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上海富繼電氣有限公司
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LCD-4變壓器差動繼電器防水暗裝直插座： SF-313 3×16，SF-314 4×16，SF-315 5×16，SF-323 3×32，SF-324 4×32，SF-325 5×32 ， SF-333 3×63，SF-334 4×63，SF-335 5×63，SF-343 3×125，SF-344 4×125，SF-345 5×125，防水暗裝斜座： SF-413
LCD-4變壓器差動繼電器，LCD-4差動繼電器,
1 用途
LCD－4型變壓器差動繼電器 （以下簡稱繼電器） 用于變壓器或發電機一變壓器組，作為內部短路故障的主保護。繼電器應有FL－8型變流器或FY－1型自耦變流器與它配套使用。2 結構與工作原理繼電器采用JK－31K殼體，其外形尺寸、安裝開孔尺寸及端子圖見附錄3。原理接線圖見圖1.繼電器采用差電流原理制成。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大小與相位不同，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分接頭位置等原因，存在一個不大差電流，這個差電流不大于設備額定電流Ie的10％～15％，繼電器的整定動作電流應大于此差電流。
圖1 LCD—4型差動繼電器原理接線圖外部故障時（保護區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*，其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。本繼電器具有4側比例制動。 經過匹配的設備各側電流互感器二次電流，通過電抗變壓器T4、T5的原繞組，其副繞組里感應的電勢經過整流橋V4、V5整流之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。本繼電器利用差電流里的二次諧波起制動作用。因為涌流里含有很大比例的二次諧波分量，可以有效的防止繼電器因涌流造成的誤動作。相反因設備內部短路故障電流里二次諧波含量很小，所以在變壓器內部故障時，繼電器又不會拒動。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很大的各次諧波分量，為防止繼電器在此時拒動或緩動，并為加快動作速度，防止被保護變壓器出現油箱爆破等嚴重故障，在繼電器中設有不帶制動的差電流速動部分。其動作電流整定值按大于變壓器空投時的zui大可能勵磁涌流來決定。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。a. 差動動作部分 由電抗變壓器T1、電容器C1、整流橋V1及電阻R1組成。電抗變壓器T1的副繞組與電容器C1組成50Hz諧振電路，其輸入電壓 （即電容器C1兩端電壓） 主要是基波電壓U1，經V1整流橋整流后，通過電阻R1，作為動作電壓 （Ud） 加在執行元件極化繼電器K1及其附加電阻上。b. 諧波制動部分由電抗變壓器T2、電容器C2、電抗器T6、電容器C3、整流橋V2及電阻R2組成。電抗器T6與電容器C3組成50Hz并聯諧振回路，成為基波阻波器。電抗變壓器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 （電抗器T6與電容器C3） 除掉其中混入的基波分量，由V2整流橋整流之后，通過電阻R2作為諧波制動電壓Uz2加在執行元件上。c.差電流速斷部分 由電抗變壓器T3、整流橋V3、電容器C5及中間繼電器K2等元件組成。電抗變壓器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，加在執行元件中間繼電器K2及其串聯電阻上。當差電流達到差電流速斷整定值時，中間繼電器K2動作跳閘。用整定插頭改變電抗變壓器T3副繞組的抽頭（即改變輸出電壓）來改變差電流速斷的動作電流整定值。電位器R13用來調節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.比例制動部分 比例制動部分接在“和電流”回路中，由電抗變壓器T4、T5，整流橋V4、V5，穩壓管V8、V9，電阻R8～R11等組成。電抗變壓器T4與T5均有兩個原繞組， 每個繞組分別接入被保護設備一側電流互感器的二次回路。通過這些繞組電流正比于設備各側的流入和流出電流。這些電流在電抗變壓器T4和T5副繞組產生與其成比例的電壓Uz′和Uz″，Uz′經整流橋V4整流后再通過穩壓管V8和Uz″經V5整流后通過穩壓管V9得到電壓，并聯成為比例制動電壓Uz1， 此電壓通過電阻R8～R11之后與諧波制動電壓Uz2并聯再通過電阻加在執行元件上起制動作用。Uz1與設備外部短路時的zui大故障電流成比例。 用插頭改變串聯電阻R8～R11，可以調節比例制動電壓的大小，即改變比例制動特性。穩壓管V8、V9用來得到零制動段 （見圖2），即當制動電流 （通過電抗變壓器T4、T5原邊的電流） 較小，小于0.5～1倍繼電器額定電流時，穩壓管V8、V9不能擊穿， 無比例制動電壓加在執行元件上，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。
