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LCD-15H變壓器差動繼電器

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產品簡介

LCD-15H差動繼電器組合開關：HZ10-10/E95，HZ10-10/E94，HZ10-10/E167，HZ10-10P/8，HZ10-10P/B8，HZ10-10P/08，HZ10-10S/4，HZ10-10E/122，HZ10-10E/142，HZ10-10E/208，HZ10-10E/213，HZ10-10P/9，HZ10-10P/B9，HZ10-10P/09，HZ10-10/210，

詳細介紹

LCD-15H變壓器差動繼電器（富繼）

1　用途

1.1LCD—15H型變壓器差動繼電器（以下簡稱繼電器）用于變壓器或發(fā)電機一變壓器組

1.2作為內部短路故障的主保護。

1.3繼電器應與FY－1型自耦變流器或FL－8型變流器配套使用。

2　結構與工作原理

2.1結構

　繼電器采用嵌入式后接線（JK－31K）結構型式，其外形及安裝尺寸、背后端子圖見附錄。

2.2　工作原理

　　繼電器采用差電流原理制成，其原理接線如圖1所示。將被保護設備（以下簡稱設備）各側電流互感器二次電流經FY－1或FL－8變流器匹配之后，引入繼電器中。在設備內部故障時，流入設備的電流與流出設備的電流不同，產生差電流使繼電器動作。

　　在正常運行時，由于流入設備和由設備流出的電流（按變壓器變比折算到一側后）相同，理論上講沒有差電流。實際上由于各側電流互感器變比不同，誤差不同及變壓器調節(jié)分接頭位置等原因，存在一個不大的差電流。這個差電流不大于設備額定電流I_e的10％～15％，繼電器的整定動作電流應大于此差電流。

圖　1　原理接線圖

　　外部故障時（設備區(qū)外短路故障或稱穿越性故障），流過設備的電流可能很大。在故障開始瞬間的暫態(tài)過程中，短路電流里還包含很大的非周期分量。因而設備各側的電流互感器可能飽和。此時，由于各電流互感器磁化特性不*，二次差電流可能很大，為防止繼電器在這種情況下誤動作，設有比例制動回路。當短路電流增大時，制動量按比例增大，使繼電器制動。繼電器具有兩側比例制動。經過匹配的設備兩側電流互感器二次電流通過電抗變壓器T4的兩個原繞組，其副繞組里的感應電勢經過V4整流后成為比例制動電壓。

　　在變壓器空載投入或外部短路故障切除后電壓恢復過程中，變壓器的勵磁涌流可能很大，其值有時可達變壓器額定電流的4～8倍，遠大于繼電器的整定動作電流；又因涌流僅出現(xiàn)在一側，對差動繼電器來講相當于差電流，如不采取閉鎖措施，將會誤動作。繼電器利用差電流里的二次諧波起制動作用。因為涌流里有很大比例的二次諧波分量，而內部短路故障電流里二次諧波含量很小，可以有效地防止繼電器在變壓器空投時誤動作，而在變壓器內部故障時又不會拒動。接在差電流回路里的電抗變壓器T2用來取出二次諧波制動量。

　　在設備內部嚴重故障時（如引出線短路），短路電流很大，可達額定電流的20～30倍以上。此時各側電流互感器可能嚴重飽和，其二次電流中可能出現(xiàn)很大的各次諧波分量。為防止差動繼電器在此時拒動，并為加快動作速度，繼電器中設有不帶制動的電流速動部分，其動作電流整定值按大于變壓器空投時的勵磁涌流來決定。

2.2.1　差電流回路

　　在差電流回路里（引出端子2與8之間）共有三只電抗變壓器T1～T3并由它們組成三個部分。

2.2.1.1差動動作部分

　　由T1、C1、V1及R1組成。T1副繞組與電容器C1組成50Hz諧波電路，其輸出基波電壓（即C1兩端電壓）U₁經V1整流橋整流后，通過電阻R1作為動作電壓U_d加在執(zhí)行元件極化繼電器K1及其附加電阻上。

2.2.1.2　諧波制動部分

　　由T2、C2、C3、T5、V2及R2組成。電抗器T5與電容器C3組成50Hz并聯(lián)諧振回路，成為基波阻波器。T2的副繞組與電容器C2組成100Hz諧振電路，通過它取出正比于差電流里二次諧波分量的100Hz電壓U₂。再經過基波阻波器（T5與C3）除掉其中混入的基波分量，由V2整流橋整流后，通過電阻R2作為諧波制動電壓U_z2加在執(zhí)行元件上。

