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LCD-16差动继电器
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由电抗变压器 3DKB、整流桥 ZL3、电阻R4、电容器C5、电位器W2及中间继电器ZJ组成。被保护设备内部严重故障时, 3DKB原绕组通过很的差电流, 其副绕组输出电压U3 经过ZL3整流,C5滤波后在执行回路(R4、W2 与ZJ 的串联电路) 中产生电流。此电流大于K2的动作电流时K2 快速动作,通过触点K2 动作跳闸。这部分是一个快速的差电流继电器,无制动部分。这个电路的动作电流用改变3DKB副绕组匝数(即改变抽头) 的办法进行调整。抽头的调整用继电器面板上的插头组 CT2 来实现。电位器 W2 用来调整最小差动速断电流整定值,此值调好后,其它整定值即可保证一定的准确度。 3.4 电流调节部分工作原理   这部分的作用是用来进行变比调节和电流匹配(或称调平衡)的。通常被保护设备各侧电压等级不同,所装的电流互感器变比不同。在额定负荷时,各侧变流器的二次电流一般均不同。为此,以往必须用辅助中间变流器或自耦变流器 (均为多抽头的)再进行一次变换使流入差动继为省去辅助中间变流器,本继电器设有电流调节回路对设备各侧电流互感器二次流入继电器的电流进行变换,使之相同或作用相同,相当于将辅助中间变流器装在继电器里的作用。   这部分由自耦变流器T和电抗变压器4~6DKB的原绕组组成。在设备各侧带额定负荷,流入继电器各侧的电流不同时,利用插头来改变4~6DKB原绕组的抽头,使在各侧额定电流时,U4 ~U6均相同(参看图2、图4),例如I侧(端子4)流入的额定电流为3.3A时,则插头就插在3.3位置,(该抽头匝数为W 1)。此时4DKB原绕组的励磁磁势为3.3W1安匝。付方输出电压为 U 4,Ⅱ侧(端子6)流入的额定电流为4.6A,则插头就插在4.6位置(该插头匝数为W2)。此时5DKB原绕组的励磁磁势为4.6W2安匝,副方输出电压为U5,Ⅲ侧(端子8)流入的额定电流为5A,则插头插“5”位置(该插头匝数为W3),此时6DKB原绕组的励磁磁势为5W3安匝,副绕组输出电压为U6。继电器设计时选择4~6DKB的原绕组抽头匝数时,使每个抽头的匝数与对应标字(即标称电流)乘积相等。根据这个原则知:3.3W1 = 4.6W2 = 5W3 。所以 U4 = U5 =U6,制动部分达到了调节的目的。   自耦变流器的作用是调平衡,使正常运行或外部故障时 (在被保护设备各侧电流互感器,以下简称主CT,变比正确,未饱和时) 流入1DKB~3DKB 原绕组的差电流为零。 如上述假设Ⅰ侧额定电流为 3.3A,插头插在“3.3”位,则该电流通过4DKB原绕组后流入T的“3.3”位抽头(对应匝数WB1) 在T 绕组中产生的磁势为3.3WB1。Ⅱ侧额定电流为 4.6安,插头插在“4.6”位,则该电流通过5DKB原绕组后流入T的“4.6”位抽头(对应匝数WB2),在T绕组中产生的磁势为4.6WB2。Ⅲ侧额定电流为5A,抽头插在“5”位,该电流通过6DKB原绕组后流入T的“5”位抽头 (对应匝数WB3)在T绕组里产生的磁势为5WB3。T抽头匝数的选择原则也是每个抽头的匝数与对应标字的乘积相等。根据这个原则3.3WB1=4.6WB2=5WB3。 如每个电流单独作用于T时,在T的输出端输出的电流(通过1~3DKB原绕组的电流)应均为5A。同理,三个电流同时作用时,因设备内部无故障,流入电流与流出电流之和应为零,则T的输出端无电流,即已调平衡。   本继电器两部分在各种工况下的动作情况见表1所示。 表 1 工况(或故障性质) 动作情况 速动回路 主回路 正常运行 不动 不动 保护区外短路 不动 不动 变压器空载投入 不动 不动 保护区内一般故障 不动 动 保护区内严重短路 速动 动 4 技术性能及特点 4.1 技术性能 4.1.1 额定电流(In)  5A,50Hz。 