有關(guān)ＬＣＤ－１６／Ｓ型差動(dòng)繼電器加循環(huán)閉鎖變壓器的說明

邱　麗

摘要:本繼電器是在LCD-16變壓器差動(dòng)繼電器外型結(jié)構(gòu)尺寸不變的基礎(chǔ)上加循環(huán)閉鎖功能，利用繼電器空端子①和③在三只繼電器之間①和①連在一起，③和③連在一起構(gòu)成循環(huán)閉鎖回路。另外,本繼電器采用了性能優(yōu)越具有相敏特性的可變比例制動(dòng)回路,外部故障時(shí)制動(dòng)量大，故障電流越大，制動(dòng)能力越強(qiáng)，同時(shí)又有循環(huán)閉鎖回路相互閉鎖更有效地防止誤動(dòng)作。

關(guān)鍵詞:循環(huán)閉鎖 空端子 相敏特性 比例制動(dòng)回路 故障電流 誤動(dòng)作

0 引言

本繼電器適用于發(fā)電廠和變電站中，作為雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器或發(fā)電機(jī)一變壓器組內(nèi)部短路故障的主保護(hù)，能檢測(cè)下述故障，而且不需要與其他元件保護(hù)配合，按本身固有的動(dòng)作時(shí)間接通跳閘回路。切除故障部份。①變壓器和發(fā)電機(jī)內(nèi)部繞組或引線的三相或兩相短路；②中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地的變壓器的接地故障；③變壓器繞組匝間或?qū)娱g短路。

1 基本結(jié)構(gòu)

本繼電器是在LCD-16變壓器差動(dòng)繼電器外型結(jié)構(gòu)尺寸不變的基礎(chǔ)上加循環(huán)閉鎖功能，利用繼電器空端子①和③在三只繼電器之間①和①連在一起，③和③連在一起構(gòu)成循環(huán)閉鎖回路。LCD-16/S繼電器是采用BCH-1型差動(dòng)繼電器的鋁質(zhì)底座，開孔及安裝尺寸與BCH-1完全相同，以方便使用單位在設(shè)備更新時(shí)，用本產(chǎn)品替換BCH-1～BCH-4和LCD-16產(chǎn)品，保證主設(shè)備區(qū)內(nèi)短路繼電器靈敏動(dòng)作，變壓器空載可靠投入在電源上，區(qū)外故障不誤動(dòng)。提高運(yùn)行可靠性。本產(chǎn)品可以板前接線也可以板后接線。

2 基本工作原理

2.1 概述 本繼電器采用差電流原理制成。將被保護(hù)設(shè)備（以下簡稱設(shè)備）各側(cè)電流互感器二次電流直接引入繼電器中。在設(shè)備內(nèi)部短路故障時(shí)，流入設(shè)備的電流與流出設(shè)備的電流大小和相位不同，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，繼電器差回路內(nèi)產(chǎn)生差電流使之動(dòng)作，發(fā)出跳閘命令。

在正常運(yùn)行時(shí)，由于流入設(shè)備和流出設(shè)備的電流（按變比折算，經(jīng)過電流匹配到一側(cè)）相同，流入繼電器電流為兩側(cè)電流之差，理論上講沒有差電流流入繼電器。實(shí)際上由于設(shè)備各側(cè)電流互感器變比不同，誤差不同及使用中調(diào)壓（調(diào)壓分接頭）位置的影響，總存在一個(gè)不大的差電流。這個(gè)電流不大于設(shè)備額定電流的15％，繼電器的整定動(dòng)作電流應(yīng)大于此差電流。

設(shè)備外部（保護(hù)區(qū)外）短路故障 （或稱穿越性故障）時(shí)，流過設(shè)備的電流可能很大，在故障開始瞬間的暫態(tài)過程中，短路電流里往往還包括很大的非周期分量，因而使設(shè)備各側(cè)的電流互感器飽和，又因飽和情況不一致，磁化特性不一致，其二次回路差電流可能很大，超過繼電器整定的動(dòng)作電流。為防止繼電器在這種情況下誤動(dòng)作，設(shè)有比例制動(dòng)回路。當(dāng)短路電流增大時(shí)，制動(dòng)量按比例增大，超過差電流產(chǎn)生的動(dòng)作量，使繼電器制動(dòng)。本繼電器具有三側(cè)比例制動(dòng)（用在三繞組變壓器上）。

為了最有效地防止在設(shè)備外部故障時(shí)本繼電器誤動(dòng)作，而在設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)又能靈敏動(dòng)作，本繼電器采用了具有相敏特性和可變比例制動(dòng)特性的制動(dòng)回路。該回路對(duì)設(shè)備外部嚴(yán)重故障具有優(yōu)越的制動(dòng)能力。在嚴(yán)重外部故障時(shí)，制動(dòng)系數(shù)達(dá)0.7以上。此時(shí)，即使繼電器的動(dòng)作電流整定在最靈敏的位置（0.2In），也能允許一側(cè)所接電流互感器比誤差達(dá)40％，因而不會(huì)有誤動(dòng)作的可能。這一特性使本繼電器不僅能適用于一般接線的變壓器，也能適用于變壓器一個(gè)繞組直接與兩個(gè)斷路器連接的系統(tǒng)（如一倍半接線情況）或自耦變壓器上。在一倍半接線的情況下，外部故障可能引起非常大的短路電流（達(dá)20In以上），因?yàn)樗鼈儾皇芡ǔ?～15％的變壓器阻抗的限制。