2.2.1.3　差電流速斷部分

　　由T3、V3、C5及K2等元件組成。T3的副繞組輸出電壓與差電流成正比，此電壓經V3整流橋整流，再經電容器C5濾波之后，加在執(zhí)行元件中間繼電器K2及其串聯(lián)電阻上。當差電流達到差電流速斷整定值時，K2動作跳閘。用整定插頭改變T3副繞組的抽頭（即改變輸出電壓）來改變差電流速斷動作電流整定值。電位器R12用來調節(jié)zui小差動速斷電流，在出廠前調好鎖緊，其它整定值均可保證一定的準確度。

2.2.2　比例制動部分

　　比例制動部分接在“和電流”回路中，由T4、V4、V5、R3～R5等組成。T4有兩個原繞組分別接入被保護設備兩側電流互感器的二次回路。通過此兩個繞組的電流正比于流入設備和流出設備的電流，此二電流矢量和在T4副繞組產生一個與其成正比例的電壓U_Z。U_Z經V4整流橋整流之后，通過穩(wěn)壓管V5及電阻R3～R5作為比例制動電壓U_z1與諧波制動電壓U_z2并聯(lián)，通過R2加在執(zhí)行元件上。U_z1與設備外部短路時故障電流成比例，故稱比例制動電壓。

　　用插頭改變串聯(lián)電阻R3～R5，可以調節(jié)比例制動電壓的大小，即比例制動特性斜率。穩(wěn)壓管V5用來得到零制動段（見圖2），即當制動電流（通過T4原方的電流）較小，小于0.5～1倍繼電器額定電流時，V5不能擊穿，無比例制動電壓加在執(zhí)行元件上，用以提高繼電器對設備內部輕微短路故障（如變壓器匝間短路）的靈敏度。

2.2.3　主回路動作電流調節(jié)

　　由差動動作部分，諧波制動部分和比例制動部分組成的，以極化繼電器K1為執(zhí)行元件的回路叫主回路，其執(zhí)行元件叫作主元件。

　　動作電壓與制動電壓通過R1、R2合成后，其代數(shù)和由電容器C4濾波后加在執(zhí)行元件上。當動作電壓大于制動電壓時，和電壓為正（K1端子“4”為正極），此正電壓超過K1的動作電壓后，K1動作跳閘，反之K1制動。

　　電阻R6與電位器R11用來調節(jié)繼電器主回路的zui小動作電流（1A或0.2A），在出廠前或更換極化繼電器后調好并鎖緊。其它整定值是用插頭改變K1的并聯(lián)電阻R7～R9來得到，可以保證一定的準確度。

2.2.4　其它說明

　　差動電流速斷部分的執(zhí)行元件K2（中間繼電器）叫做速斷元件。

　　主元件K1的引出觸點與速斷元件K2的引出觸點分別由端子1、5和25、27引出，以便分別外接信號繼電器，便于分析故障。如不需分別接信號繼電器時，可將它們在端子上并聯(lián)后引出。

　　繼電器的動作特性見圖2。

　　繼電器的動作時間特性見圖3。

　　繼電器的頻率特性見圖4。

　圖2　繼電器的動作特性

　　繼電器在各種故障時的動作見表1。

表1

故障類型	動作情況
故障類型	主元件	速斷元件
保護區(qū)外短路	不動	不動
變壓器空投	不動	不動
保護區(qū)內短路	動	不動
保護區(qū)內嚴重短路	動或緩動	動
正常運行	不動	不動

圖3　繼電器的動作時間特性

3　技術要求

3.1　額定數(shù)據(jù)

　　額定交流電流I_e：　5A或1A，50Hz。

3.2　動作電流

3.2.1　整定范圍

　　a.額定電流I_e為5A時：1A，1.5A，2A，2.5A。

　　b.額定電流I_e為1A時：0.2A，0.3A，0.4A，0.5A。

3.2.2　誤差

　　動作電流十次測量平均值與刻度值之差與刻度值之比不超過±10％。

3.2.3返回系數(shù)

