BCD–51型差動(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。
圖1 背后端子接線圖
圖2 原理線路圖
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。
電流方向?yàn)檎＿\(yùn)行情況
圖 3
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）。
圖 4
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，第一段為抗干擾延時(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。
(a) 間斷角大于60° (b) 間斷角小于60°
圖 5
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最小不低于80°，繼電器也不會誤動(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)作的最小電流值。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1、2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聯(lián)系的各電路之間，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時(shí)間是否正確。繼電器采用音頻信號發(fā)生器來調(diào)整各級時(shí)間。
首先用標(biāo)準(zhǔn)頻率計(jì)校準(zhǔn)音頻信號發(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均旋至整定值最小位置（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、名稱、額定值及安裝方式。
圖 6
圖7 調(diào)試接線圖
