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1、实验四 DCD-2(A)型差动继电器特性实验一、实验目的 1. 了解继电器原理及构造（由执行元件DL-11/0.2及速饱和变流器组成具有助磁特性）。 2. 了解继电器躲开非周期分量电流的能力。 3. 掌握差动继电器的调试方法。二、继电器的用途、结构和原理 1. 用途：DCD-2(A)型差动继电器躲避电力变压器励磁涌流的性能比DCD-5(A)、DCD-4型差动继电器好，并且能提高保护装置躲过外部短暂态不平衡电流的性能，可作为双绕组和三绕组电力变压器、发电机以及母线的差动保护。 2. 结构和原理：继电器由执行元件(DL-11/0.2)和速饱和变流器两部分构成。其内部接线如下： DCD-2(A)差动
2、继电器的基本原理为：整个继电器由执元件和速饱和变流器两部分组成，继电器具有一对常开接点，所有部件都组装在一个壳里，速饱和变流器由三柱型硅钢片交错叠成，中间柱的截面大一倍。差动绕组Wc和两个平衡绕组Wp1、Wp2以相同的绕向绕在中间柱上，它们的作用是：由于两个平衡绕组与差动绕组的绕向一致，所以平衡绕组产生的磁通起着增强或削弱差动绕组产生的磁通的作用(两绕组内电流方向相同时起增强作用，方向相反时起削弱作用)。由于变压器各側电流互感器的变化不能完全配合，在变压器正常运行时，Wc中有不平衡电流流过，当把平衡线圈接入后，如果平衡绕组的匝数选得适当，就能完全或几乎完全使不平衡电流得到补偿，使得变压器在正常
3、运行时，二次绕组W2内完全或几乎完全没有不平衡电流感应的电势，从而提高了保护装置的可靠性。在保护区内部发生故障时，流过平衡绕组内的电流所产生的磁通与差动绕组内电流所产生的磁通方向一致，于是就增加了使继电器动作的安匝数，从而提高了保护装置的灵敏度，此即Wc、Wp1、Wp2三个绕组绕向需要一致的原因。短路绕组分为Wd、Wd”两部分，Wd”的匝数为Wd匝数的两倍，Wd绕在中间柱上，Wd”绕在左边柱上，在中间柱和左边柱所构成的闭合磁路内，Wd与Wd”的绕向相同，二次绕组W2绕在右边柱上并接入执行元件。除W2外其它绕组都有抽头可供整定之用，当差动绕组中有周期分量电流Ic流过时，产生的磁通c沿中间柱和两边
4、柱形成闭合回路，并在短路绕组Wd中产生感应电流Id，Id在Wd和Wd”内流通，磁势IdWd产生的磁通d对c起去磁作用，力图减小中间柱及由中间柱通向右側边柱二次绕组的磁通。而磁势IdWd”在左側边柱产生通向右側边柱二次绕组的磁通。因此，电流Ic向W2的传变是通过两条路径实现的：一方面从Wc直接传变到W2中；另一方面由Wc先传变到Wd,再由Wd”传变到WW2中。后一种传变称为二次传变。 速饱和变流器两边柱的截面为中间柱的一半，如Wd”的匝数保持为Wd的两倍，则可认为在铁芯未饱和的情况下由于短路绕组的作用，使中间柱通向右側边柱的磁通减小的同时，左側边柱通向右側边柱的二次传变磁通产生助增作用，因此短路
5、绕组整定位置的不同(保证Wd”=2Wd)，基本上不影响正弦电流向二次绕组的传变，故继电器的动作电流在短路绕组的“A-A、B-B、C-C、D-D”四个整定位置下基本不变。 当差动绕组中流过含有非周期分量的励磁涌流或不平衡电流时，非周期分量电流实际上不传变到短路绕组和二次绕组中去，而是作为励磁电流使铁芯迅速饱和。因此，在差动绕组中流过同样的周期分量电流时，由中间柱进入二次绕组的磁通减小了，二次传变到二次绕组的磁通减少得更加显著。因此，在具有非周期分量电流时，继电器的动作电流就大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。 一般情况下，Wd和Wd”应采用相同标号的插孔，这样继电器