　　　不小于0.4。

3.3　制動特性斜率

　　a. 整定范圍：0.3，0.4，0.5，0.6；

b. 誤差：不超過±10％。

3.4　二次諧波制動比　15％~25％。

3.5　動作時間

　　在三倍動作電流下不大于50ms。

3.6　差電流速斷部分

3.6.1　動作電流整定范圍

　　a.額定電流5A時：　25A，30A，40A，50A，60A，75A；

　　b.額定電流1A時：　5A，6A，8A，10A，12A，15A。

3.6.2　動作電流整定值誤差

　　動作電流三次測量平均值與刻度值之差與刻度值之比不超過±10％。

3.6.3動作時間

　　在1.5倍動作電流下，不大于15ms。

3.7　功率消耗

　　在額定電流下差動回路消耗不大于2VA，制動回路消耗（每側）不大于1VA。

3.8　觸點容量

　　在電壓不大于220V，電流不大于0.2A的直流有感負荷回路（τ=5ms±0.75ms）中能斷開20W。

3.9　負載能力

當環(huán)境溫度為－20℃～45℃時，繼電器的電流回路允許通過電流見表2。

　圖4　繼電器的頻率特性

表2

回路名稱	制動回路	差動回路
*允許	2I_e	1.2I_e
1s允許	20I_e	10I_e
zui大穿越電流（允許0.1s）	50I_e	--

3.10　絕緣強度

　　a. 試驗部位

　　各電路和外露的導電部分之間；

　　各獨立電路之間。

　　b. 試驗電壓

　　穩(wěn)壓：2000V　1min；

暫態(tài)：5kV，1.2μs/50μs標準雷電波，正、負極性各三次，每次間隔不少于5s。

3.11　重量

　　約4.5kg

4　調試方法

4.1一般檢查

　　在進行通電試驗之前應檢查：

　　a. 繼電器外觀有無損壞；

　　b. 鐵芯及零件有無銹蝕；

　　c. 有否斷線、脫焊情況；

　　d. 所有固定用螺釘有否松動、劈口現(xiàn)象；

　　e. 插頭接觸是否可靠。

4.2　主回路動作電流及動作時間檢查

　　試驗接線見圖5所示。

圖5　主回路動作電流及時間試驗接線

4.2.1　動作電流試驗

　　a. 閉合開關，調節(jié)電流使繼電器動作，K1觸點閉合，讀出動作電流值；

　　b. 減小電流讀出返回電流值；

　　c. 對應于每個整定刻度，重復上述測量十次，取十次讀數(shù)平均值為繼電器的動作電流I_d和返回電流I_f，按下式（1）算出返回系數(shù)k_f：

　　　　k_f= I_f/ I_d （1）

d. I_d如果不符合技術要求之規(guī)定可以調節(jié)繼電器里的電位器R11使之符合要求。

4.2.2　動作時間檢查

　　a. 閉合開關，調電流至三倍整定動作電流后打開開關；

　　b. 合上開關，突然施加電流測出動作時間值；

　　c. 取十次測量值的平均值作為動作時間值；

　　d. 要用毫秒表測動作時間。

4.3　動作特性試驗

　　試驗接線見圖6 ，試驗步驟如下：

圖　6　動作特性試驗接線

　　a. 將動作電流整定為zui小值（額定電流I_e為5A的產品整定1A，額定電流I_e為1A的產品整定為0.2A）。

　　b. 依次調節(jié)制動電流I_z等于1.5I_e和3I_e，增加I_d求出對應于每一I_z值的動作電流值。

　　c. 按下式求出制動特性斜率k_z：

k_z＝（I_d2－I_d1）/2·（I_z2－I_z1）…………（2）

式中：I_d2—制動電流為I_z2時的動作電流；

　　　 I_d1—制動電流為I_z1時的動作電流。

　　d. k_z如不符合技術要求中的規(guī)定，可以改變電抗變壓器T4副繞組抽頭來達到。

4.4　諧波制動特性試驗

　　試驗接線見圖7 。試驗步驟如下：

圖　7　諧波制動特性試驗接線

　　a. 調節(jié)整流電流I₂=I_e；

　　b. 調節(jié)正弦電流I₁，至繼電器動作，再減小I₁至繼電器剛剛返回，拉合開關S ，繼電器不應動作，如動作時應再減小I₁，直到拉合S繼電器剛好不動時，讀出電流I₁；

　　c. 按下式求出諧波制動比

　　　k=0.3I_Z / （0.71I₂＋I₁）……………（3）

d. k值如不符合技術要求規(guī)定時，應檢查T2與C2的諧振回路是否調好，如不好可改變T2副邊抽頭來調節(jié)。

4.5　差電流速斷部分試驗

　　試驗接線如圖5 。方法與4.2項相同。但應注意：

　　a. 引出觸點端子為25，27；

　　b. 試驗時應取下極化繼電器K1，以免它多次受大電流沖擊造成動作值改變（過一段時間可以恢復）影響其它項目試驗；

　　c. 每次試驗通電時間不要太長，兩次通電間要有一定的時間間隔，以免損壞繼電器。取三次測量平均值作為測量結果。

　　d. 測量動作時間就在整定值為5I_e時用1.5倍整定動作電流（即7.5I_e）測量。

4.6　諧振回路調整

　　諧振回路在出廠之前已調整好，出廠之后一般不需調整。僅在運輸中發(fā)生損壞或其它性能不符合要求（如動作電流比整定值大得太多，諧波制動比不合格等）時才進行諧振回路的檢查與調整。