4.1.2 电流调节能力 归算到电流互感器二次侧的被保护设备各侧额定电流(即各侧流入继电器的电流)称为整定电流Ib,整定电流调整范围见表2。 4.1.3 主回路最小动作电流整定范围  0.2,0.3,0.4,0.5倍整定电流(Ib)。 4.1.4 主回路制动特性 见图5 。 4.1.5 主回路二次谐波制动比 15%~20%。 4.1.6 差电流速动回路动作电流整定范围 5,6,8,10,12,16倍整定电流(Ib)。 表 2 插头整定位置 n 2.9 3.1 3.3 3.6 3.9 4.2 4.6 5 8.7 整定电流 Ib (A) 2.9 3.1 3.3 3.6 3.9 4.2 4.6&, lt;, /P> 5 8.7 注:LCD-16/T可根据用户的特殊要求,整定点可从1.2 ~ 13A中任意整定 4.1.7 动作速度   主回路:在三倍整定动作电流下,最小动作电流整定为0.2倍整定电流时,50±5ms;最小动作电流整定在0.5倍整定电流时,40±5ms。   差电流速动回路:在1.6倍整定动作电流下不超过15ms。 4.1.8 返回系数   不小于 0.4。 4.1.9 功率消耗   在整定电流下差动回路不大于1.5VA,制动回路(每侧)不大于 0.8VA。 4.1.10 触点容量   在电压不超过250V,电流不大于0.2A的直流有感电路中(τ=5±0.75ms),触点断开容量不小于20W,在交流电路中(cosφ=0.4±0.1)断开容量不小于50VA。 4.1.11 过电流能力   长期 2Ib。   1s  50Ib。 4.1.12 绝缘强度   继电器所有电路对外壳以及在电气上无联系的各电路之间的绝缘强度,应能耐受50Hz、2000V的交流电压,历时1min,应无击穿和闪络现象。 4.1.13 重量: 8kg。 4.2 特点 4.2.1 有电流调节能力   当输入电流在表 2 范围内(2.9~8.7A) 变化时,可以调平衡。在绝大多数情况下不需用辅助中间变流器,因而大大降低了总成本。 4.2.2 简化接线,提高可靠性   因省去了中间变流器,大大简化中间环节的接线,减少接线故障率,提高了可靠性。 4.2.3 制动特性优良   采用了性能优越的有相敏特性的可变比例制动回路。外部故障时制动量大,故障电流越大,制动能力越强,有效地防止误动作。内部故障时,制动量大大减少,提高了内部故障时的灵敏度。 4.2.4 交流消耗小,减轻了主电流互感器的负担   因继电器本身消耗小,又省去了辅助中间变流器,减小了中间变流器的消耗。因而大大的减轻了主电流互感器的负担,提高了可靠性。 4.2.5 过电流能力强。 5 检查与调试方法 5.1 检查安装质量   a. 继电器内元器件应安装牢固、端正,所有螺钉无松动、劈口现象。 b. 元器件规格正确,安装、焊接正确,铆钉铆接牢固。 c. 接线正确、牢固、整齐,接触可靠。 d. 所有焊点牢固、清洁,无虚焊及焊剂堆积现象。 5.2 极化继电器检查   在端子1—4缓慢通过直流电流 (端子2与3连上,4端为正,1端为负),其动作电流应为0.4~0.5mA,返回系数不小于0.4。触点间隙不小于0.5mm。 5.3 动作电流试验 试验接线见图7,试验步骤如下:。 T1 调压器 T2 升流变压器 R 变阻器 A 电流表 S 刀开关 K 交流接触器 CK 被试继电器 图7 a. 将被试继电器5—7端接信号灯,之后合开关S接通电路; b. 调 T1 升电流使 CK 动作,表 A 的读数即为 CK 动作电流Id; c. 调 T1 降电流使 CK 返回,表 A 读数即返回电流If; d. 重复“b”、“c”两项 5~10 次,得出 Id 与If 的10 次算术平均值 Idp、Ifp,按公式 ⑵ 求出返回系数Kf   Kf=Ifp / Idp (2) e. 