圖2 繼電器的動作特性3.主回路動作電流的調節 由差動動作部分、諧波制動部分和比例制動部分組成。以極化繼電器K1為執行元件的回路叫作主回路，其執行元件叫作主元件。 在主回路里，動作電壓Ud與制動電壓Uz1、Uz2通過電阻R1、R2合成后，其代數和由電容器C4濾波后加在執行元件上。當動作電壓大于制動電壓時，和電壓為正 （極化繼電器K1端子4為正極），此正電壓超過極化繼電器K1的動作電壓后，極化繼電器K1動作跳閘。反之，制動電壓大于動作電壓時，和電壓為負，極化繼電器K1制動。 電阻R3與電位器R4用來調節繼電器主回路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。其它動作電流整定值是用插頭改變極化繼電器K1的并聯電阻R5～R7來得到，可以保證一定的準確度。4. 其它說明 差動電流速斷部分的執行元件中間繼電器K2叫做速斷元件。 主元件極化繼電器K1的觸點由端子1～5引出，速斷元件中間繼電器K2的觸點由端子1～3引出，可分別外接不同的信號繼電器，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后引出。 端子7～9～11，10～12～14，2～4，6～8為電流端子，不帶有自動短路機構，在繼電器由殼體中抽出時，應先將該電流回路短接，防止電流互感器二次開路。 繼電器各部分在各種故障時的動作情況見表1。繼電器的動作特性見圖2，動作時間特性見圖3，頻率特性見圖4。表1
故障類型 動作情況 主元件 速斷元件 保護區外短路 不動 不動 變壓器空投 不動 不動 保護區內一般短路 動 不動 保護區內嚴重短路 動或緩動 速動 正常運行 不動 不動 
圖3 繼電器的動作時間特性
Us為主回路輸出（XJ6與XJ5之間）電壓（即加在執行元件上的電壓），輸入差電流為1A。圖4 繼電器的頻率特性3 技術要求1．額定數據 額定交流電流 （Ie）：1A 、5A，50Hz。2．動作電流a. 整定范圍 額定電流Ie為5A時：1A，1.5A，2 A，2.5A； 額定電流Ie為1A時：0.2A，0.3A，0.4A，0.5A。b. 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％。c. 返回系數: 不小于0.4。3．制動特性斜率 a.整定范圍：30%，40%，50%，60%； b.誤差：不超過±10%。4．二次諧波制動比：15%～25%。5．動作時間3倍動作電流下不大于60ms。 10倍動作電流下不大于40ms。6．差電流速斷部分a. 動作電流整定范圍 額定電流5A時：25A，30A，40A，50A，60A，75A； 額定電流1A時：5A，6A，8A，10A，12A，15A。b. 動作電流整定值誤差 動作電流三次測量平均值同刻度值之差與刻度值比不超過±10%。c. 動作時間 在1.5倍動作電流下，不大于15ms。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。8. 觸點斷開容量在直流有感（τ=5ms）回路，U≤220V，I≤0.2A為20W。在交流回路中能斷開負荷30VA （cosφ=0.4±0.1）9. 絕緣電阻不小于300MΩ。10. 介質強度在標準試驗大氣條件下，繼電器各導電電路與外露的非帶電金屬部分及外殼之間，以及在電氣上無的不同電路之間，應能承受交流2kV（有效值）50Hz試驗電壓歷時1min，無絕緣擊穿或閃絡現象。11. 熱要求 當環境溫度為－20℃～45℃時，繼電器的電流回路允許通過電流見表2。表 2
回路名稱 制動回路 差動回路 *允許 2Ie 1.2Ie 1s允許 20Ie 10Ie zui大穿越電流 （允許0.1s） 50Ie -- 12.壽命機械壽命為1×104次。電壽命為1×103次。13．重量：約6kg。4 調試方法1．一般檢查 在通電試驗之前應檢查： a. 繼電器外觀有無損壞； b. 有否斷線，脫焊情況； c. 所有固定用螺釘有否松動； d. 插頭接觸是否可靠。2．主回路動作電流及動作時間檢查 試驗接線見圖5。
