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用途

DCD-2A型差動(dòng)繼電器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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(dòng)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)所出現(xiàn)的暫態(tài)電流的作用。例如當(dāng)電力變壓器空合閘，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(dòng)保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)作，但發(fā)生區(qū)內(nèi)短路時(shí)，卻能迅速動(dòng) 作故障。

結(jié)構(gòu)及工作原理

1.結(jié)構(gòu)
繼電器由具有一副動(dòng)合觸點(diǎn)的高靈敏，高可靠性的電磁型執(zhí)行機(jī)構(gòu)和中間速飽和變流器組成。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電磁型繼電器，在繼電器中被作為出口元件。
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(dòng)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效應(yīng)的自耦變流器性能。
變流器的導(dǎo)磁體由“E"形導(dǎo)磁片疊裝而成，有平衡繞組I,II和短路繞組。此外，中間柱上的短路繞組與右側(cè)邊柱上的短路繞組通過(guò)一瓷盤(pán)電位器相連接，二次繞組放在導(dǎo)磁體的另一側(cè)邊柱上。繞組在導(dǎo)磁體的分布如圖1所示。繼電器的內(nèi)部接母親及其保護(hù)三繞組電力變壓器的原理接母親圖如圖2所示。由于具有平衡繞組，且每隔一匝有抽頭，便于調(diào)整用以消除由于電流互感器變比不致等原因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。
動(dòng)作電流和平衡作用可通過(guò)調(diào)整工作繞組，平衡繞組的匝數(shù)在寬廣范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。直流偏磁特性可通過(guò)改變繼電器內(nèi)的瓷盤(pán)電位器的阻值進(jìn)行整定。
繼電器的結(jié)構(gòu)形式外形及安裝尺寸及繼電器端子接線見(jiàn)圖6.

2.原理
繼電器的基本原理是利用非故障時(shí)暫態(tài)電流中的非周期分量來(lái)磁化變流器的導(dǎo)磁體，提高其飽和程度，從而構(gòu)成躲過(guò) 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簇∈=f(K)。工作繞組接入保護(hù)的差動(dòng)回路；平衡繞組可以按照實(shí)際需要接入環(huán)回路或工作回路。
具有短路繞組的變流器，其特點(diǎn)是專(zhuān)門(mén)利用非周期性電流來(lái)磁化導(dǎo)磁體。圖3表示了導(dǎo)磁體內(nèi)部的電磁過(guò)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(guò)工作繞組，涌流波形具有偏于時(shí)間軸的磁通。它們?cè)诙搪肪€組里產(chǎn) 生兩種不同的反應(yīng)，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的動(dòng)作電流，這就是所謂直流偏磁作用。
當(dāng)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(dòng)作。繼電器的這種直流偏磁特性用圖4的曲線簇∈=f(K)來(lái)表示。
其中：∈=Icp/Icpo，動(dòng)作電流倍數(shù)，是具有直流分量時(shí)的交流動(dòng)作電流與直流分量等于零時(shí)的交流電流的比值。
K=I-/Icp，偏移系數(shù)，即直流分量與相應(yīng)交流動(dòng)作電流的比值，它表示電流波形對(duì)時(shí)間軸的偏移程度。
上述∈=f(K)是繼電器的靜態(tài)特性，它是在工作繞組里同時(shí)通入交流與直流電流試驗(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(zhǎng)而逐漸衰減。
為產(chǎn)生較好的速飽和特性，變流器設(shè)計(jì)時(shí)選擇了較高的工作磁通密度Bcp，但同時(shí)為保證繼電器可靠動(dòng)作所必須的容量，幫規(guī)定在繼電器的動(dòng)作電流為5倍起始值時(shí)，其可靠系數(shù)KH不小于1.35.
變流器的工作磁通密度是用磁性材料的重量和起始動(dòng)作電壓與動(dòng)作電流。動(dòng)作電壓反應(yīng)變流器的動(dòng)作磁通密度；動(dòng) 作功率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，在變流器飽和情況下，二次感應(yīng)電熱中含有顯著的高次諧波過(guò)濾器，因此這種執(zhí)行元件便是一個(gè)很好的高次諧波過(guò)濾器，它基本上反映變流器工作磁通密度的基波。
繼電器的原理接線見(jiàn)圖2.

