（一）LCD 4型差动继电器简介

LCD 4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2-29所示。

继电器由差动元件和瞬动元件两部分构成。差动元件由差动工作回路、谐波制动回路、比率制动回路、直流比较回路组成。

差动回路是由差动工作回路和谐波制动回路串联构成。差动工作回路由变流器UA1、m型低通滤波器，它包括电感L1、电容器C1和C2、整流桥UZ1等组成。m型低通滤波器使50 Hz及以下的分量顺利通过，100 Hz谐波分量得到极大的抑制，其输出通过整流桥UZ1加到直流比较回路作为工作量。

图2-29　LCD 4差动继电器原理图

谐波制动回路由带气隙非常小的电抗变压器TX、m型高通滤波器、整流桥UZ2所组成；其中m型高通滤波器是由电感L2、电容器C3、C4、C5所组成，实现使100Hz以上分量顺利通过，而对50 Hz谐波分量极大的抑制，其输出通过整流桥UZ2加到直流比较回路作为制动量，其谐波制动量的大小通过电位器R2进行调整。为了和时间特性配合，通常希望把谐波制动系数调整在0.2～0.25之间，一般不希望制动太强，为了适应各种不同涌流波形.考虑到由于继电器灵敏度较高.而在三相涌流中有一相涌流的二次谐波很小的情况下不误动，故谐波制动回路通过端子（17、19）、（21、23），把其他两相谐波量引来，通过整流桥UZ5、UZ6来制动本相；而本相谐波制动量通过端子 （13，15）引出来去制动其他两相。

比率制动回路由变压器T2、T3，整流桥UZ3、UZ4，稳压管V1、V2所组成。T2、T3带有中心抽头，其始端、末端分别接入两侧电流回路，中心抽头接到差回路，其输出接到整流桥UZ3、UZ4，作为制动量接到直流比较回路，稳压管V1、V2保证制动特性在5～6A下无制动作用，而大于5～6A时，才实现制动功能，保证在短路故障电流较小时，保证有较高的灵敏度。在两个稳压管后接有电阻R4、R5、R6。通过切换片XB1实现0.4、0.5、0.6三种不同比率制动系数。比率制动特性如图2-30所示。

由于每侧TA变比不一致，引起的不平衡电流，是通过制造厂配套供给的专用自耦变流器进行补偿消除的，故在LCD型继电器内部没有设置平衡绕组和平衡抽头。

直流比较回路由环流电阻R7、R8、极化继电器K、整定电阻R9、R10、R11，微调电位器RP1所组成，其简化图如图2-31所示。直流比较回路采用环流比较方式供电给极化继电器，使继电器在较小的功耗条件下，获得较高的灵敏度。通过切换片XB2切至不同的电阻值，继电器可获得1A、1.5A、2A、2.5A四个不同整定值。

为防止在较高的短路电流水平时，由于TA 饱和高次谐波量增加，产生极大的制动力矩而使差动元件拒动，设置了瞬动元件，它由C6、整流桥UZ7、电位器RP3、密封中间继电器K、稳压管V3、V4所组成。其定值大小通过电位器RP3均匀调整，当短路电流达到4～10倍额定电流时，瞬动元件快速动作，稳压管V3和V4是提高继电器返回系数用的。

