線上整定曲線時(shí)，可按下述方法進(jìn)行整定：
　　1) 由所需ε＝f (k) 曲線確定曲線在k＝0.6時(shí)的ε值。
　　2) 確定試驗(yàn)時(shí)所需加入的直流電流值。
　　端子①～⑨間加入交流電流，工作繞組整定在20匝，平衡繞組整定在19匝，然后測出起始動作正弦電流值Idz。由k＝0.6及k＝I/Idz， 計(jì)算出直流電流值I＝kIdz＝0.6Idz。
　　3) 確定磁盤可變電阻器的位置
　　由ε＝Idz/Idz0計(jì)算出具有直流分量時(shí)的交流動作電流Idz＝εIdz0〔ε值由第1〕條確定；Idz由第2) 條測出〕。工作繞組、平衡繞組分別整定在20匝及19匝， 在端子①、⑨間同時(shí)加入前面計(jì)算出的直流電流值I及交流動作電流Idz，調(diào)整可變電阻器，使繼電器的動作電流為Idz。
　　4) 如需精確整定，可使可變電阻器旋鈕的指示位于前面整定的位置暫時(shí)不變，然后重復(fù)第2)條以后的各整定步驟，直至可變電阻器的整定位置不再變動為止 (因可變電阻值的變化，可使起始動作安匝在一不大的范圍內(nèi)發(fā)生變化)。
　　助磁特性曲線整定后，應(yīng)把三個(gè)鎖緊螺釘均勻地緊固。
　　3．當(dāng)繼電器用于保護(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，這樣應(yīng)能消除三個(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)，只需應(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，或用于保護(hù)交流發(fā)電機(jī)時(shí)，平衡繞組可以接入工作回路，以擴(kuò)大整定值的范圍。平衡繞組的作用可以用兩個(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6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， 平衡繞組通常安在電流較小的環(huán)流臂上。當(dāng)工作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) WC－I2Wp＝0 或
　　I1WC＝I2(WC＋WP)
　　平衡系數(shù)kp＝WC＋WP/WC
　　4．繼電器的起始動作安匝可借助電位器R1在不大的范圍內(nèi)調(diào)整。 調(diào)整時(shí)應(yīng)先松開緊固螺帽，然后用一字型螺刀調(diào)節(jié)電位器旋柄即可。
　　5．在繼電器的工作過程中，應(yīng)注意不能改變銘牌上指針的位置。
　　
圖6
5 訂貨須知
訂貨時(shí)指明產(chǎn)品型號、名稱、額定數(shù)據(jù)及安裝方式.