对每个整定值重复上述b~d项操作,得出的Idp、Kf应符合4.1.3 及4.1.8 规定,误差不大于±10%。 5.4 制动特性试验   试验接线见图 6。CT1插头整定在“0.3”位置,电流调节插头 整定在“2.9”位置。 a. 调节 T 及R1使电流Id增加 (不合S) 到CK动作,此时 Id 值应符合表3中第1点规定; b. 合S,用 T 及R2调节I2为表3规定值,再调 R1 增加Id,使 CK 动作,此 Id 值应符合表3规定值。依次求出对应每个I2值的Id值均应符合表3规定。 表 3 顺 序 制动电流I2 动作电流Id允许范围 1 0 0.84 ~ 1.02 2 4.35 1.92 ~ 2.73 3 8.7 4.64 ~ 6.38 4 17.4 12.3 ~ 16.5 5 29 22.6 ~ 30.2 5.5 二次谐波制动比试验 试验接线见图 8。插头位置与“5.4”相同。试验步骤如下: S1 、S2 开关 R1、R2 滑动电阻(8A、15Ω) T 调压器 A1、A2 电流表; V 10A、220V 二极管 CK 被试继电器 图 8 a. 合S1,调 T 与 R2 使电流 I2=3A; b. 合S2,调 R1 升电流 I1 使 CK 动作,再减小 I1 使 CK 刚刚返回; c. 拉合 S1,CK 不应动作。如动作时,再调R1 减小电流 I1,再拉合S1,CK 不应动作。求出拉合S1 时刚好CK不动作的 I1 最大值 I1m; d. 按下式 ⑶ 求出二次谐波制动比:  KZ = 0.3I2/(0.71I2+I1m) (3) e. 图中电流表A2应为是电磁式或电动式仪表,不得用内附变流器的仪表和整流式仪表。如无上述仪表时,A2可用磁电式直流电流表,但制动比需按下式⑷计算: KZ= 0.47I2/(1.11I2+I1m) (4) 5.6 动作时间试验  试验接线见图 7。试验步骤如下:   a. 被试继电器 CK 端子 5?7 接毫秒表; b. 合开关 S,调节 T1 及 R 使电流表读数为整定动作电流的三倍,拉开S ; c. 突然合 S ,由毫秒表读出动作时间; d. 重复“c”项 10 次,求出平均值即为动作时间值,应符合 4.1.7 规定。 5.7 速动部分试验   速动部分试验电路为图7。试验方法按 5.3 (动作电流)和5.6(动作时间)进行,但应注意:   a. 为区别是哪部分动作,试验时应取下极化继电器; b. 测时间应加 1.6 倍整定动作电流; c. 试验次数应少,取 3 次,通电时间应短。 6 使用与维护 6.1 使用接线   图9为用于双绕组变压器的典型接线,图10、图11为用于三绕组变压器及发变组的典型接线。 6.2 电流互感器联接组的确定   接入差动保护的各侧电流大小和相位在正常运行时应一致,因而要进行匹配。电流的大小用各侧电流互感器的变比和差动继电器内部的电流调节插头来调节,使之一致,相位要用电流互感器的联接组进行补偿。   选择电流互感器联接组的原则是:   a. 变压器绕组为 Y/△ 接线时,Y 形侧的电流互感器应接为 △,变压器 △ 形侧的电流互感器应接成 Y 形,进行相位补偿。   b. 变压器绕组两侧均为Y形时,两侧的电流互感器均应接成 △ 形, 能消除零序电流对继电器的影响,也就是使零序电流被短路。   图 9 两绕组变压器差动保护接线 T 主变压器 LH1 ~LH3 电流互感器 KA~KC 差动继电器 1~3DL断路器 图 10 三绕组变压器差动保护接线 T 主变压器 LH1 ~LH3 电流互感器 G 发电机 KA~KC 差动继电器 1T 厂用变压器 1~3DL断路器 图 11 发电机变压器组差动保护接线 电流互感器的联接组可按图12及表 4 进行选择。图12和表 4 中 SB 为变压器的联接组, SL1为变压器I侧的电流互感器应采用的联接组,SL2为变压器Ⅱ侧的电流互感器应采用的联接组。三绕组变压器应每两侧分别确定其联接组。 