有关ＬＣＤ－１６／Ｓ型差动继电器加循环闭锁变压器的说明

邱　丽

摘要:本继电器是在LCD-16变压器差动继电器外型结构尺寸不变的基础上加循环闭锁功能，利用继电器空端子①和③在三只继电器之间①和①连在一起，③和③连在一起构成循环闭锁回路。另外,本继电器采用了性能优越具有相敏特性的可变比例制动回路,外部故障时制动量大，故障电流越大，制动能力越强，同时又有循环闭锁回路相互闭锁更有效地防止误动作。

关键词:循环闭锁 空端子 相敏特性 比例制动回路 故障电流 误动作

0 引言

本继电器适用于发电厂和变电站中，作为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器或发电机一变压器组内部短路故障的主保护，能检测下述故障，而且不需要与其他元件保护配合，按本身固有的动作时间接通跳闸回路。切除故障部份。①变压器和发电机内部绕组或引线的三相或两相短路；②中性点直接接地或经低电阻接地的变压器的接地故障；③变压器绕组匝间或层间短路。

1 基本结构

本继电器是在LCD-16变压器差动继电器外型结构尺寸不变的基础上加循环闭锁功能，利用继电器空端子①和③在三只继电器之间①和①连在一起，③和③连在一起构成循环闭锁回路。LCD-16/S继电器是采用BCH-1型差动继电器的铝质底座，开孔及安装尺寸与BCH-1完全相同，以方便使用单位在设备更新时，用本产品替换BCH-1～BCH-4和LCD-16产品，保证主设备区内短路继电器灵敏动作，变压器空载可靠投入在电源上，区外故障不误动。提高运行可靠性。本产品可以板前接线也可以板后接线。

2 基本工作原理

2.1 概述 本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直接引入继电器中。在设备内部短路故障时，流入设备的电流与流出设备的电流大小和相位不同，流入继电器的电流为两侧电流之和，继电器差回路内产生差电流使之动作，发出跳闸命令。

在正常运行时，由于流入设备和流出设备的电流（按变比折算，经过电流匹配到一侧）相同，流入继电器电流为两侧电流之差，理论上讲没有差电流流入继电器。实际上由于设备各侧电流互感器变比不同，误差不同及使用中调压（调压分接头）位置的影响，总存在一个不大的差电流。这个电流不大于设备额定电流的15％，继电器的整定动作电流应大于此差电流。

设备外部（保护区外）短路故障 （或称穿越性故障）时，流过设备的电流可能很大，在故障开始瞬间的暂态过程中，短路电流里往往还包括很大的非周期分量，因而使设备各侧的电流互感器饱和，又因饱和情况不一致，磁化特性不一致，其二次回路差电流可能很大，超过继电器整定的动作电流。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，超过差电流产生的动作量，使继电器制动。本继电器具有三侧比例制动（用在三绕组变压器上）。

为了最有效地防止在设备外部故障时本继电器误动作，而在设备内部故障时又能灵敏动作，本继电器采用了具有相敏特性和可变比例制动特性的制动回路。该回路对设备外部严重故障具有优越的制动能力。在严重外部故障时，制动系数达0.7以上。此时，即使继电器的动作电流整定在最灵敏的位置（0.2In），也能允许一侧所接电流互感器比误差达40％，因而不会有误动作的可能。这一特性使本继电器不仅能适用于一般接线的变压器，也能适用于变压器一个绕组直接与两个断路器连接的系统（如一倍半接线情况）或自耦变压器上。在一倍半接线的情况下，外部故障可能引起非常大的短路电流（达20In以上），因为它们不受通常5～15％的变压器阻抗的限制。