圖5 動作電流與動作時間試驗接線a. 動作電流試驗 1） 閉合開關S，調節電流使繼電器動作，K1觸點閉合，讀出動作電流值； 2） 減少電流讀出返回電流值； 3） 對應于每個整定刻度，重復上述測量十次，取十次讀數平均值作為繼電器的動作電流Id和返回電流If，按下式（1）算出返回系數。 kf =Iｆ／Iｄ…………（1）4） Id如果不符合技術要求之規定可以調節繼電器里的電位器R4和電阻R3使之符合要求。b. 動作時間檢查 1） 仍按圖5接線，閉合開關，調電流至三倍整定動作電流后，打開開關； 2） 合上開關，突然施加電流，用毫秒表測出動作時間； 3） 取十次測量值的平均值作為動作時間值。3. 動作特性 試驗接線見圖6。試驗步驟如下： a. 將動作電流整定在zui小值 （0.2Ie），令Iz=0，檢查繼電器的動作電流Id；b. 給一較低的IZ值 （1.5Ie），增加Id，直至繼電器動作；c. 調節Iz為3Ie，增加Id，求出對應每一個Iz值的Id。d. 按下式求出制動特性斜率kz：kZ ＝（Id2-Id1）/2（Iz2-Iz1）………（2）式中：Id2—制動電流為Iz2時的動作電流； Id1—制動電流為Iz1時的動作電流。
圖6 動作特性試驗接線 e. kz如不滿足項3中規定，可以改變電抗變壓器T4副繞組抽頭來達到； f. 將端子7、9、11的接線改到10、12、14上，重復上述試驗，求出kz值應符合項3中規定。如不符合要求，可以改變電抗變壓器T5副繞組抽頭來達到。4. 諧波制動特性試驗 試驗接線見圖7。試驗步驟如下：
A2—電磁式或電動式交流電流表，D—200V，10A二極管圖7 諧波制動試驗接線 a. 調節整流電流I2=Ie，調節正弦電流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，若動作則應再減小I1， 直到拉合S繼電器剛好不動時，讀出電流I1。 b. 按下式求出諧波制動比kk＝0.3I2／（0.71I2+I1）…………（2） c. k值如不符合技術要求規定時，應檢查T2與C2及T6與C3的諧振回路是否調好，如不好可用改變T2副邊抽頭及T6抽頭來調節。5．差電流速斷部分試驗 試驗接線如圖5。方法與2項相同，但應注意： a. 引出觸點端子為1～3； 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. 測量動作時間用1.5倍整定動作電流測量。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。僅在運輸中發生損壞或其它性能不符合要求 （如諧波制動不合格，動作電流比整定值大很多等） 時才進行諧振回路的檢查與調整。a. 基波諧振回路 按圖8接好試驗電路。 1） 斷開由電容器C1的“2”端接至測試插孔XJ1的聯線 （在C1的端子“2”上斷開）； 2） 用變頻電源向繼電器差動回路 （端子2、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Uc1； 3） 調節輸入電流頻率使Uc1為zui大值，此時頻率即為回路的諧振頻率； 4） 改變T1抽頭位置 （將C1B的“1”端子引向T1的引線分別焊到T1的M11～M1各抽頭上）按“C”項方法求出每個抽頭對應的諧振頻率； 5） 取諧振頻率為50Hz±1Hz的抽頭為所用抽頭，將它與C1B引線焊好，則諧振回路調好； 6） 恢復“a”項斷開的聯線。b. 二次諧波諧振回路 試驗電路與調試方法與a項相同，但有如下區別： 1） 斷開由電容C2B“2”端子至C3A的聯線； 2） 輸入差回路電流為100Hz、1A； 3） 調節T2的M11～M1抽頭； 4） 取諧振頻率為100Hz±2Hz的抽頭為所選抽頭。c. 基波阻波器 試驗接線見圖9。
V—高內阻電壓表 TT—220V/12V～24V變壓器 F—變頻電源，容量≥10VA圖8 諧振回路調試接線 
圖9 阻波器調試接線 1） 斷開C2B的“2”端至C3A的聯線； 2） 在T6接線板上斷開C3B“1”端至T6的抽頭的聯線，在斷開處用變頻電源加5V，50Hz左右電壓； 3） 用高內阻電壓表測量C3A電容兩極之間的電壓UC3，調節輸入電壓頻率使UC3為zui大，此頻率即為諧振頻率； 4） 改變電源所加的T6抽頭位置，求出每個抽頭所對應的諧振頻率，取諧振頻率為50Hz±1Hz者為所選抽頭，將它與C3B“1”端來的引線焊好，則阻波器調好； 5） 恢復“a”項斷開的聯線。5 使用和維護1．使用接線 使用接線見圖10。2．整定方法a．FY—1自耦變流器或FL—8變流器變比選擇 用三卷變壓器為例來說明，舉例如圖11所示，圖中LH1—LH3為各側電流互感器。三側線圈分別用1，2，3來表示，三側額定電壓的符號用V1、V2、V3代表。 1）計算三側電流 以變壓器三側線圈額定容量zui大側的額定容量P為基準，計算變壓器各側電流： I1=P／ 
V1 I2=P／ V2I3＝P/ V3 …………（4） 式中：I1、I2、I3為變壓器各側額定電流。2）按下式計算FY—1或FL—8變流器輸入電流： i1△= I1 / N1 i2△ = I2 / N2 i3y =I3 / N3 ……… （5） 式中：N1—N3各側電流互感器變比； i1△，i2△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；i3y由電流互感器Y形接線側輸入到FY—1或FL—8變流器初級的電流。 