图 12 接线组的确定        表 4 SB SL1 SL2 SB SL1 SL2 Y/Y?12 Y/Δ?5 Y/Δ?5 Δ/Y?5 Y/Y?12 Y/Δ?7 Y/Y?6 Y/Δ?5 Y/Δ?11 Δ/Y?11 Y/Y?12 Y/Δ?1 Y/Δ?11 Y/Δ?11 Y/Y?12 Δ/Δ?12 Y/Y?12 Y/Y?12 <, TD style="BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-RIGHT: 1.5pt; BORDER-TOP: medium none; PADDING-LEFT: 1.5pt; PADDING-BOTTOM: 0pt; BORDER-LEFT: black 1pt solid; WIDTH: 48.5pt; PADDING-TOP: 0pt; BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; HEIGHT: 14.2pt; mso-border-alt: solid black .75pt; mso-border-top-alt: solid black .75pt" width=65> Y/Δ?5 Y/Δ?5 Y/Y?12 Δ/Δ?6 Y/Y?12 Y/Y?6 6.3  整定计算方法 6.3.1 电流调节插头位置(即整定电流值)的确定电流调节插头,即继电器内4 ~ 6DKB原绕组的抽头,以三绕组变压器差动保护为例来说明。其典型接线示意图见图10。 将图10 简化画在图13中,令变压器三侧额定电压(相间电压)为V1~V3。 图 13 计算步骤如下: a. 计算变压器各侧额定电流     应以变压器三侧绕组额定容量最大侧的额定容量S为参考值,按下式求出各侧额定电 流:   I1=S/ V1 I2 =S/ V2 I3 =S/ V3 (5) 式中V1、V2、V3为变压器各侧额定电压。 b. 计算由电流互感器(简称变流器) LH1~LH3 流入差动继电器各侧的电流。按下式计算。 i1Δ= I1 / N1 I2Δ = I2 / N2 I3Y = I3 / N3 (6) 式中:i1△、i2△指这两侧变流器二次为△接线,流入继电器的是线电流;   i3Y 指这侧变流器二次为Y接线,流入继电器的是相电流。 N1~N3为各侧变流器变比。   c. 在继电器的整定插头板上,按表2取最接近 ⑹ 式算得值的位置作为实际整定位置,即标称电流Ib1、Ib2、Ib3。如⑹式算得的i1△、i2△、i3Y值与表2中值相差太大,则应取i1△、i2△、i3Y中最大者最接近值为参考整定值K(K1、K2、或K3) 其余两侧K值按下式来计算:   i1△/K1 = i2△/K2 = i3Y/K3 (7) 在整定插头板上取得最接近上述算得的K1、K2、K3的插头值为实际整定位置Ib1、Ib2、Ib3。   d. 计算在变压器各侧绕组的实际额定容量下,从变流器流入继电器的电流,应不超过表2中所列插头对应整定电流值的1.5倍。   在实际应用中,如变压器各侧额定电压可能改变时(调节分接头或有载调电压),应取其电压可能的最大值Vmax和最小值Vmin按下式⑻算得的平均值作为计算用的V1、V2、V3。    U= (8) 6.3.2 主回路动作电流的确定   因为本继电器内部有电流调节部分,各侧输入继电器的电流(标称电流)均不相同,因而应按下式确定各侧动作电流:   Idz=Idz*·Ib     ⑼   式中Ib按前面“6.3.1中c”确定的各侧标称电流值;   Idz* 动作电流整定值的相对值,是以标称电流Ib 的倍数表示的有0.2, 0.3, 0.4, 0.5各值(见4.1.3)。