4.6.1　基波諧振回路

　　按圖8接好試驗電路。

圖中：PV—高內阻電壓表　TT—220/12V～24V變壓器

　　　 F—變頻電源20Hz～1000Hz，容量S≥10VA。

　　　　　　　　　圖8　諧振回路調試接線

　　a. 斷開由電容器C1B的“2”端至整流組塊2V1～3之間的連線；

　　b. 用變頻電源向繼電器差動回路（端子2和8）通入50Hz，1A電流，用高內阻電壓表測量C1A兩極之間交流電壓U_C1；

　　c. 調節(jié)輸入電流頻率使U_C1為zui大值，此時的頻率為回路諧振頻率；

　　d. 改變電抗變壓器T1抽頭位置（將C1A的“2” 端引向T2的引線分別焊在電抗變壓器T1的M11，M12，M13和M1各抽頭上）按上述方法求出每個抽頭對應的諧振頻率；

　　e. 取諧振頻率為50Hz±1Hz的抽頭為所選抽頭，與電容器C1A的“2”端引線焊好，則諧振回路調好；

　　f. 恢復電容器C1B的“2”端至整流組塊2V1—3之間的連線。

4.6.2　二次諧波諧振回路

　　試驗電路及調試方法與“4.6.1”項相同，但要注意：

　　a. 斷開C2B電容“1”端至2V2—3之間連線；

　　b. 調節(jié)電抗變壓器T2上的抽頭M11，M12，M13與M1；

　　c. 取諧振頻率為100Hz±2Hz的抽頭為所選抽頭。

4.6.3　基波阻波器

　　試驗電路見圖9。

圖中：PV1，PV2—高內阻電壓表　F—變頻電源

圖　9　阻波器調試接線

　　a. 斷開C3A電容的“1”端至2V2～4之間的連線；

　　b. 在T5接線板上斷開電容C3B “2”端至電抗器T5抽頭的連線，在斷開處用變頻電源加5V，50Hz左右電壓；

　　c. 用高內阻電壓表測量電容器C3A兩極之間的電壓U_C3；調節(jié)輸入電壓頻率使U_C3為zui大；此時的頻率即為諧振頻率；

　　d. 改變電源所加的電抗器T5抽頭位置，求出每個抽頭所對應的諧振頻率，取諧振頻率為50±1Hz者為所選抽頭，將由電容C3B“2”端來的連線焊在該抽頭上，則阻波器調好；

　　e. 恢復a項斷開之線。

5　使用與維護

5.1　使用接線

　　使用接線示意圖見圖10（a）和圖10（b）。

5.2　整定方法

5.2.1　FY—1自耦變流器或FL—8變流器的變比選擇

　　a. 按下式計算被保護變壓器兩側額定電流：

　　I₁=P/V₁ I₂=P/V₂ ……… （4）

式中：P—變壓器額定容量　kVA。

b. 按下式計算FY－1或FL－8變流器輸入電流。

i₁_△=I₁/N₁ i_2y = I₂/N₂ ……… （5）

　　式中：N₁，N₂—變壓器兩側電流互感器變比。

　　　　i₁_△—由電流互感器△形接線側輸入到FY－1或FL－8變流器初級的電流A。

　　　　i_2y—由電流互感器Y形接線側輸入到FY－1或FL－8變流器初級或直接到繼電器的電流A。

　　　　V₁，V₂—變壓器兩側額定電壓kV 。

　　　　I₁，I₂—變壓器兩側額定電流A。

　　c. 由FY－1或FL－8變流器初級輸入電流i₁_△和i_2y確定其接線端子FY－1自耦變流器次級輸出電流（即輸入繼電器的電流）按5A考慮時，由LCD－4中表5選擇其抽頭。FL－8變流器次級輸出電流有4種（5，2.89，1，0.577A）可任意選用。初級輸入電流在0.24A～1.6A范圍應采用FL－8/1型由LCD－4中表6選擇抽頭，初級輸入電流在1.2A～8A范圍內應采用FL－8/5型，由LCD－4中表7選擇抽頭。