图2-30　φ=0°时，比率制动特性

图2-31　直流比较回路简化图

（二）LCD 4型差动继电器的特性实验

（1）熟悉LCD 4型差动继电器的结构原理和内部接线，认真阅读LCD 4型差动继电器使用说明书。

（2）继电器的差动定值检查。主要检查差动继电器的动作值1A、1.5A、2A、2.5A和测定动作时间。

1.电流动作值检查实验步骤

（1）按图2-32接线，将差动继电器的①端子，接指示灯回路的端子D2；继电器端子⑤，接指示灯回路的端子D1，ZNB多功能表不接入（即公共端、输入2悬空）。

图2-32　差动继电器动作值及谐波制动系数测试接线图

注意：接线时不能将指示灯和YHD多功能表同时接在继电器端子①和⑤上，否则将损坏多功能表。

（2）继电器动作值压板放在1A位置。

（3）合上三相电源开关、单相电源开关及直流电源和操作开关，调节单相调压器TT2 （实验台面板上标为TY2），使电流增大到1A位置。

（4）观察继电器是否动作，若有误差，可调节动作值微调W1。实验完成后使调压器输出为0V，断开所有电源开关。

（5）改变继电器动作值压板位置分别在1.5A、2A、2.5A位置。重复上述步骤 （3）和 （4）。

2.继电器动作时间检查实验步骤

（1）按图2-32接线，接入多功能表，并将公共端接差动继电器端子①，输入2接端子⑤；指示灯的D1、D2悬空。

（2）继电器动作值压板放在1A位置，并调节好整定值。

（3）拉开S开关，打开多功能表电源，将其功能选择开关置于时间测量挡 （“时间”指示灯亮），选 “连续”工作方式，按 “清零”按钮使显示为0。

（4）快速合上S开关，记录差动继电器动作时间于表2-13中。

（5）调TT2使电流分别增大到1.5A，2A，3A；重复步骤 （3）、（4）重做试验，并将测定的时间记录于表2-19中。

表2-19　差动继电器的动作时间测定记录

（6）实验完成后，将调压器输出调至0V，断开所有电源开关。

（7）绘制差动继电器动作时间特性曲线。

3.瞬动元件动作值测试

（1）按图2-32接线，将继电器端子③、⑤的连接片解开，动作信号灯的D1、D2端子接在1、3端子上。ZNB多功能表不接入，公共端、输入2悬空。

（2）合上三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关及S，调TT2，使流入继电器的电流增大，调节面板上瞬动调节，使瞬动电流等于继电器事先确定的整定值。若有误差可调节W3。

（3）改变瞬动电流的整定值重做试验。

4.测定瞬动元件的动作时间

（1）按图2-32接线，使继电器端子①、③接至ZNB多功能表的公共端和输入2上；指示灯的端子D1、D2悬空。(www.daowen.com)

（2）调节继电器面板上的瞬动调节，使动作电流为最小。

（3）拉开S开关，将多功能表复位，然后快速合上S，记录动作时间。

（4）调TT2使电流增大到瞬动元件动作值的1.2倍，重复步骤 （3），再测试继电器动作时间。

（5）记录两次动作时间，并进行比较。

（6）实验完成后，使调压器输出为0V，断开所有电源开关。

5.谐波制动系数测试

实验步骤如下：接线如图2-32所示。

（1）将继电器的电流整定在最小1A位置。

（2）合三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关及K2，调I2为I2= （0.8 ～1）IN，读取I2。

（3）合K1，加电流I1使继电器刚好动作，读取I1。

（4）减I1使继电器刚好返回。

（5）拉合单相电源开关继电器不应动作。

（6）计算谐波制动系数：

（7）Kresf应为0.15～0.25之间，若不符要求，可调节电位器RP2。

6.比率制动系数测量

实验接线如图2-33所示。

图2-33　比率制动特性实验接线图

实验步骤如下：

（1）将差动电流动作整定值固定在1A位置，按图接通制动回路10～12端子，差动电流回路2～8端子，将制动系数设置为0.4。

（2）合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。

（3）先调TT2使制动回路电流为0，调TT1增加差动回路电流，使继电器动作，记录此时的动作电流，填入表2-20中；然后调TT1为0。

表2-20　比率制动系数测量实验数据记录表

（4）调TT2逐渐增加制动电流，使制动电流分别为表2-20中的数值，再调TT1，增加差动回路电流使继电器动作，记下相应的启动电流，填入表2-20中。

（5）按下式计算制动系数：

式中 Iop2——制动电流为Ires2时的动作电流；

Iop1——制动电流为Ires1时的动作电流。

（6）更换压板XB1位置，分别改变制动系数为0.5或0.6，重复以上实验步骤。

（7）绘制出比率制动曲线。

（8）更换差动电流动作整定值，重复上述步骤，可得到不同的比率制动曲线。