6、的动作安匝基本上保持不变，都在604安匝范围内，在这种情况下，短路绕组的匝数越多，意味着进入二次绕组的总磁通中二次传变的部分增加，因此直流助磁作用愈强，躲避励磁涌流的性能也就愈好。但是在保护范围内部发生故障时，故障电流初期也有非周期分量，差动继电器要等到该非周期分量衰减到一定程度后才能动作，所以继电器的动作时间就会增长一些，因此在作为发电机和母线的差动保护时，短路绕组匝数应少一些。 如果Wd和Wd”采用不同标号的插孔，就不能保持Wd”的匝数为Wd的二倍，这时继电器的动作安匝就有较大的变化。当采用Wd”插孔标号比Wd小时，同采用和Wd相同的插孔时相比较，继电器的动作安匝较大，直流助磁特性稍好或相
7、接近，但可靠系数及动作速度则稍降低。三、实验项目及要求 1. 起始动作安匝检验，要求动作安匝为604安匝。 2. 差动绕组、平衡绕组和短路绕组的极性正确性检查，要求差动绕组和平衡绕组面板插孔所标匝数与实际匝数相符合。 四、实验步骤及调试方法 1. 动作安匝检查：实验接线图如图(一),将整定短路线圈插头插于B_B位置,差动线圈置于20匝位置,用变阻器调节电流至继电器动作.该动作电流乘以所置匝数即为动作安匝，要求其值为604安匝。 动作电流 Idj= 3 (安) 动作安匝 AW=IdjWc(安匝) 如果动作安匝相差很多，必须拆出铁芯调整。动作安匝小于604，可将饱和变流器铁芯的硅钢片由较少片数相间
8、对叠改为较多片数相间对叠，但铁芯的总厚度不变。为此应松开一部分底座上的接线端子，取出执行元件后，将速饱和变流器下部抽出一部分硅钢片，再按要求插入。反之，如动作安匝大于604，可将硅钢片由较多片数相间对叠改为较少片数相间对叠，这样就改变磁路的磁阻，使动作安匝增加或减少。但应注意铁芯组装后，不应把夹紧螺丝拧得太紧，并在参数确定后，不应再改变其松紧程度，铁芯不能压得过紧以防止磁化曲线降低，使励磁电流增加，从而导致动作安匝增加。 如动作安匝相差不大，即可稍拨执行元件刻度把手，使动作安匝满足要求，但调整范围以执行元件动作电压、直流助磁特性及可靠系数能满足要求为限。 动作安匝过大的原因也可能是检验电源的波
9、行引起的，在检验中所用的大电流发生器若容量小，大电流发生器铁芯易饱和、波行畸变，可改用水电阻做动作安匝检验。 2. 差动绕组、平衡绕组和短路绕组接线正确性检查。试验接线图如图(二)：试验方法；将差动线圈Wc分别与平衡线圈Wp1、Wp2串联，在各抽头下测出动作电流，并计算出动作安匝。按下表测出各种匝数下的动作电流：接线端子插孔位置动作电流Idj(A)计算的动作电流（A）动作安匝AW动作安匝误差AW-102+122.52.5060083+83.13.1658.9-1.160+09.910.0059.4-0.650+011.912.0059.5-0.550+123.53.5359.50.5-612+
10、32.92.8660.90.9516+12.72.73594-0.451+01010.00600 五、实验报告 参加实验人员，实验后每人应作一份实验报告，内容包括： 1. 将实验所得数据填入表中。2. 对实验结果进行分析。：对实验结果做的误差曲线如下图所示由上图可以看出误差范围始终没有超过4，所以该差动继电器的差动绕组和平衡绕组面板插孔所标匝数与实际匝数相符合。误差分析本实验通过控制Wp1和Wp2的匝数来改变动作电流的大小，验证差动绕组和平衡绕组的匝数是否正确。在实际中动作电流的改变也是通过改变匝数来实现的。然而，由数据可以看出，实际中的动作电流和理想中的动作电流是不相同的，其原因是设备的精确
