DCD-2A型差動繼電器用途

DCD-2A差動繼電器用于兩繞組或三繞組電力變壓器以及交流發電機的單相差動保護線路中,作為主保護 。

DCD-2A差動繼電器能預防在非故障狀態所出現的暫態電流的作用。例如當電力變壓器空載合閘,或在穿越性短路切除后,電壓恢復時出現很大的勵磁涌流,其瞬時值常達額定電流的5-10倍;這時差動保護不應誤動作,但發生區內短路時,卻能迅速動作切除故障。

DCD-2A型差動繼電器結構及工作原理

DCD-2A結構

繼電器由具有一副動合觸點的高靈敏、高可靠性的電磁型執行機構和中間速飽和變流器組成。該執行機構為電磁型繼電器,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,它構成差動繼電器的一些主要技術性能,如直流偏磁特性消除不平衡電流效應的字耦變流器性能。

變流器的導磁體由“E”形導磁片疊裝而成,有平衡繞組和短路繞組。此外,中間柱上的短路繞組與右側邊柱上的短路繞組通過一瓷盤電位器相連接,二次繞組放在導磁體的另一側邊柱上。繞組在導磁體的分布如圖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。由于具有平衡繞組,且每隔一匝有抽頭,便于調整用以消除由于電流互感器變比不一致等原因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。

動作電流和平衡作用可通過調整工作繞組、平衡繞組的匝數在寬廣范圍內進行整定。直流偏磁特性可通過改變繼電器口內的瓷盤電位器的阻值進行整定。

繼電器的結構形式外形及安裝尺寸及繼電器端子接線見圖6。

DCD-2A原理

繼電器的基本原理是利用非故障時暫態電流中的非周期分量來磁化變流器的導磁體,提高其飽和程度,從而構成躲過勵磁涌流及穿越性故障時不平衡電流的作用。其相應的特性曲線為直流偏磁特性曲線簇ε=f(K)。工作繞組接入保護的差動回路;平衡繞組可以技照實際需要接入環回路或工作回路。

具有短路繞組的變流器,其特點是專門利用非周期性電流來磁化導磁體,圖3表示了導磁體內部的電磁過程,當電力變壓器空載合閘時, 瞬時值很大的勵磁涌流全部流過工作繞組,涌流波形具有偏于時間軸的磁通。它們在短路線組里產生兩種不同的反應,直流磁通的作用下,導磁體迅速飽和,大大降低了導磁率,這就大大惡化了工作繞組與二次繞組間的電磁感應條件,因而顯著增大了繼電器的動作電流,這就是所謂直流偏磁作用。

當穿越性短路,短路電流中含有非周期分量電流時,也產生同樣的作用,因而也能防止當穿越性短路切除后、電壓恢復時的誤動作。繼電器的這種直流偏磁特性用圖4的曲線族=f(K)來表示。 

其中:ε=Icp/Icpo,動作電流倍數,是具有直流分量時的交流動作電流與直流分量等于零時的交流電流的比值。

K=I-/Icp,偏移系數,即直流分量與相應交流動作電流的比值,它表示電流波形對時間軸的偏移程度。

上述ε=f(K)是繼電器的靜態特性,它是在工作繞組里同時通入交流與直流電流試驗取得的。直流電流是不隨時間變化的,而非周期分量電流的數值是隨時間的增長而逐漸衰減。

為產生較好的速飽和特性,變流器設計時選擇了較高的工作磁通密度Bcp,但同時為保證繼電器可靠動作所必須的容量,故規定在繼電器的動作電流為5倍起始值時,其可靠系數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作電壓與動作電流。動作電壓反應變流器的動作磁通密度;動作功率決定了變流器的功率分配比例,同時滿足生產上通用性要求,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,二次感應電勢中含有顯著的高次諧波過濾器,因此這種執行元件便是一個很好的高次諧波濾過器,它基本上反映變流器工作磁通密度的基波。

繼電器的原理接線見圖2。

DCD-2A型差動繼電器工作條件

1.環境溫度為-25°C~40°C。

2.大氣壓力: 80~106kPa(海拔不超過2000米)。

3.空氣相對溫度為45% ~75%。

4.工作位置基準值為垂直,允差任一方向偏2°。

5.應有保護風沙、雨、雪的設施,及無腐蝕性氣體,無爆炸性氣體的環境中。

6.無強烈的振動與沖擊。

7. 使用地點周圍任一方向不應有嚴重的外磁場影響 。

DCD-2A型差動繼電器使用與維護

 1.工作繞組和平衡繞組的整定。

打開殼罩,即可進行工作繞組和平衡繞組的整定。工作繞組、平衡繞2組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字即表示相應的繞組匝數。每個繞組分成兩段,這種設計可以用較少的抽頭,獲得較多的匝數組合,從而使整定范圍廣泛而不失其精細。繼電器每塊整定板上有兩個整定螺釘,每個整定螺釘可在各自的一段范圍內整定。兩個螺釘整定位置下所標示的數字之和即為繞組的整定匝數,,須注意的是,當同一整定板上的兩個整定螺釘沒整定在各自的范圍內或者不接入時,繞組是斷開的。