在變壓器空載接入電網(wǎng)（空投）時(shí)，或外部短路故障切除后的電壓恢復(fù)過程中，這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器的勵(lì)磁涌流可能很大，其值可大大超過變壓器的額定電流，遠(yuǎn)大于繼電器整定的動(dòng)作電流值，因涌流僅出現(xiàn)在設(shè)備一側(cè)（電源側(cè)），對(duì)差動(dòng)繼電器來講是差電流，如不采取措施，將會(huì)造成誤動(dòng)作。本繼電器利用差電流里涌流中的二次諧波分量起制動(dòng)作用。為保證制動(dòng)效果更良好，繼電器加了循環(huán)閉鎖回路，同時(shí)制動(dòng)回路只有電壓制動(dòng)，沒有電流制動(dòng)。因此在暫態(tài)時(shí)，當(dāng)三只差動(dòng)繼電器其中一相差流回路中的二次諧波占基波的15～20％時(shí)，使本繼電器制動(dòng)。因勵(lì)磁涌流里含有很大比例（一般超過諧波的30％～40％，甚至大于基波）的二次諧波分量，可以有效地防止繼電器誤動(dòng)作。相反，設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)短路故障時(shí)，故障電流里的二次諧波含量很小，不會(huì)使繼電器制動(dòng)，可以快速切除故障。

在設(shè)備內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)，如變壓器引出線間短路，短路電流很大，甚至達(dá)額定電流In的20倍以上。此時(shí)設(shè)備可能很快會(huì)被損壞，甚至發(fā)展成嚴(yán)重的,如變壓器油箱爆破等災(zāi)難性故障，為防止這種情況的發(fā)生，本繼電器內(nèi)設(shè)有不帶制動(dòng)的差電流速動(dòng)回路。這部分的動(dòng)作僅取決于差電流的大小，只要差電流大于它的整定值，就以極快的速度不大于15ms動(dòng)作。為防止變壓器空投時(shí)本回路誤動(dòng)作，它的動(dòng)作電流整定值按大于變壓器空投時(shí)可能出現(xiàn)的最大勵(lì)磁涌流來確定。

繼電器的原理電路圖見附圖。它由電流調(diào)節(jié)回路、主回路（帶制動(dòng)）和差電流速斷回路三部分組成。主回路又包括差動(dòng)動(dòng)作回路、比例制動(dòng)回路和諧波制動(dòng)回路三部分

2.2 主回路工作原理

2.2.1 差動(dòng)動(dòng)作回路 這個(gè)回路由電抗變壓器1DKB、電容器C1、硅整流橋ZL1和電阻R1組成。1DKB的副繞組與電容器C1組成50Hz諧振回路。

2.2.2 諧波制動(dòng)回路 該回路由電抗變壓器2DKB、電容器C2、C3電抗器DK，整流橋ZL2及電阻R2組成。2DKB副繞組與電容器C2組成100Hz諧振電路。其輸出電壓U2（電容器C2兩端電壓）基本上為二次諧波，并正比于原繞組中通過的差電流里的二次諧波分量。

2.2.3 主回路工作情況 ①正常運(yùn)行時(shí)，差電流很小，兩個(gè)出口元件上無動(dòng)作電壓Ud和二次諧波制動(dòng)電壓UZ1。而有比例制動(dòng)電壓UZ2與Ud極性相反加在執(zhí)行元件上，繼電器不會(huì)誤動(dòng)作。②空投時(shí)，有差電流，但UZ1＞Ud，執(zhí)行元件有制動(dòng)電壓，不動(dòng)作。③外部故障時(shí)，差動(dòng)電壓Ud有時(shí)較大，比例制動(dòng)電壓UZ1很小，但制動(dòng)電壓UZ2很大，執(zhí)行元件上有制動(dòng)電壓不動(dòng)作。④內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)電壓Ud很大，制動(dòng)電壓UZ1很小，UZ2遠(yuǎn)小于Ud，執(zhí)行元件上有動(dòng)作電壓，靈敏動(dòng)作，通過觸點(diǎn)K1或K2動(dòng)作跳閘。

2.3 差電流速動(dòng)回路工作原理 由電抗變壓器3DKB、整流橋 ZL3、電阻R4、電容器C5、電位器W2及中間繼電器ZJ組成。

2.4 電流調(diào)節(jié)部分工作原理 這部分的作用是用來進(jìn)行變比調(diào)節(jié)和電流匹配（或稱調(diào)平衡）的。通常被保護(hù)設(shè)備各側(cè)電壓等級(jí)不同，所裝的電流互感器變比不同。在額定負(fù)荷時(shí)，各側(cè)變流器的二次電流一般均不同。

3 技術(shù)性能及特征

3.1 簡化接線，提高可靠性；

3.2 具有很好的電流調(diào)節(jié)能力；

3.3 制動(dòng)特性優(yōu)良；

3.4 交流消耗小，減輕了主電流互感器的負(fù)擔(dān)；

3.5 過電流能力強(qiáng)。

4 結(jié)論

采用了性能優(yōu)越具有相敏特性的可變比例制動(dòng)回路。外部故障時(shí)制動(dòng)量大，故障電流越大，制動(dòng)能力越強(qiáng)，同時(shí)又有循環(huán)閉鎖回路相互閉鎖更有效地防止誤動(dòng)作。內(nèi)部故障時(shí)，制動(dòng)量大大減少，從而大大地提高了內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度。

參考文獻(xiàn)：

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