使用與維護(hù)

1.工作繞組和平衡繞組的規(guī)定
打開(kāi)殼罩，即可進(jìn)行工作繞組和平衡繞組的整定。工作繞組，平衡繞組I,II均有抽頭可以滿足多種整定值的要求。繼電器整定板下方的數(shù)字即表示相應(yīng)的繞線匝數(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)組全。從而使整定范圍廣泛而不失其精細(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(méi)整定在各自的范圍內(nèi)或者不接入時(shí)，繞組是斷開(kāi)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(kāi)組磁特性標(biāo)志牌上的三個(gè)鎖緊瓷盤(pán)可變電阻器的大螺釘（不需要擰下來(lái)，只松動(dòng)即可），使旋鈕能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，即可進(jìn)行助磁特性曲線的整定。
2.1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(duì)準(zhǔn)所需整定點(diǎn)即可。
2.2特殊要求整定
如需整定曲線在A,D曲線之間范圍內(nèi)，但不在A.B.C.D四條曲線上時(shí)，可按下述方法進(jìn)行整定。
1）由所需∈=f(K)曲線確定曲線在K=0.6時(shí)的∈值。
2）確定試驗(yàn)時(shí)所需加入的直流電流值。
端子，間加入電流，工作繞組整定在20匝，平衡繞組整定在19匝，然后測(cè)出起始動(dòng)作正弦電流值Icpo。由K=0.6
及K=I/Icpo，計(jì)算出直流電流I=KIcpo=0.6Icp
3)確定磁盤(pán)可變電阻器的位置
由∈=Icp/Icpo計(jì)算出具有直流分量時(shí)交流動(dòng)作電流Icp=∈Icpo［∈值由第1）條三分之一；Icpo由第2）條測(cè)出］。工作繞組，平衡繞組分別整定在20匝及19匝，端子，間同時(shí)加入前面計(jì)算出的直流電流I及交流動(dòng)作電流Icp，調(diào)整可變電阻，使繼電器的動(dòng)作電流為Icp。
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)不充，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在變動(dòng)為止。（因可變電阻器阻值的變化，可使起始動(dòng)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)，只需一個(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(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)Wp-I2WY=0或I1Wp=I2(WP+WY) (1)
平衡系數(shù)KY為KY=I1/I2=(Wp+WY)/Wp (2)
4.繼電器的起始動(dòng)作安匝可借電位器W在不大的范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整時(shí)應(yīng)先松開(kāi)緊固螺帽，然后用一字型螺刀調(diào)節(jié)電位器旋柄即可。
5.在繼電器工作過(guò)程中，應(yīng)注意不能改變銘牌上指針的位。

技術(shù)性能及參數(shù)

