LCD-4继电器调试方法

1用途LCD－4型变压器差动继电器(以下简称继电器)用于变压器或发电机一变压器组，作为内部短路故障的主保护。继电器应有FL－8型变流器或FY－1型自耦变流器与它配套使用。2结构与工作原理继电器采用JK－31K壳体，其外形尺寸、安装开孔尺寸及端子图见附录3。原理接线图见图1.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经FY－1或FL－8变流器匹配之后，引入继电器中。在设备内部故障时，流入设备的电流与流出设备的电流大小与相位不同，产生差电流使继电器动作。在正常运行时，由于流入设备和由设备流出的电流(按变压器变比折算到一侧后)相同，理论上讲没有差电流。实际上由于各侧电流互感器变比不同、误差不同及变压器调节分接头位置等原因，存在一个不大差电流，这个差电流不大于设备额定电流Ie的10％～15％，继电器的整定动作电流应大于此差电流。图1LCD—4型差动继电器原理接线图外部故障时（保护区外短路故障或称穿越性故障），流过设备的电流可能很大，在故障开始瞬间的暂态过程中，短路电流里还包含很大的非周期分量，因而设备各侧的电流互感器可能饱和。此时，由于各电流互感器磁化特性不一致，其二次差电流可能很大。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，使继电器制动。本继电器具有4侧比例制动。经过匹配的设备各侧电流互感器二次电流，通过电抗变压器T4、T5的原绕组，其副绕组里感应的电势经过整流桥V4、V5整流之后成为比例制动电压。在变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复过程中，变压器的励磁涌流可能很大，其值有时可达变压器额定电流的4～8倍，远大于继电器的整定动作电流。又因涌流仅出现在一侧，对差动继电器来讲相当于差电流，如不采取闭锁措施，将会误动作。本继电器利用差电流里的二次谐波起制动作用。因为涌流里含有很大比例的二次谐波分量，可以有效的防止继电器因涌流造成的误动作。相反因设备内部短路故障电流里二次谐波含量很小，所以在变压器内部故障时，继电器又不会拒动。接在差电流回路里的电抗变压器T2用来取出二次谐波制动量。在设备内部严重故障时(如引出线短路)，短路电流很大，可达额定电流的20～30倍以上。此时各侧电流互感器可能严重饱和，其二次电流中可能出现很大的各次谐波分量，为防止继电器在此时拒动或缓动，并为加快动作速度，防止被保护变压器出现油箱爆破等严重故障，在继电器中设有不带制动的差电流速动部分。其动作电流整定值按大于变压器空投时的最大可能励磁涌流来决定。1.差电流回路在差电流回路里(引出端子2与8之间)共有三只电抗变压器T1～T3并由它们组成三个部分。a.差动动作部分由电抗变压器T1、电容器C1、整流桥V1及电阻R1组成。电抗变压器T1的副绕组与电容器C1组成50Hz谐振电路，其输入电压(即电容器C1两端电压)主要是基波电压U1，经V1整流桥整流后，通过电阻R1，作为动作电压(Ud)加在执行元件极化继电器K1及其附加电阻上。b.谐波制动部分由电抗变压器T2、电容器C2、电抗器T6、电容器C3、整流桥V2及电阻R2组成。电抗器T6与电容器C3组成50Hz并联谐振回路，成为基波阻波器。电抗变压器T2的副绕组与电容器C2组成100Hz谐振电路，通过它取出正比于差电流里二次谐波分量的100Hz电压U2，再经过基波阻波器(电抗器T6与电容器C3)除掉其中混入的基波分量，由V2整流桥整流之后，通过电阻R2作为谐波制动电压Uz2加在执行元件上。c.差电流速断部分由电抗变压器T3、整流桥V3、电容器C5及中间继电器K2等元件组成。电抗变压器T3的副绕组输出电压与差电流成正比，此电压经V3整流桥整流，再经电容器C5滤波之后，加在执行元件中间继电器K2及其串联电阻上。当差电流达到差电流速断整定值时，中间继电器K2动作跳闸。