2.助磁特性曲線的整定

助磁特性曲線整定時,需抽出繼電器機芯,然后松開助磁特性標志牌上的三個鎖緊瓷盤可變電阻器的大螺釘(不需要擰下來,只松動即可) ,使旋組能自由轉動。轉動旋組,即可進行助磁特性曲線的整定。

2.1按規定曲線整定

繼電器規定有A、 B、 C、 D四條曲線。該四條曲線在繼電器出廠前已按技術要求精心調試,故只需將旋鈕上的箭頭對準所需整定點即可。

2.2特殊要求整定

如需整定曲線在A、 D曲線之間范圍內,但不在A、 B、 C、 D四條曲線上時,可按下述方法進行整定:

1)由所需ε=f(K)曲線確定曲線在K=0.6時的ε值。

2)確定試驗時所需加入的直流電流值。

端子①、⑨間加入電流,工作繞組整定在20匝,平衡繞組整定在19匝,然后測出起始動作正弦電流值lcp。。由K=0.6及K=I/Icp。,計算出直流電流I=KIcp。=0.6Icp

3)確定磁盤可變電阻器的位置

由ε=Icp/Icp。計算出具有直流分量時交流動作電流Icp=εIcp。[ε值由第1)條確定; Icpo由第2)條測出]。工在繞組、平衡繞組分別整定在20匝及19匝,端子①、⑨間同時加入前面計算出的直流電流值I及交流動作電流Icp,調整可變電阻器,使繼電器的動作電流為Icp。

4)如需精確整定,可使可變電阻器旋組的指示位于前面整定的位置暫時不變,然后重復第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為止。(因可變電阻器的阻值的變化,可使起始動作在一不大的范圍內發生變化）。

助磁特性曲線整定后,應把三個鎖緊螺釘均勻地緊固。

3.當繼電器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,只需應用一個平衡繞組。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,或用于保護交流發電機時,平衡繞組可以接人工作回路,以擴大整定值的范圍,平衡繞組的作用可以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,技圖6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 ,平衡繞組通常安在電流臂上。當工作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:

4.繼電器的起始動作安匝可借電位器W在不大的范圍內調整。調整時應先松開緊固螺帽,然后用一字型螺刀調節電位器旋柄即可。

5.在繼電器工作過程中,應注意不能改變能牌上指針的位。

DCD-2A型差動繼電器技術性能及參數

1.額定值:額定電流5A,額定頻率50Hz。

2.無直流分量時,繼電器起始動作安匝Awo=60±4。

3.當用于保護三繞組電力變壓器或交流發電機時,其動作電流可以在3-12A的范圍內進行整定(Awo=60) ;對于動作電流的最小整定值,其**平衡系數接近于2。

4.當用于保護兩繞組電力變壓器或交流發電機時, 其動作電流可以在1.55-12A的范圍內進行整定。 

5.繼電器的直流偏磁特性ε=f(K) ,可以用改變瓷盤可變電阻器阻值的方法進行連續調整a。當偏移系數K=0.6時,直流偏磁特性在各整定位置下的相對動作電流系數的誤差不超過-8% ~+20%。繼電器的可靠系數應不小于1.35。

6.當差動繼電器動作時,其動作電流為Icp。執行元件相應的正弦動作電流為icpl ,然后轉動指針持緊游絲,使得繼電器的動作電流為5Icp并測量執行元件相應的正弦動作電流icp5 ,技下式算出可靠系數: KH=icp5/icp1 。

在相同情況下,當差動繼電器的動作電流為2Icp時,上述的值不小于1.2。

7. 3倍動作電流時,差動繼電器的動作時間,不大于0.035s。

8.當變流器的一個平衡繞組和工作繞組全部匝數接入時,在保護區故障,且電流等于5A,繼電器的單相功率消耗不超過16VA。

9.在正常情況下,電流互感器的變比誤差被全部補償(變流器工作回路的磁化力相平衡,導磁體里磁通為零)。工作繞組與平衡繞組能長期通過10A電流。它是一個平衡繞組和工作繞組的全部數接入時,通直流電流進行試驗的。

10.工作繞組或每一個平衡繞組的直流電阻不應大于0.050。

11.觸點性能

繼電器觸點應能斷開電壓不超過250V及電流不超過2A,容量為50W的有感負荷(時間常數為5±0.75ms)的直流回路 , 觸點在此規定負荷條件下,繼電器應可靠動作1000次。

12.機械壽命:繼電器的機械壽命為10⁴次。

13.繼電器各導電電路連接在一起對地(或絕象外殼的外長非導電金屬部分)以及在電氣上無聯系的各導電電路之間應能承受2kV(有效值) 50Hz的交流試驗電壓歷時1 m i n試驗而無絕緣擊穿或閃絡現象。

14.繼電器能耐受幅值為5kV的沖擊電壓,此后無絕緣損壞現象。

15.繼電器的繞組數據見表1。

DCD-2A型差動繼電器外形及安裝尺寸