DCD-9 母线差动继电器

dcd－9型母线差动继电器（以下简称继电器） 用于单母线分段和双母线的完全差动保护装置中，作为保护装置的起动元件。

    dcd－9/1型用于电流互感器二次额定电流为1a的场合。

    dcd－9/5型用于电流互感器二次额定电流为5a的场合。

2 结构与工作原理

继电器采用jk－32k、h、q壳体，其外形尺寸、背后端子及安装开孔尺寸见附录3，背后端子接线图见图1a、图1b

图1a  dcd-9/1背后端子图

图1b  dcd-9/5背后端子图

继电器由具有一副动合触点和一副动断触点的电磁型执行机构和中间速饱和变流器组成。速饱和变流器的导磁体由“ш”型导磁片叠装而成。导磁体中柱截面是边柱截面的2倍。 在导磁体中柱上放置相同匝数的工作绕组ⅰ、ⅱ和短路绕组，该短路绕组与右侧边柱上的短路绕组相连接构成闭合回路。二次绕组放在导磁体的左侧边柱上，绕组在导磁体上的分布如图2所示。

wci、wcii—工作绕组

wd1、wd2—短路绕组

w2—二次绕组

图 2

工作绕组和短路绕组都有中间抽头， 接到整定板上。继电器整定板上的数字即表示相应的绕组匝数。每个整定板上都有两个整定螺钉。当改变整定板上的整定螺钉所在孔的位置时，就可以使动作电流和直流偏磁特性在宽广的范围内进行整定。同时， 由于采用了双工作绕组电路连接，故可调整母线差动保护中的不平衡电流，使在母线差动保护中使用不同变比的电流互感器成为可能。见图3a、3b。

图3a 母线联线所用电流互感器为不同变比时，dcd-9/1 型母线差动继电器的原理接线图

(其中ⅰ、ⅱ" 分别表示两组不同变比的电流互感器的二次电流的和)

图3b母线联线所用电流互感器为不同变比时，dcd-9/5型母线差动继电器的原理接线图。

    继电器的基本原理是在母线外部故障时，可以利用暂态电流中的非周期分量来磁化变流器的导磁体，提高其饱和程度，从而起到躲过外部短路时暂态不平衡电流的作用。而在母线内部短路时，继电器中的电流与短路电流成正比，且主要是周期分量电流，故变流器的二次感应电势很大，使执行元件动作。

wci、wcii—工作绕组  wd1、wd2—短路绕组

w2—二次绕组

φp—周期分量电流流过工作绕组中产生的交流磁通

φ=—非周期分量电流流过工作绕组中产生的直流磁通

φd—短路电流在短路绕组中产生的磁通

图4 导磁体内部磁化过程

    当母线外部故障时，母线差动保护中的不平衡电流中直流分量大，而当直流分量衰减后就成为数值较小的稳态不平衡电流。具有短路绕组的变流器的特点就是专门利用非周期性电流来磁化导磁体。图4表示了导磁体内部的磁化过程。对不平衡电流的波形分析可以得到周期性分量及以一定速度衰减的非周期分量。它们在导磁体里产生相应的磁通。在短路绕组里产生两种不同的反应：直流磁通可以无阻碍地以两边柱为路径环流； 交流磁通将由于短路绕组的感应作用而削弱。在直流磁通的作用下，导磁体迅速饱和，导致导磁率大大降低。这样，由于短路绕组中短路电流的阻碍作用及磁路饱和的双重原因，大大恶化了工作绕组与二次绕组的电磁感应条件，因而显著增大了继电器的动作电流。这就是所谓的继电器直流偏磁作用。

直流偏磁特性用图5的曲线族ε=f (k) 来表示，其中：ε— 动作电流倍数，是具有直流分量时的交流动作电流idz与直流分量等于零时的交流动作电流idz0的比值，即ε= idz/ idz0；k—偏移系数，即直流分量izl与相应交流动作电流idz的比值，即k= izl/ idz，它表示电流波形对时间轴的偏移程度。

图5 ε=f (k) 曲线族

应该指出，上述ε=f (k) 是继电器的静态特性， 它是在工作绕组里同时通入交流与直流电流试验取得的。直流电流是不随时间变化的，而非周期性分量电流的数值随时间的增大而逐渐衰减。

在母线内部短路时Zui初短路电流也有直流分量，但衰减后仍有很大的稳态短路电流。这样，继电器中流过的主要是周期分量电流，只是在Zui初使继电器动作稍有延时。

    为了产生较好的速饱和特性， 变流器的工作磁通密度应选取较高数值，但也必须保证继电器可靠动作所必须的裕度。为此规定在差动继电器的动作电流为5倍起始值时，其可靠系数kh应不小于1.35。

    变流器的工作磁通密度是用磁性材料的重量和起始动作安匝的规定值来保证的。

继电器采用两个工作绕组的接线方法， 使母线差动接线更为灵活，当母线上所用电流互感器为同一变比时，母线差动保护只需接入继电器上其中一个工作绕组即可，见图6。若继电器的灵敏度有更高的要求时，可将两个工作绕组串联使用，其灵敏度增大1倍，见图7。

图6 母线联线采用同一变比电流互感器时dcd-9/1型继电器的原理接线图。

 

图7 母线联线采用同一变比电流互感器，同时对继电器灵敏度有更的要求时，dcd-9/1型继电器的原理接线

（该接线方式可使继电器灵敏度增大1倍）