（一）DCD 5型差动继电器简介

DCD 5型差动继电器用于电力变压器的差动保护。差动继电器的结构原理内部接线如图2-22所示，整个继电器由执行元件 （DL 11电流继电器）和速饱和变流器两部分组成。

速饱和变流器绕有差动绕组Wd、两个平衡绕组Wb1、Wb2及制动绕组Wres和二次绕组W2。W2的两部分绕组同向串联，Wres的两部分绕组反向串联。Wres这种绕法就使得整个W2和Wres间以及Wres和Wd、Wb1、Wb2间都无感应作用。Wd、Wb1、Wb2三个绕组的绕向相同，它们所产生的磁通是自中间柱朝向两侧边柱，构成两个独立的闭合回路。这两部分磁通分别在W2的两部分绕组中感应出电动势，该电动势达到一定值时 （视执行元件的动作电压而定），执行元件就动作。制动绕组Wres的作用是加速两侧边柱的饱和，从而使得W2与Wd，Wb1、Wb2间的相互作用减弱。从图2-22 （a）中可以看出，在一侧边柱内，差动绕组中电流I.d产生的磁通Φ.d和制动绕组中电流I.res产生的磁通Φ.res相加，而在另一侧边柱内，Φ.d和Φ.res相减，因而每侧边柱内的合成磁通等于这两个磁通的相量和。令ψ表示工作电流和制动电流间的相位角，当ψ=0°或180°时，两边柱内的合成磁通分别为Φ.d、Φ.res绝对值的和或差；而在ψ=90°或270°时，两边柱内的合成磁通相等。由此看出，继电器的动作电流（即Wd内的电流）不仅与Wres内的大小有关，而且还与两者之间的相位有关。当两者间的相位一定时，继电器的动作电流随Wres内电流的增减而增减，这就是继电器具有制动特性的概念。

图2-22　DCD 5型差动继电器原理与内部接线

（a）DCD 5型差动继电器结构原理图；（b）DCD 5型差动继电器内部接线图

Wb1、Wb2和Wd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）。由于变压器各侧电流互感器的电压比不能完全配合，故在变压器正常运行时，Wd中有不平衡电流Iunb流过。当平衡绕组接入后，如果平衡绕组的匝数选得适当，就能完全或几乎完全使Iunb得到补偿使得变压器在正常运行时，W2内完全或几乎完全没有Iunb感应电动势，从而提高了保护装置的可靠性。当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Wd、Wb1、Wb2三个绕组绕向一致的原因。

除W2外，其余的绕组都有一定数量的抽头，抽头的引出线都接在饱和变流器前面的面板上。面板上有插孔，孔下有标号。除制动绕组插孔下的标号是指一侧边柱的匝数外，其他各绕组插孔下的标号均系实际匝数。利用螺钉插头插在不同的孔中，就能得到相应的匝数。应特别注意：每个平衡绕组具有两组抽头 （0、1、2、3）和 （0、4、8、12、16），两个螺钉插头必须分别插入 （0、l、2、3）或 （0、4、8、12、16）的孔中。若螺丝插头同时都插入（0、l、2、3）或 （0、4、8、12、16）的两孔中，将在平衡绕组中造成短路和开路现象，这将会引起保护装置误动作和使电流互感器开路。这一点在图2-22 （b）中看得很清楚。继电器引出端子名称匝数选择见表2-13。

表2-13　差动继电器线圈名称、匝数

图2-23　DCD 5的制动特性曲线

DCD 5型继电器的一个很主要的电气特性是制动特性，它是以动作安匝AWd为纵坐标，制动安匝AWres为横坐标的曲线，制造厂给出的典型制动特性曲线如图2-23所示。

（二）DCD 5型差动继电器的特性实验

1.执行元件的检验

本实验是对执行元件单独进行实验，实验接线图如图2-24所示。应特别注意，执行元件的动作电压是指执行元件启动后再用非磁性物体把舌片卡在未动作位置的电压值。动作电压应满足1.5～1.56V，动作电流满足220～230m A，返回系数为0.7～0.85。测量应重复三次，填入表2-14中，其离散值范围为±3%，否则应检查原因。

如果实验时电源频率不是50Hz，应按±1Hz电压值改变±2%进行修正。

图2-24　DCD 5型执行元件实验接线图

表2-14　DCD5型执行元件的实验数据

2.动作安匝检验 （无制动时起始动作安匝）

实验接线图如图2-25所示，Wb1、Wb2都插入0匝，Wd先插入20匝。合上电源开关SA，调节自耦变压器TT2使DL 1继电器动作，记下此时电流即为动作电流，动作电流乘以使用的动作安匝即为动作安匝AWact。动作安匝符合60±4，以此值为基准，然后改变Wd为13匝、10匝，用上述实验方法测动作电流，填入表2-15中。

图2-25　DCD 5型动作安匝实验接线图

如果动作安匝距离要求相差不大时，可采用将执行元件动作值适当增减（在要求范围内）的办法和稍许改变速饱和变流器铁心压紧螺钉松紧程度的办法使之符合要求。如果相差较大，则必须用改变变流器铁心组合方式的方法进行调整。

3.制动特性实验

实验接线图如图2-26所示，Wd为20匝，Wres为14匝。实验时，先将TT2回零，调TT1差动回路的电流使继电器动作，记录此时动作电流，填入表2-16中；然后TT1回零。调TT2逐渐增加制动回路电流，再调节TT1差动回路的电流测出相应的启动电流，填入表2-16中，并绘制出制动曲线WdIact=f（WresIres）。

表2-15　DCD5型动作安匝的实验数据

图2-26　制动特性实验接线图

改变实验接线，使制动线圈Wres和差动线圈Wd接在单相自耦变压器 （TT1）上，差动线圈Wd接在三相自耦变压器的a、b相上，造成两个线圈的电流有30°相位差，这里是指动作电流超前于制动电流的角度Ψ。重复上述方法作出制动特性曲线。并分析Ψ 角度的不同其制动特性的变化。

表2-16　制动特性实验数据

4.直流助磁特性曲线

直流助磁特性曲线用ε=f（k）表示，ε为相对动作电流系数，k及ε分别由下式决定：(www.daowen.com)

式中 Ires——直流助磁电流；

Ipu——直流助磁时，继电器的交流动作电流；

Ipu0——无直流助磁时，继电器的交流动作电流。

实验接线图如图2-27所示，取Wd=20匝，Wb1=19匝，合电源SA1、SA2，调TT2使差动线圈Wd之间加入直流电流某一值，用于模拟一个不衰减的非周期分量。然后调TT1加交流至继电器动作，加入不同的直流，测出相应的启动电流，填入表2-17中。

图2-27　直流助磁特性接线图

表2-17　直流助磁特性实验数据

注意：由于Wd与Wb1匝数不等，所以测出的启动电流应乘以匝数比19/20=0.95后，即为计算用启动电流Ipu。要求当偏移系数K=1时，相对动作电流系数ε≥2.3。

5.整组伏安特性实验

实验接线图如图2-28所示，差动线圈全部投入，实验时用非导磁物体把执行元件可动舌片卡在未动作位置，实验电流渐渐增加，不允许来回摆动。按表2-18调好电流值，并记录相应的电压值。

图2-28　DCD 5差动继电器整组伏安特性实验接线图

表2-18　整组伏安特性实验数据

根据整组伏安曲线，计算2倍动作安匝时执行元件端子上电压U2与1倍动作安匝时执行元件端子上电压U1之比以及5倍动作安匝时执行元件端子上电压U5与U1之比。

要求：U2/U1≥1.15，U5/U1≥1.3。