BCD–51差動(dòng)繼電器

1  用途

   BCD–51型差動(dòng)繼電器（以下簡稱繼電器）用于兩繞組電力變壓器和發(fā)電機(jī)的單相差動(dòng)保護(hù)回路中，作為主保護(hù)。

2 結(jié)構(gòu)與工作原理 
繼電器采用JK–2型殼體，外形尺寸、背后端子及安裝開孔圖見附錄2。背后端子接線圖見圖1 

繼電器利用交流相位比較和鑒別波形原理構(gòu)成。原理線路圖見圖2。 

1．相位比較回路。 相位比較回路見圖3。 

正常運(yùn)行時(shí)，圖3給出正常運(yùn)行時(shí)一次電流和二次電壓的方向。當(dāng)正半波時(shí)，負(fù)載 R1上沒有輸出，負(fù)載R2上的輸出為（U11–U22）＋（U21–U12）；當(dāng)負(fù)半波時(shí)，負(fù)載R2上沒有輸出，負(fù)載R1上的輸出為（U11–U22）＋（U21–U12）；因此每一個(gè)負(fù)載上的輸出電壓波形均為“半波整流"波形。 
內(nèi)部故障時(shí)，今以雙側(cè)電源內(nèi)部故障為例說明之。雙側(cè)電源內(nèi)部故障時(shí)，I2的方向改變，KH2二次電壓方向也改變，如圖3中虛線所示。當(dāng)正半波時(shí)，R1上的輸出為（U21 ＋U12），負(fù)載R2上的輸出為（U11＋U22）。負(fù)半波時(shí)，R1上的輸出為（U11＋U22），負(fù)載R2上的輸出為（U21＋U12）。因此每一個(gè)負(fù)載上的輸出電壓波形均為“全波整流"波形。  這樣當(dāng)電力變壓器運(yùn)行方式不同時(shí)，CT二次電流經(jīng)電流相位比較回路變換綜合后，輸出電壓具有不同的波形，這個(gè)輸出電壓再送入邏輯回路進(jìn)行鑒別。

2．邏輯回路 
繼電器具有兩套相似的邏輯回路，分別鑒別相位比較回路R1、R2上的兩個(gè)輸出電壓波形。其一為主邏輯回路，其二為閉鎖邏輯回路。主邏輯回路方框圖見圖4（a），閉鎖邏輯回路方框圖見圖4（b）

邏輯回路的輸入電壓波形必須滿足間斷角小于60°這個(gè)條件，方可使出口動(dòng)作。 今以主邏輯回路為例，說明鑒別波形的原理。 
主邏輯回路由三段時(shí)間構(gòu)成，*段為抗干擾延時(shí)T1，T1大約為2.5ms。 第二段為記
憶時(shí)間T2，T2＝T1＋3.33ms，第三段為延時(shí)T3，T3大約為22到24ms。 
圖5給出主邏輯回路在輸入電壓波形間斷角大于60°和小于60°兩種情況下，BG1～BG4各集電極的電壓波形。