在变压器空载接入电网（空投）时，或外部短路故障切除后的电压恢复过程中，这种暂态过程中出现的变压器的励磁涌流可能很大，其值可大大超过变压器的额定电流，远大于继电器整定的动作电流值，因涌流仅出现在设备一侧（电源侧），对差动继电器来讲是差电流，如不采取措施，将会造成误动作。本继电器利用差电流里涌流中的二次谐波分量起制动作用。为保证制动效果更良好，继电器加了循环闭锁回路，同时制动回路只有电压制动，没有电流制动。因此在暂态时，当三只差动继电器其中一相差流回路中的二次谐波占基波的15～20％时，使本继电器制动。因励磁涌流里含有很大比例（一般超过谐波的30％～40％，甚至大于基波）的二次谐波分量，可以有效地防止继电器误动作。相反，设备内部出现短路故障时，故障电流里的二次谐波含量很小，不会使继电器制动，可以快速切除故障。

在设备内部严重故障时，如变压器引出线间短路，短路电流很大，甚至达额定电流In的20倍以上。此时设备可能很快会被损坏，甚至发展成严重的,如变压器油箱爆破等灾难性故障，为防止这种情况的发生，本继电器内设有不带制动的差电流速动回路。这部分的动作仅取决于差电流的大小，只要差电流大于它的整定值，就以极快的速度不大于15ms动作。为防止变压器空投时本回路误动作，它的动作电流整定值按大于变压器空投时可能出现的最大励磁涌流来确定。

继电器的原理电路图见附图。它由电流调节回路、主回路（带制动）和差电流速断回路三部分组成。主回路又包括差动动作回路、比例制动回路和谐波制动回路三部分

2.2 主回路工作原理

2.2.1 差动动作回路 这个回路由电抗变压器1DKB、电容器C1、硅整流桥ZL1和电阻R1组成。1DKB的副绕组与电容器C1组成50Hz谐振回路。

2.2.2 谐波制动回路 该回路由电抗变压器2DKB、电容器C2、C3电抗器DK，整流桥ZL2及电阻R2组成。2DKB副绕组与电容器C2组成100Hz谐振电路。其输出电压U2（电容器C2两端电压）基本上为二次谐波，并正比于原绕组中通过的差电流里的二次谐波分量。

2.2.3 主回路工作情况 ①正常运行时，差电流很小，两个出口元件上无动作电压Ud和二次谐波制动电压UZ1。而有比例制动电压UZ2与Ud极性相反加在执行元件上，继电器不会误动作。②空投时，有差电流，但UZ1＞Ud，执行元件有制动电压，不动作。③外部故障时，差动电压Ud有时较大，比例制动电压UZ1很小，但制动电压UZ2很大，执行元件上有制动电压不动作。④内部故障时差动电压Ud很大，制动电压UZ1很小，UZ2远小于Ud，执行元件上有动作电压，灵敏动作，通过触点K1或K2动作跳闸。

2.3 差电流速动回路工作原理 由电抗变压器3DKB、整流桥 ZL3、电阻R4、电容器C5、电位器W2及中间继电器ZJ组成。

2.4 电流调节部分工作原理 这部分的作用是用来进行变比调节和电流匹配（或称调平衡）的。通常被保护设备各侧电压等级不同，所装的电流互感器变比不同。在额定负荷时，各侧变流器的二次电流一般均不同。

3 技术性能及特征

3.1 简化接线，提高可靠性；

3.2 具有很好的电流调节能力；

3.3 制动特性优良；

3.4 交流消耗小，减轻了主电流互感器的负担；

3.5 过电流能力强。

4 结论

采用了性能优越具有相敏特性的可变比例制动回路。外部故障时制动量大，故障电流越大，制动能力越强，同时又有循环闭锁回路相互闭锁更有效地防止误动作。内部故障时，制动量大大减少，从而大大地提高了内部故障时的灵敏度。

参考文献：

[1]王梅义，吴竞昌，韩祯祥.中国电力百科全书.电力系统卷.

[2]吕继绍.电力系统继电保护设计原理.

[3]J.L.布列克勃恩，陈志强译.继电保护的应用.