Idz*的确定方法如下,先按下式求出: I’dz=(α1+α2+α3)·KK ⑽ 式中:   α1变压器各侧变流器 LH1~LH3 在正常运行时的最大可能误差,可取 0.03~0.05;   α2变压器调压 (调节分接头) 时形成的最大误差,为调压范围的一半,一般约0.1~0.125, 如为两侧调压,应为各侧调压范围的一半之和;   α3电流调节插头产生的误差,即各侧标称电流Ib与式 ⑹ 算出的对应电流之差里最大的一个,一般≤0.05;   KK可靠系数,可取1.3~2。   算出Idz’之后,在0.2、0.3、0.4、0.5各值之中, 选取大于Idz’ 而又最接近Idz’ 的值作为Idz* 之值,再按式 ⑼ 求出各侧动作电流值的Idz。 6.3.3 差电流速动回路动作电流的确定,由下式确定动作电流值Icd。   Icd=Icd*·Ib ⑾   式中:Icd* 为动作电流整定值的相对值,以标称电流Ib的倍数表示,有5、6、8、10、12、15各值(见4.1.6)。   Icd* 的选择原则是大于变压器空投时励磁涌流的最大值,小于变压器引线端部短路电流的最小值,可按表5来选择。   选定Icd*之后,可按式 ⑾ 求出各侧速动电流值。 表 5  变压器 变压器容量 变压器电源在 连接组 (MVA) 高压侧 低压侧 Y?Y <10 15Ib 15Ib Y?Y >10 12Ib 12Ib Y?Δ (低压) >10 6~10Ib 12Ib 6.3.4 计算举例  有一变压器,如图13所示,确定其各侧变流器的联接组和继电器的整定值。变压器各侧电压变化范围是: V1min=476kV, V2min=220kV, V3min=20kV V1max=525kV, V2max=220kV, V3max=20kV   a. 各侧电压平均值: V1 = = 500kV,V2 = 220kV,V3 = 20kV b. 按表4 确定联接组   Ⅰ?Ⅲ两侧 SB 为Y/△?11,LH1 应为 Y/△?11,LH3应为Y/Y?12; Ⅰ?Ⅱ两侧SB为Y/Y?12,LH1为Y/△?11,LH2也应为Y/△?11。 c. 计算变压器各侧额定电流 (按式5)   以容量最大侧的容量S=300MVA为参考值:   I1=(300×103)/( ×500) = 346.4A   I2=(300×103)/( ×220 )= 787.3A   I3=(300×103)/( ×20) = 8660A d. 计算流入差动保护继电器的电流(按式6):   i1△= I1/N1 =( ×346.4)/(600/5) = 5A i2△= I2/N2 =( ×787.3)/(1500/5)=4.55A i3Y=I3/N3 = 8660/(5000/5)= 8.66A e. 按表2取整定位置为:   Ib1=5 Ib2=4.6 Ib3=8.7 f. 在变压器各侧实际额定电流下流入继电器的电流:   Ⅰ侧 S1=S    i1=i1△=5A   Ⅱ侧 S2=S i2=i2△=4.55A   Ⅲ侧S3=100MVA I3 = [(100×103)/( ×20)]×(5/5000)=2.87A g. 确定动作电流   取α1=0.03 α2=0.1 α3=0.011 KK=2 按 ⑽ 式求出Idz’ : Idz’ =(0.03+0.1+0.011)×2=0.282,取Idz*=0.3 按式 ⑼Idz=Idz*·Ib得:   Ⅰ侧Idz1=0.3Ib1=0.3×5=1.5A   Ⅱ侧Idz2=0.3Ib2=0.3×4.6=1.38A   Ⅲ侧Idz3=0.3Ib3=0.3×8.7=2.61A h. 确定速动电流   由表5选Icd *   因变压器为Y/△接线,电源在高压侧,变压器容量较大,Icd* 可选6或8 ,一般取Icd*=8   按式⑾求出Icd=Icd*·Ib: Ⅰ侧Icd1=8·Ib1=8×5=40A   Ⅱ侧Icd2=8·Ib2=8×4.6=36.8A   Ⅲ侧Icd3=8·Ib3=8×8.7=69.6A 6.4 使用 6.4.1 继电器在投入运行前应按本说明书进行检查和试验。接入回路后,投入运行时的测量如下:   a. 