11、度不够，因为其所测量的动作电流只有小数点后一位，这样就降低了数据的精确度，增大了误差，还有原因可能是因为装置本身并不能像理想情况下消除不平衡电流的影响，同时还有一定的测量误差等原因引起的数据的误差。3. 通过实验有何收获、体会及改进意见。收获与体会：本次实验了解到差动保护是一种很重要的保护不仅作为线路的保护的主保护还作为变压器以及发电机的主保护，其特点是能够保护线路的全长而且没有延时，运行方式对其的影响很小，其核心就是差动继电器。其原理是当外部故障时候流入差动继电器的电流为线路两侧电流只差，理论为零，继电器不会动作，而当内部故障的时候，流入差动继电器的电流是两侧电流的矢量和，大于动作电流，差动
12、继电器就会动作。理想情况下，差动保护没有任何误差，是一种很好的保护，但是实际中由于不平衡电流的存在，使的差动保护容易误动，因此必须要尽量减小不平衡电流，导致不平衡电流存在的原因是因为变压器的励磁电流的作用。减小不平衡电流的方法就是本实验中的两个不平衡线圈，当故障发生在保护区以外时，利用平衡线圈来抵消差动绕组中的的不平衡电流，从而减小甚至消除不平衡电流。速饱和特性主要是为了降低非周期分量的励磁涌流或者不平衡电流，通过让变压器快速饱和，来降低非周期分量的影响。不过当保护内部发生故障时候，它同样也会削弱动作电流的大小，这一点是不希望的。在接线必须注意互感器的极性，如果极性错了，那么保护就会误动，可以
13、用干电池和微安表来测量其极性，通过观察微安表的表针的偏转方向来判断。课本上学的东西对实际的操作永远是不够的，要想学到东西必须理论与实际相结合。改进意见：这次试验我们用的继电器是好的，如果能给学生几个有问题的表，比如测的安匝数没有在4A范围内，让学生自己去动手找原因，这个样子会让学生刚好的了解表的结构，只是简单的测量数据，学生不能很好的掌握表的结构以及原理。六、技术数据 1. 额定值：额定电流5A，额定频率50Hz。 2. 无直流分量时，继电器起始动作安匝AW0=604。 3. 当用于保护三绕组电力变压器时，其动作电流可在312A的范围内进行整定(AW0=60)对于动作电流的最小整定值，其最大平
14、衡系数接近于2。 4. 当用于保护两绕组电力变压器或交流发电机时，其动作电流可以在1.5512A的范围内进行整定。 5. 继电器的直流助磁特性=f(K)，可以用改变可变变阻器的阻值进行连续调整。当偏移系数K=0.6时，直流助磁特性在各整定位置下的相对动作电流系数的误差不应超过-8%+20%。继电器的可靠系数应不小于1.35。 6. 3倍动作电流时，差动继电器的动作时间不应大于0.035S。 7. 当速饱和变流器的一个平衡绕组和工作绕组全部匝数接入时，在保护区内故障，且电流等于5A，继电器的单相功率消耗不超过16VA。 8. 在正常情况下，电流互感器的变比误差被全部补偿，工作绕组与平衡绕组能长期
15、通过10A电流。 9. 工作绕组或每一个平衡绕组的直流电阻不应大于0.05。 10. 继电器的触点应能断开电压不超过250V及直流不超过2A，容量为50W的有感负荷(时间常数为50.75ms)的直流回路，在触点带此规定负荷的条件下，继电器应可靠动作1000次。 11. 继电器的机械寿命为10000次。 12. 继电器的各绕组参数见表(四)： 表(四)名称绕组数据备注饱和变流器差动绕组20匝，MF-1.56中间抽头匝数见内部接线图平衡绕组Wp1、Wp2Wp1=Wp2=19匝，MF-1.56，短路绕组(中拄)28匝,MF-1.45(3、8、16匝抽头)短路绕组(边拄)56匝，MF-1.45(6、16、32匝抽头)二次绕组48匝，MF-1.0执行元件DL-12340匝，Q