用整定插头改变电抗变压器T3副绕组的抽头(即改变输出电压)来改变差电流速断的动作电流整定值。电位器R13用来调节最小差动速断电流，在出厂前调好锁紧，其它整定值均可保证一定的准确度。2.比例制动部分比例制动部分接在“和电流”回路中，由电抗变压器T4、T5，整流桥V4、V5，稳压管V8、V9，电阻R8～R11等组成。电抗变压器T4与T5均有两个原绕组，每个绕组分别接入被保护设备一侧电流互感器的二次回路。通过这些绕组电流正比于设备各侧的流入和流出电流。这些电流在电抗变压器T4和T5副绕组产生与其成比例的电压Uz′和Uz″，Uz′经整流桥V4整流后再通过稳压管V8和Uz″经V5整流后通过稳压管V9得到电压，并联成为比例制动电压Uz1，此电压通过电阻R8～R11之后与谐波制动电压Uz2并联再通过电阻加在执行元件上起制动作用。Uz1与设备外部短路时的最大故障电流成比例。用插头改变串联电阻R8～R11，可以调节比例制动电压的大小，即改变比例制动特性。稳压管V8、V9用来得到零制动段(见图2)，即当制动电流(通过电抗变压器T4、T5原边的电流)较小，小于0.5～1倍继电器额定电流时，稳压管V8、V9不能击穿，无比例制动电压加在执行元件上，用以提高继电器对设备内部轻微短路故障(如变压器匝间短路)的灵敏度。图2继电器的动作特性3.主回路动作电流的调节由差动动作部分、谐波制动部分和比例制动部分组成。以极化继电器K1为执行元件的回路叫作主回路，其执行元件叫作主元件。在主回路里，动作电压Ud与制动电压Uz1、Uz2通过电阻R1、R2合成后，其代数和由电容器C4滤波后加在执行元件上。当动作电压大于制动电压时，和电压为正(极化继电器K1端子4为正极)，此正电压超过极化继电器K1的动作电压后，极化继电器K1动作跳闸。反之，制动电压大于动作电压时，和电压为负，极化继电器K1制动。电阻R3与电位器R4用来调节继电器主回路最小动作电流(1A或0.2A)，在出厂前或更换极化继电器后调好并锁紧。其它动作电流整定值是用插头改变极化继电器K1的并联电阻R5～R7来得到，可以保证一定的准确度。4.其它说明差动电流速断部分的执行元件中间继电器K2叫做速断元件。主元件极化继电器K1的触点由端子1～5引出，速断元件中间继电器K2的触点由端子1～3引出，可分别外接不同的信号继电器，便于分析故障，如不需分别接信号继电器时，可将它们在端子上并联后引出。端子7～9～11，10～12～14，2～4，6～8为电流端子，不带有自动短路机构，在继电器由壳体中抽出时，应先将该电流回路短接，防止电流互感器二次开路。继电器各部分在各种故障时的动作情况见表1。继电器的动作特性见图2，动作时间特性见图3，频率特性见图4。表1故障类型动作情况主元件速断元件保护区外短路不动不动变压器空投不动不动保护区内一般短路动不动保护区内严重短路动或缓动速动正常运行不动不动图3继电器的动作时间特性Us为主回路输出(XJ6与XJ5之间)电压(即加在执行元件上的电压)，输入差电流为1A。图4继电器的频率特性3技术要求1．额定数据额定交流电流(Ie)：1A、5A，50Hz。2．动作电流a.整定范围额定电流Ie为5A时：1A，1.5A，2A，2.5A；额定电流Ie为1A时：0.2A，0.3A，0.4A，0.5A。b.误差：动作电流十次测量平均值与刻度值之差，与刻度值之比不超过±10％。c.返回系数:不小于0.4。3．制动特性斜率a.整定范围：30%，40%，50%，60%；b.误差：不超过±10%。4．二次谐波制动比：15%～25%。5．动作时间3倍动作电流下不大于60ms。10倍动作电流下不大于40ms。6．差电流速断部分a.动作电流整定范围额定电流5A时：25A，30A，40A，50A，60A，75A；额定电流1A时：5A，6A，8A，10A，12A，15A。b.动作电流整定值误差动作电流三次测量平均值同刻度值之差与刻度值比不超过±10%。c.动作时间在1.5倍动作电流下，不大于15ms。7.功率消耗在额定电流下差动回路消耗不大于2VA，制动回路消耗(每侧)不大于1VA。