首先我們分析圖5（a），即當(dāng)輸入電壓波形間斷角大于60°時(shí)，BG1～BG4各三級(jí)管
的工作狀態(tài)。 
在t0時(shí)刻，BG1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗珻1開始充電，經(jīng)過大約2.5ms時(shí)間之后，C1充電電壓達(dá)到穩(wěn)壓管WY1的擊穿電壓，BG2由截止變?yōu)閷?dǎo)通，C2瞬時(shí)放電至0電位，BG3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗珻3開始充電，到t1時(shí)刻，BG1恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，C1瞬時(shí)放電至0電位，BG2恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，C2開始充電，在C2充電至穩(wěn)壓管WY2擊穿電壓以前，BG3保持截止?fàn)顟B(tài)，C3繼續(xù)充電。到t2時(shí)刻，BG1截止，C1充電。當(dāng)C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前，BG2仍保持截止?fàn)顟B(tài)，C2繼續(xù)充電。由于T2＝T1＋3.33ms（3.33ms相于工頻60°）。因此在C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前的t3時(shí)刻，C2已充電至WY2擊穿電壓，使BG3導(dǎo)通，C3瞬時(shí)放電至0電位，這樣BG4保持截止?fàn)顟B(tài)不變，出口不動(dòng)作。 
然后我們分析圖5（b），即當(dāng)輸入電壓波形間斷角小于60°時(shí)，BG1～BG4各三極管的工作狀態(tài)。   
   同理，在t0時(shí)刻，BG1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗珻1開始充電，經(jīng)過大約2.5ms時(shí)間之后，C1充電電壓達(dá)到穩(wěn)壓管WY1的擊穿電壓，BG2由截止變?yōu)閷?dǎo)通，C2瞬時(shí)放電至0電位，BG3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗珻3開始充電。到t1時(shí)刻，BG1恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，C1瞬時(shí)放電至0電位，BG2恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，C2開始充電，在C2充電至穩(wěn)壓管WY2擊穿電壓以前，BG3保持截止?fàn)顟B(tài)，C3繼續(xù)充電，到t2時(shí)刻，BG1截止，C1充電。當(dāng)C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前，BG2仍保持截止?fàn)顟B(tài)，C2繼續(xù)充電。由于T2＝T1＋3.33ms。因此至t3時(shí)刻，C1已充電至WY1擊穿電壓，而C2尚未充電至WY2擊穿電壓，此時(shí)由于BG2導(dǎo)通，C2瞬時(shí)放電至0電位，這樣BG3繼續(xù)保持截止?fàn)顟B(tài)，C3繼續(xù)充電，當(dāng)C3充電至t4時(shí)刻時(shí)，C3已充電至WY3擊穿電壓，BG4導(dǎo)通，出口動(dòng)作。   
由上述分析可知，當(dāng)邏輯回路的輸入電壓波形間斷角大于60°時(shí)，其出口可靠不動(dòng)，而當(dāng)邏輯回路的輸入電壓波形間斷角小于 60°時(shí)，其出口可靠動(dòng)作。這樣當(dāng)正常運(yùn)行或外部穿越性故障時(shí)，邏輯回路輸入電壓波形的間斷角大于180°，繼電器不會(huì)誤動(dòng)作；空載合閘時(shí)，勵(lì)磁涌流經(jīng)電抗變壓器變換后輸入給邏輯回路的電壓波形一般zui小不低于80°，繼電器也不會(huì)誤動(dòng)作；而當(dāng)內(nèi)部故障只要故障電流大于繼電器的整定值，繼電器就會(huì)迅速動(dòng)作。 
3 技術(shù)要求
1．額定交流電流1A，5A，額定頻率50Hz。 
2．額定直流電壓：220、110、48V； 3．電流整定范圍（0.5～1.5）倍額定電流。 
繼電器的整定值是單側(cè)電源供電內(nèi)部故障時(shí)，繼電器動(dòng)作的zui小電流值。雙側(cè)電源供電時(shí)，內(nèi)部故障的靈敏度不低于單側(cè)電源供電內(nèi)部故障靈敏度的2倍。  
4．平衡系數(shù) 
當(dāng)繼電器的兩個(gè)電抗變壓器的一次線圈均并聯(lián)時(shí)，不小于1.5；當(dāng)繼電器一個(gè)電抗變壓器的一次線圈串聯(lián)時(shí)，不小于3。 
平衡系數(shù)定義為交流相位比較回路二次差電壓（即P、Q兩點(diǎn)之間的電壓UPQ）等于0時(shí)，電力變壓器兩個(gè)CT二次電流的比值。 