1.額定值：額定電流5A，額定頻率50Hz。
2.無(wú)直流分量時(shí)，繼電器起始動(dòng)作安匝Awo=60+4.
3.當(dāng)用于保護(hù)三繞組電力變壓器或交流發(fā)電機(jī)時(shí)，其動(dòng)作電流可以在3-12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定（Awo=60)，對(duì)于動(dòng)作電流的最小整定值，其平衡系數(shù)接近于2.
4.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(dòng)作電流可以在1.55-12A的范圍內(nèi)進(jìn)行整定。
5.繼電器的直流偏磁特性∈=f(K)，可以用改變瓷盤(pán)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(duì)動(dòng)作電流系數(shù)的誤差不超過(guò)-8%-+20%。繼電器的可靠系數(shù) 應(yīng)不小于1.35.
6.當(dāng)差動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)，其動(dòng)作電流為Icp。執(zhí)行元件相應(yīng)的正弦動(dòng)作電流為icp1,然后轉(zhuǎn)動(dòng)指針擰緊螺絲，使得繼電器的動(dòng)作電流為5Icp并測(cè)量執(zhí)行元件相應(yīng)的正弦動(dòng)作電流icp5,按下式算出可靠系數(shù)：KH=icp5/icp1.
在相同情況下，當(dāng)差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流為2Icp時(shí)，上述的值不小于1.2.
7. 3倍動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作時(shí)間，不大于0.035s。
8.當(dāng)變流器的一個(gè)平衡繞組和工作繞組全部匝數(shù)接入時(shí)，在保護(hù)區(qū)故障，且電流等于5A，繼電器的單相功率消耗不超
過(guò)16VA。
9.在正常情況下，電流互感器的變比誤差被全部補(bǔ)償（變流器工作回路的磁化力相平衡，導(dǎo)磁體里磁通為零）。工作繞組與平衡繞組能長(zhǎng)期通過(guò)10A電流。
它是一個(gè)平衡繞組和工作繞組的全部匝數(shù)接入時(shí)，通直流電流進(jìn)行試驗(yàn)的。
10.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。
11.觸點(diǎn)性能
繼電器觸點(diǎn)應(yīng)能斷開(kāi)電壓不超過(guò)250V及電流不超過(guò)2A，容量為50W的有感負(fù)荷（時(shí)間常數(shù)為5+0.75ms)的直流回路，觸點(diǎn)在此規(guī)定負(fù)荷條件下，繼電器應(yīng)可靠動(dòng)作1000次。
12.機(jī)械壽命：繼電器的機(jī)械壽命為10次。
13.繼電器各導(dǎo)電電路連接在一起對(duì)地（可絕緣外殼的外露非導(dǎo)電金屬部分）以及在電氣上無(wú)聯(lián)系的各導(dǎo)電電路之間應(yīng) 能承受2kV（有效值）50Hz的交流試驗(yàn)電壓歷時(shí)1min試驗(yàn)而無(wú)絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。
14.繼電器能耐受幅值為5kV的沖擊電壓，此后無(wú)絕緣損壞現(xiàn)象。
15.繼電器的繞組數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

繞組	繞組數(shù)據(jù)	鐵芯截面積	備注
工作	Wp=20匝 1.56-SBEC雙紗包銅線	S=1.25cm² (邊柱）	各繞組抽頭見(jiàn)圖2
平衡I, II	W_Y1=W_Y2=19匝 1.56-SBEC雙紗包銅線
二次	W_z= 48匝 1.0-SBEC雙紗包銅線
執(zhí)行元件	2W=2x380匝 QQ-0.51雙紗包銅線	S=2.64 cm2	兩只線圈并聯(lián)

工作條件

1.環(huán)境溫度為- 25℃- 40℃。
2.大氣壓力：80-106 k Pa（海拔不超過(guò)2000米）
3.空氣相對(duì)溫度為45%-75%。
4.工作位置基準(zhǔn)值為垂直，允差任一方向偏2°。
5.應(yīng)有保護(hù)風(fēng)，沙，雨，雪的設(shè)施，及無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)爆炸性氣體的環(huán)境中。
6.無(wú)強(qiáng)烈的振動(dòng)與沖擊。
7.使用地點(diǎn)周?chē)我环较虿粦?yīng)有嚴(yán)重的外磁場(chǎng)影響。

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圖1 繞組在導(dǎo)磁體的分布

Wp-工作繞組 Wy-平衡繞組I,II W2-二次繞線 Wk D-短路繞組

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圖2 繼電器內(nèi)部接線及保護(hù)三繞組電力變壓器的原理接線圖

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圖3 導(dǎo)磁體內(nèi)部拉磁化過(guò)程示意圖
Wp-工作繞組（差動(dòng)繞組） Wy I, Wy II-平衡繞組I, II W' ky，W" ky-短路繞組
W 2 -二次繞組 ΦP-工作繞組產(chǎn)生的磁通 ΦKY-短路繞組產(chǎn)生的磁通
Φ=-非周期分量電流流過(guò)工作繞組中產(chǎn)生的直流磁通
dcd 2chadongjidianqi 5 圖4 繼電器的助磁特性∈=f(K)曲線族及調(diào)整范圍（R：012W)。