圖10 使用接線圖 3）由FY-1或FL-8變流器初級輸入電流i1△、i2△和i3y確定其接線端子。FL-8變流器次級輸出有4個抽頭（5，2.89，1，0.577A），初級抽頭按表6、表7選用。 FY－1自耦變流器次級輸出電流按5A考慮，按表5選擇其抽頭。 4）計算舉例（以FY－1為例）
圖11 計算舉例 ①計算變壓器各側電流I1 = （100×103）/（ ×220）=262.4AI2=（100×103）/（ ×110）=524.9AI3=（100×103）/（ ×13.8）=4184A②計算變流器輸入電流i1△= （ ×262.4）/100 = 4.545Ai2△= （ ×524.9）/200 = 4.545Ai3y = 4184/1000 = 4.184A③選FY－1變比 1FY－1取4.55/5A初級1～4頭，次級1～7頭； 2FY－1取4.55/5A 初級1～4頭，次級1～7頭；3FY－1取4.21/5A 初級1～4頭，次級1～9頭。 ④變比誤差 zui大為△＝（4.21－4.184）/4.184＝0.006⑤在變壓器各側繞組帶實際額定容量負荷下，流入繼電器的電流計算變壓器各側實際額定電流為： I1 = 262.4AI2 = （60×103）/ （ ×110） = 315A I3 = （60×103）/ （ ×13.8） = 2510A 此時FY－1輸入電流為： i1△= 4.545Ai2△= （ ×315）/200 = 2.73Ai3y = 2510/1000 = 2.51A流入繼電器的電流： 由1FY—1流入繼電器電流i1=5A；由2FY—1流入繼電器電流i2=3A；由3FY—1流入繼電器電流i3=2.98A。b．制動特性斜率的確定 按下式確定制動特性斜率： kz=kk（△U/2+△I+△m）式中，△U—變壓器分接頭調壓范圍，一般取0.2左右； △I—過電流時電流互感器1～4LH誤差，一般取0.1；△m—FY－1或FL－8不*調平衡造成的誤差以及FY－1或FL－8變比誤差； kk—可靠系數，取1.3～2。c．動作電流整定值 按下式確定動作電流整定值。 Izd = kk （△U/2＋△I1＋△M） Ie （7）式中 △I1—正常時，電流互感器1～4LH的誤差，一般0.03～0.05；Ie—變壓器額定電流折算到FY—1自耦變流器二次側后的值。d. 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的zui大涌流的1.5～2倍確定，一般可參考表3來確定。3．現場測量在繼電器投入運行之后，設備帶有一定負荷時 （為滿載） 進行下述測量： a. 在繼電器面板上測試插孔XJ1與XJ2間測得差電壓應不大于1V，否則要考慮接線極性或FY－1變比選擇是否正確；表 3
變壓器聯接組 變壓器容量 MVA 變壓器電源在 高壓側 低壓側 Y--Y <10 15Ie 15Ie Y--Y >10 10Ie -12Ie 10Ie -12Ie Y--△ （低壓） >10 6Ie -8Ie 10Ie -12Ie b. 在繼電器面板上測試插孔XJ5與XJ7與XJ8間測得制動電壓不小于下式算得值： VZ=10×I/Ie（V） （8）式中，I—設備所帶負荷電流（折算到FY－1或FL—8輸出端的值），A； Ie—繼電器額定電流，A。4．使用注意a. 繼電器電流端子不具有自動短路功能，繼電器撥下之前，必須先將電流端子短接，防止CT開路。b. 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及不良天氣 （如雨、雪、風、沙等） 和腐蝕性氣體的侵襲。c. 因繼電器本身較重，在發運時不要安裝在保護屏上，單獨包裝發運為宜。d. 繼電器應在包裝好后保存，應保存在-25℃～70℃及相對濕度不大于75%的室內，室內氣溫不應有劇烈的變化，且無腐蝕性氣體存在。e. 繼電器與FY－1變流器應裝在同一屏上且連接線要短，以免阻抗大影響FY－1性能。5. 對極化繼電器的要求見表4 。6 訂貨須知訂貨時請指明繼電器的型號、名稱、額定數據及安裝方式.
防水暗裝直插座： SF-313 3×16，SF-314 4×16，SF-315 5×16，SF-323 3×32，SF-324 4×32，SF-325 5×32 ， SF-333 3×63，SF-334 4×63，SF-335 5×63，SF-343 3×125，SF-344 4×125，SF-345 5×125，防水暗裝斜座： SF-413 3×16，SF-414 4×16，SF-415 5×16， SF-423 3×32，SF-424 4×32，SF-425 5×32，SF-1013 3×16， SF-105-02H，防水二級暗座SF-35-02HP，防水二級保護頭： SF-4131 3×16 ，SF-4141 4×16 ， SF-4151 5×16 ，SF-4231 3×32 ，SF-4241 4×32， SF-4251 5×32
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