　　　　　　　　　（a）雙側用FY—1補償　　　　　　　　（b）單側用FY—1補償

圖　10　LCD—15H使用接線圖

5.2.2制動特性斜率的確定

按下式確定制動特性斜率

k_z=k_k（△U/2 +△I+△m）…………（6）

式中：△U—變壓器分接頭調節(jié)范圍，一般取0.2。

△I—過電流時電流互感器1—2LH的誤差，一般取0.1。

　　　　 △m—調平衡后FY—1或FL—8的變比誤差。

　　　　 k_k—可靠系數(shù)，可取1.3～2。

5.2.3　動作電流整定值

　　按下式確定動作電流整定值

　 I_zd ＝k_k（△U/2＋△I₁＋△m）I_e…………（7）

式中：△I₁—正常時，電流互感器1—2LH的誤差，一般取0.02—0.05，I_e—變壓器額定電流（折算到FY—1或FL—8變流器二次后的值）。

5.2.4　差電流速斷整定

差電流速斷的整定值按變壓器空投時可能出現(xiàn)的zui大涌流的1.5～2倍確定，一般參考表3確定。

表3

變壓器聯(lián)接組	變壓器容量 MVA	變壓器電源在
變壓器聯(lián)接組	變壓器容量 MVA	高壓側	低壓側
Y--Y	<10	15I_e	15I_e
Y--Y	>10	10I_e -12I_e	10I_e -12I_e
Y--△ （低壓）	>10	6 I_e -8I_e	10I_e -12I_e

5.3　現(xiàn)場測量

　　在繼電器投入運行后，設備帶有一定負荷時（越大越好），進行下述測量。

　　a. 在背后端子“29”與“31”間測得差電壓不大于1V，否則要考慮接線極性或FY—1變比選擇是否正確。

　　b. 在繼電器背后端子“37”“39”間測得制動電壓應不小于下式算得值：

　　　　U_z=10I/I_e　　……………　　　（8）

　　式中：I—由設備電流互感器輸入到繼電器中的電流；

　　　　 I_e─繼電器額定電流。

5.4　使用注意

5.4.1　繼電器電流端子本身不帶短路片，如果在運行中需要將繼電器取下檢修時，應事先將電流回路短接，以免造成電流互感器二次開路。

5.4.2　繼電器端子插件較薄，應避免碰撞或直接放在堅硬的臺子上，以免彎曲，損壞。在插入殼體上之前應檢查插片是否已彎曲不正，如已彎曲，應矯正后再插入插座內。

5.5　運輸和保管

5.5.1　包裝好的繼電器應該用適宜的交通工具運輸，注意防潮防震保證繼電器不受機械損壞，以及不良天氣（如雨、雪、風、沙等）和腐蝕性氣體的侵襲。

5.5.2　繼電器應單獨包裝發(fā)運，不得裝在屏板上或組合箱內發(fā)運。

5.5.3　包裝好的繼電器應當保存在－25℃～+70℃及相對濕度不大于75％的室內。室內氣溫不應有劇烈地變化，且無腐蝕性氣體存在。

5.5.4　繼電器在使用前留在包裝紙盒內，以防損壞。

5.6　對極化繼電器的要求見表4。

6　訂貨須知

　　訂貨時應指明

　　a. 繼電器名稱、型號及數(shù)量；

　　b. 繼電器的額定電流；

　　c. 配套用的FY—1型自耦變流器數(shù)量或FL—8型變流器數(shù)量；

　　d. 交貨地點；

　　e. 收貨單位及收貨人。

表　4

制造廠規(guī)格代號	線圈						觸點間隙不小于mm	動作電流 mA	返回電流不小于mA	注
	繞組別	電阻 Ω	匝數(shù)	線徑 mm	引出端
					始端	末端
2AJ.309.026.19/1	Ⅰ	610	6000	0.1	1	2	0.2	0.8~1	0.4	兩繞組電阻差不大于15Ω

組合開關：HZ10-10/E95，HZ10-10/E94，HZ10-10/E167，HZ10-10P/8，HZ10-10P/B8，HZ10-10P/08，HZ10-10S/4，HZ10-10E/122，HZ10-10E/142，HZ10-10E/208，HZ10-10E/213，HZ10-10P/9，HZ10-10P/B9，HZ10-10P/09，HZ10-10/210，HZ10-10P/10，HZ10-10P/B10，HZ10-10P/010，HZ10-10/E158，HZ10-10/E152，HZ10-25X/3，HZ10-25/E129，HZ10-25/E174，HZ10-60X/3，HZ10-60/E164，HZ10-60/E67，HZ10-100/E112，HZ10-60/E172，HZ10-100/E188，HZ10-125A