在变压器带上负荷后,用高内阻电压表 (如万用表),通过继电器铭牌上的插孔Uc1,测量差电压应不大于:   Uc≤α3·K·K△·I/N (12)   式中:Uc差电压,单位V;  α3见 ⑽ 式说明;  K 误差系数,可取2;   K△接线系数,变流器为△形接线时取 ,Y形接线时取1;   I 变压器一侧之负荷电流;  N 该侧变流器的变比。 b. 用高内阻电压表通过铭牌上的插孔“0”U4 、U5或U6 测量各侧制动电压应不小于:   UZ=6 ~8 I/In (13)   式中:I该侧负荷电流()A;  Uz该侧制动电压()V; In前面式 ⑸ 算得的该侧额定电流。 c. 如不符合上述两项要求,应考虑接线有错误,要及时检查纠正。 6.5 维护与保管   a. 本继电器的使用条件为环境温度-10~+50℃,相对湿度不大于90%,空气中不含酸性,碱性或其它腐蚀性及性气体,能防雨、雪、风、砂的室内; b. 继电器的保管温度可为-25~+70℃,相对湿度不大于70%。 7 订货须知   订货时请指明: a. 产品型号、名称、交流额定电流; b. 订货数量、收货单位地址。 1 用途 本继电器适用于发电厂和变电站中,作为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器或发电机一变压器组内部短路故障的主保护,能检测下述故障,快速作用于跳闸。   a. 变压器和发电机内部绕组或引线的三相或两相短路; b. 中性点直接接地或经低电阻接地的变压器的接地故障; c. 变压器绕组匝间或层间短路。 2 结构 2.1 LCD?16、LCD ? 16/T   本产品采用BCH?1型差动继电器的铝质底座,开孔及安装尺寸与BCH?1完全相同,以方便使用单位在设备更新时,用本产品替换BCH?1~BCH?4产品,保证主设备安全,提高运行可靠性。本产品可以板前接线也可以板后接线,外形及安装尺寸见图1 。 图1a 板后接线时尺寸 图1b 板前接线时尺寸 图 1 LCD?16、LCD?16/T外形及安装尺寸 下面以LCD ? 16为例进行说明。 3 工作原理 3.1 概述 本继电器采用差电流原理制成。将被保护设备(以下简称设备)各侧电流互感器二次电流直接引入继电器中。在设备内部出现短路故障时,流入设备的电流与流出设备的电流大小和相位不同,在继电器内产生差电流使之动作,发出跳闸命令。   在正常运行时,由于流入设备和流出设备的电流(按变比折算,经过电流匹配到一侧)相同,理论上讲没有差电流流入继电器。实际上由于设备各侧电流互感器变比不同,误差不同及使用中调压(调压分接头)位置的影响,总存在一个不大的差电流。这个电流不大于设备额定电流的 15%,继电器的整定动作电流应大于此差电流。 设备外部(保护区外)短路故障 (或称穿越性故障)时,流过设备的电流可能很大,在故障开始瞬间的暂态过程中,短路电流里往往还包括很大的非周期分量,因而使设备各侧的电流互感器饱和,又因饱和情况不一致,磁化特性不一致,其二次回路差电流可能很大,超过继电器整定的动作电流。为防止继电器在这种情况下误动作,设有比例制动回路。当短路电流增大时,制动量按比例增大,超过差电流产生的动作量,使继电器制动。本继电器具有三侧比例制动。 为了最有效地防止本继电器在设备外部故障时误动作,而在设备内部故障时又能灵敏动作,本继电器采用了具有相敏特性和可变比例制动特性的制动回路。该回路对设备外部严重故障具有优越的制动能力。在严重外部故障时,制动系数达0.7以上。此时,即使继电器的动作电流整定在最灵敏的位置(0.2In),也能允许一侧所接电流互感器比误差达40%,因而不会有误动作的可能。这一特性使本继电器不仅能适用于一般接线的变压器,也能适用于变压器一个绕组直接与两个断路器连接的系统(如一倍半接线情况)或自耦变压器上。在一倍半接线的情况下,外部故障可能引起非常大的短路电流(达20In以上),因为它们不受通常5~15%的变压器阻抗的限制。