8.触点断开容量在直流有感（τ=5ms）回路，U≤220V，I≤0.2A为20W。在交流回路中能断开负荷30VA(cosφ=0.4±0.1)9.绝缘电阻不小于300MΩ。10.介质强度在标准试验大气条件下，继电器各导电电路与外露的非带电金属部分及外壳之间，以及在电气上无联系的不同电路之间，应能承受交流2kV(有效值)50Hz试验电压历时1min，无绝缘击穿或闪络现象。11.热要求当环境温度为－20℃～45℃时，继电器的电流回路允许通过电流见表2。表2回路名称制动回路差动回路长期允许2Ie1.2Ie1s允许20Ie10Ie最大穿越电流(允许0.1s)50Ie--12.寿命机械寿命为1×104次。电寿命为1×103次。13．重量：约6kg。4调试方法1．一般检查在通电试验之前应检查：a.继电器外观有无损坏；b.有否断线，脱焊情况；c.所有固定用螺钉有否松动；d.插头接触是否可靠。2．主回路动作电流及动作时间检查试验接线见图5。图5动作电流与动作时间试验接线a.动作电流试验1)闭合开关S，调节电流使继电器动作，K1触点闭合，读出动作电流值；2)减少电流读出返回电流值；3)对应于每个整定刻度，重复上述测量十次，取十次读数平均值作为继电器的动作电流Id和返回电流If，按下式(1)算出返回系数。kf=Iｆ／Iｄ…………(1)4)Id如果不符合技术要求之规定可以调节继电器里的电位器R4和电阻R3使之符合要求。b.动作时间检查1)仍按图5接线，闭合开关，调电流至三倍整定动作电流后，打开开关；2)合上开关，突然施加电流，用毫秒表测出动作时间；3)取十次测量值的平均值作为动作时间值。3.动作特性试验接线见图6。试验步骤如下：a.将动作电流整定在最小值(0.2Ie)，令Iz=0，检查继电器的动作电流Id；b.给一较低的IZ值(1.5Ie)，增加Id，直至继电器动作；c.调节Iz为3Ie，增加Id，求出对应每一个Iz值的Id。d.按下式求出制动特性斜率kz：kZ＝(Id2-Id1)/2(Iz2-Iz1)………(2)式中：Id2—制动电流为Iz2时的动作电流；Id1—制动电流为Iz1时的动作电流。图6动作特性试验接线e.kz如不满足项3中规定，可以改变电抗变压器T4副绕组抽头来达到；f.将端子7、9、11的接线改到10、12、14上，重复上述试验，求出kz值应符合项3中规定。如不符合要求，可以改变电抗变压器T5副绕组抽头来达到。4.谐波制动特性试验试验接线见图7。试验步骤如下：A2—电磁式或电动式交流电流表，D—200V，10A二极管图7谐波制动试验接线a.调节整流电流I2=Ie，调节正弦电流I1至继电器动作，再减小I1至继电器刚刚返回，拉合开关S，继电器不应动作，若动作则应再减小I1，直到拉合S继电器刚好不动时，读出电流I1。b.按下式求出谐波制动比kk＝0.3I2／(0.71I2+I1)…………(2)c.k值如不符合技术要求规定时，应检查T2与C2及T6与C3的谐振回路是否调好，如不好可用改变T2副边抽头及T6抽头来调节。5．差电流速断部分试验试验接线如图5。方法与2项相同，但应注意：a.引出触点端子为1～3；b.试验时应取下极化继电器K1，以免它多次受大电流冲击造成动作值改变(过一段时间可以恢复)，影响其它项目试验。c.每次试验通电时间不要太长，两次通电间要有一定的时间间隔，以免损坏继电器，取三次测量平均值作为测量结果；d.测量动作时间用1.5倍整定动作电流测量。6．谐振回路调整谐振回路在出厂之前已调整好，出厂之后一般不需调整。仅在运输中发生损坏或其它性能不符合要求(如谐波制动不合格，动作电流比整定值大很多等)时才进行谐振回路的检查与调整。a.基波谐振回路按图8接好试验电路。1)断开由电容器C1的“2”端接至测试插孔XJ1的联线(在C1的端子“2”上断开)；2)用变频电源向继电器差动回路(端子2、8)通入50Hz，1A电流，用高内阻电压表测量C1A两极之间交流电压Uc1；3)调节输入电流频率使Uc1为最大值，此时频率即为回路的谐振