BCH-1型差動繼電器

1? 用途

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2? 結構與工作原理

??? 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)。

前者作為執行元件，后者具有制動繞組、工作繞組、平衡繞組構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的自耦變流器性能等。

變流器的導磁體是一個三柱形鐵芯，用幾組“山”形導磁片疊裝而成。在導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，分別放在導磁體的兩個邊柱上，其連接方法應使得制動繞組與二次繞組之間沒有相互感應，制動繞組與工作繞組及平衡繞組Ⅰ、Ⅱ間亦無相互感應。二次繞組里的感應電勢由工作繞組的磁化力產生的。繞組在導磁體上的分布如圖1所示， 繼電器的內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。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字表示相應的繞組匝數，當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在較寬的范圍內進行整定。

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圖1? 繞組在導磁體上分布圖

?? 為了便于對執行元件進行單獨的校驗調整和試驗制動特性，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。因而可以在校驗調整時接通或斷開相應的電路。

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, 制動繞組接入環流電路。其作用為在正常情況下或者當發生穿越性短路時，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所示的電磁關系，相應的制動磁通Φ_T僅在導磁體的兩個邊柱間環流。其作用純粹使得鐵芯飽和，降低磁路的導磁率，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值不大的不平衡電流，其效應已被消除。當發生穿越性短路時，由于電流互感器的電流倍數已很大，誤差各異，因而不平衡電流的數值必將顯著增大，其效應也不能消除，但這時的制動作用也很大，導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條件，因而構成了差動繼電器的制動特性。

??? 當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，它同樣使得導磁體飽和，自動提高了繼電器的動作電流，從而構成了差動繼電器躲避勵磁涌流的特性。

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圖2? 原理接線圖

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為了產生良好的速飽和特性，變流器的工作磁通密度B_CP應該較大，但也應保證繼電器可靠動作所必須的裕量，為此，規定在差動繼電器的動作電流為5倍起始值時，其可靠系數k_H不小于1.35。工作磁通密度是用導磁片的重量和起始動作安匝AW₀的規定值來保證的。

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圖3 前接線端子接線圖

? 當用于保護三繞組電力變壓器時，應用兩個平衡繞組，并將它們分別接在環流回路的兩個臂上，這樣就能平衡三個環流回路里不平衡電流的效應，當用于保護兩繞組電力變壓器時，只要應用一個平衡繞組，在不平衡電流較大的情況下，平衡繞組接入環流回路，當不平衡電流較小時，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來表示，實際的平衡系數應用繞組接入的匝數計算。按圖4的線路，設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流臂上，當差動回路的合成磁化力為零時，不平衡電流的效應便被全部消除，因而得出下列方程式：

?? (I₁－I₂) W_P－I₂W_Y=0????????? ……⑴

??? 或? I₁W_P= I₂(W_P＋W_Y)

??? 平衡系數為

? ??????????????????……⑵

???? 注：W_P為工作繞組，W_Y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，并滿足生產上通用性的要求。這種執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，次級感應電勢中含有顯著的高次諧波，因此這種執行元件便是一個很好的高次諧波濾過器，它基本上反應變流器工作磁通密度的基波。

應注意在繼電器工作過程中，不能改變銘牌上指針的位置。

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圖? 4? 使用接線示意圖

3? 技術要求

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可以在廣泛的范圍內變化，圖5的制動特性AW_P= f (AW_T) 是其極限范圍，它與工作電流和制動電流間的相位差有關，但無論在任何角度下都不應超出曲線的范圍。

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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的數值。

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。

??? 這時，I_TW_T= 280安匝

? ??故

??? a.? 對于最大整定動作電流12A (W_P = 5) 制動系數的變化范圍為：

? ～=0.18～2.52

b.????? 對于最小整定動作電流3A (W_P= 20)

制動系數的變化范圍：

? ～= 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：這時I_TW_T= 280

???

??? 故

??? a.? 對于最大整定動作電流12A (W_P= 5) 制動系數的變化范圍為：

?? ～)=0.268～3.75

??? b.? 對于最小整定動作電流3A (W_P = 20)，制動系數的變化范圍為：

??? ～= 0.067～0.938

5.? 可靠系數

??? 5倍動作電流時的可靠系數不小于1.35。

2倍動作電流時的可靠系數不小于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）連續耐熱極限值

??? 當環境溫度為40℃，變流器的工作繞組、制動繞組、平衡繞組應能分別長期通過2倍額定電流。當它們匝數全部接入時：

??? 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大于如下規定：

??? a.? 正常情況下，當變流器制動繞組和平衡繞組的匝數全部接入時，不大于8.5VA；

??? b.? 在區內故障時，變流器的制動繞組、平衡繞組和工作繞組的匝數全部接入時不大于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。

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?2、當電流小于或大于5A時，繞組的全阻抗相應的增大和減少。

10.? 介質強度

??? 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，無絕緣擊穿或閃絡現象。動靜觸點間介質耐壓為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? 調試方法

1．除變差和濕熱試驗外的所有試驗均在基準條件下進行。

試驗所用設備、儀器、儀表應是檢定合格的，儀表精度（除兆歐表、相位表外）應不低于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W_P全部接入，通過端子(231)——(441)的電流Icp=3±0.2A時，執行元件DL-21CE應該動作。如果動作安匝離要求相差不大時，可采用將執行元件動作值適當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（相當于制動安匝為280）所有曲線應在圖5所示標準曲線范圍之內

5 訂貨須知

訂貨時請指明繼電器的型號、名稱及安裝方式。

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圖6??? BCH-1E型差動繼電器動作安匝試驗接線?

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圖7? BCH-1E型差動繼電器制動特性試驗接線圖

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