5．動(dòng)作時(shí)間 
2倍動(dòng)作電流時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不大于45ms。 6．制動(dòng)系數(shù)：大于2。 
制動(dòng)系數(shù)定義：當(dāng)繼電器一次電流方向?yàn)檎＿\(yùn)行方向時(shí)，使繼電器動(dòng)作的兩電流值為I1，I2（I1>I2）、I1 / I2為制動(dòng)系數(shù)。 
7．閉鎖角：大于70°。 
閉鎖角定義：當(dāng)I1＝I2時(shí)，使繼電器剛剛動(dòng)作的?
I1、?
I2之間的夾角為閉鎖角。 
8．功率消耗   a. 直流：220V時(shí)不大于12W，110V時(shí)不大于7W，48V時(shí)不大于5W。 
b. 交流：在額定電流時(shí)不大于2VA。 9. 觸點(diǎn)斷開容量 
在直流有感（τ=5ms）回路，U≤250V，I≤0.2A為25W，在交流(cosφ= 0.4) 回路，U≤250V,I≤0.2A為30VA。 
長期允許閉合電流為0.5A 10. 壽命 機(jī)械壽命為104次 電壽命為103次。 11.  絕緣電阻 不小于300MΩ。 
12.  介質(zhì)強(qiáng)度 
繼電器各導(dǎo)電電路連在一起對外露的非帶電金屬部分以及在電氣上無的各電路之間，應(yīng)能承受交流2kV(有效值)50Hz試驗(yàn)電壓
歷時(shí)1min，無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。 
13．重量：約2kg。 
4  調(diào)試方法 
  繼電器能否正常工作，關(guān)鍵在于邏輯回路各級(jí)時(shí)間是否正確。繼電器采用音頻信號(hào)發(fā)生器來調(diào)整各級(jí)時(shí)間。 
首先用標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)校準(zhǔn)音頻信號(hào)發(fā)生器的刻度，如果沒有標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)，可用“米薩茹"圖形校準(zhǔn)幾點(diǎn)。 
打開調(diào)試壓板LP，并將電位器R1，R2均旋至整定值zui小位置（用萬用表測R1，R2活動(dòng)端對LP“I"端的電阻應(yīng)接近10k），將音頻信號(hào)發(fā)生器輸出直接接于邏輯回路0電位，即n點(diǎn)和調(diào)試壓板“I"端，調(diào)整音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓為30V左右。調(diào)整繼電器的R8和R17，使當(dāng)音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率大于或等于150Hz時(shí)，繼電器動(dòng)作，小于150Hz時(shí)，繼電器可靠不動(dòng)，調(diào)試完后，R8、R17應(yīng)鎖緊。將音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率調(diào)到300Hz以上，1J不應(yīng)動(dòng)作，然后逐漸降低音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，使1J動(dòng)作，該動(dòng)作頻率不大于250Hz，當(dāng)不滿足要求時(shí)，可更換R6。將音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率調(diào)至30Hz，1J、2J均不應(yīng)動(dòng)作或抖動(dòng)，然后逐漸降低音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，在不小于22Hz時(shí)，1J、2J均不應(yīng)產(chǎn)生節(jié)奏的抖動(dòng)，當(dāng)不滿足要求時(shí)，可更換R11或R20。 
邏輯回路更換任一個(gè)元件，都需要按照上述方法重新調(diào)整各級(jí)時(shí)間。 
邏輯回路調(diào)好后，應(yīng)做總體試驗(yàn)以驗(yàn)證接線是否正確。 
試驗(yàn)電源的頻度和波形對動(dòng)作值有很大影響，要求電源頻率50Hz±0.5Hz，波形畸變小于2％，為減小波形畸變，應(yīng)在試驗(yàn)線路中串入一電感，電感阻抗20Ω左右，功率因數(shù)盡可能大，功率應(yīng)不低于3kVA。 
繼電器整定按圖6接線。用導(dǎo)線分別短接端子5、6和7、8、13、14和15、16，然后分別于5、7和13、15中通入交流電流，繼電器應(yīng)能在（0.5～1.5）倍額定電流的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整。 
測定閉鎖角和制動(dòng)系數(shù)按圖7接線。 
5  訂貨須知     
訂貨時(shí)請指明繼電器的型號(hào)、名稱、額定值及安裝方式。