BCD–51型差動繼電器
1 用途
BCD–51型差動繼電器（以下簡稱繼電器）用于兩繞組電力變壓器和發電機的單相差動保護回路中，作為主保護。
2 結構與工作原理
繼電器采用JK–2型殼體，外形尺寸、背后端子及安裝開孔圖見附錄2。背后端子接線圖見圖1
繼電器利用交流相位比較和鑒別波形原理構成。原理線路圖見圖2。
圖1 背后端子接線圖
圖2 原理線路圖
1．相位比較回路。
相位比較回路見圖3。
正常運行時，圖3給出正常運行時一次電流和二次電壓的方向。當正半波時，負載 R1上沒有輸出，負載R2上的輸出為（U11–U22）＋（U21–U12）；當負半波時，負載R2上沒有輸出，負載R1上的輸出為（U11–U22）＋（U21–U12）；因此每一個負載上的輸出電壓波形均為“半波整流”波形。
內部故障時，今以雙側電源內部故障為例說明之。雙側電源內部故障時，I2的方向改變，KH2二次電壓方向也改變，如圖3中虛線所示。當正半波時，R1上的輸出為（U21＋U12），負載R2上的輸出為（U11＋U22）。負半波時，R1上的輸出為（U11＋U22），負載R2上的輸出為（U21＋U12）。因此每一個負載上的輸出電壓波形均為“全波整流”波形。
這樣當電力變壓器運行方式不同時，CT二次電流經電流相位比較回路變換綜合后，輸
出電壓具有不同的波形，這個輸出電壓再送入邏輯回路進行鑒別。
電流方向為正常運行情況
圖 3
2．邏輯回路
繼電器具有兩套相似的邏輯回路，分別鑒別相位比較回路R1、R2上的兩個輸出電壓波形。其一為主邏輯回路，其二為閉鎖邏輯回路。主邏輯回路方框圖見圖4（a），閉鎖邏輯回路方框圖見圖4（b）。
圖 4
邏輯回路的輸入電壓波形必須滿足間斷角小于60°這個條件，方可使出口動作。
今以主邏輯回路為例，說明鑒別波形的原理。
主邏輯回路由三段時間構成，第一段為抗干擾延時T1，T1大約為2.5ms。第二段為記憶時間T2，T2＝T1＋3.33ms，第三段為延時T3，T3大約為22到24ms。
圖5給出主邏輯回路在輸入電壓波形間斷角大于60°和小于60°兩種情況下，BG1～BG4各集電極的電壓波形。
(a) 間斷角大于60° (b) 間斷角小于60°
圖 5
首先我們分析圖5（a），即當輸入電壓波形間斷角大于60°時，BG1～BG4各三級管的工作狀態。
在t0時刻，BG1由導通變為截止，C1開始充電，經過大約2.5ms時間之后，C1充電電壓達到穩壓管WY1的擊穿電壓，BG2由截止變為導通，C2瞬時放電至0電位，BG3由導通變為截止，C3開始充電，到t1時刻，BG1恢復導通狀態，C1瞬時放電至0電位，BG2恢復截止狀態，C2開始充電，在C2充電至穩壓管WY2擊穿電壓以前，BG3保持截止狀態，C3繼續充電。到t2時刻，BG1截止，C1充電。當C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前，BG2仍保持截止狀態，C2繼續充電。由于T2＝T1＋3.33ms（3.33ms相于工頻60°）。因此在C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前的t3時刻，C2已充電至WY2擊穿電壓，使BG3導通，C3瞬時放電至0電位，這樣BG4保持截止狀態不變，出口不動作。
然后我們分析圖5（b），即當輸入電壓波形間斷角小于60°時，BG1～BG4各三極管的工作狀態。
同理，在t0時刻，BG1由導通變為截止，C1開始充電，經過大約2.5ms時間之后，C1充電電壓達到穩壓管WY1的擊穿電壓，BG2由截止變為導通，C2瞬時放電至0電位，BG3由導通變為截止，C3開始充電。到t1時刻，BG1恢復導通狀態，C1瞬時放電至0電位，BG2恢復截止狀態，C2開始充電，在C2充電至穩壓管WY2擊穿電壓以前，BG3保持截止狀態，C3繼續充電，到t2時刻，BG1截止，C1充電。當C1充電電壓至WY1擊穿電壓以前，BG2仍保持截止狀態，C2繼續充電。由于T2＝T1＋3.33ms。因此至t3時刻，C1已充電至WY1擊穿電壓，而C2尚未充電至WY2擊穿電壓，此時由于BG2導通，C2瞬時放電至0電位，這樣BG3繼續保持截止狀態，C3繼續充電，當C3充電至t4時刻時，C3已充電至WY3擊穿電壓，BG4導通，出口動作?！?/span>
由上述分析可知，當邏輯回路的輸入電壓波形間斷角大于60°時，其出口可靠不動，而當邏輯回路的輸入電壓波形間斷角小于
60°時，其出口可靠動作。這樣當正常運行或外部穿越性故障時，邏輯回路輸入電壓波形的間斷角大于180°，繼電器不會誤動作；空載合閘時，勵磁涌流經電抗變壓器變換后輸入給邏輯回路的電壓波形一般最小不低于80°，繼電器也不會誤動作；而當內部故障只要故障電流大于繼電器的整定值，繼電器就會迅速動作。
3 技術要求
1．額定交流電流1A，5A，額定頻率50Hz。
2．額定直流電壓：220、110、48V；
3．電流整定范圍（0.5～1.5）倍額定電流。
繼電器的整定值是單側電源供電內部故障時，繼電器動作的最小電流值。雙側電源供電時，內部故障的靈敏度不低于單側電源供電內部故障靈敏度的2倍。
4．平衡系數
當繼電器的兩個電抗變壓器的一次線圈均并聯時，不小于1.5；當繼電器一個電抗變壓器的一次線圈串聯時，不小于3。
平衡系數定義為交流相位比較回路二次差電壓（即P、Q兩點之間的電壓UPQ）等于0時，電力變壓器兩個CT二次電流的比值。
5．動作時間
2倍動作電流時，動作時間不大于45ms。
6．制動系數：大于2。
制動系數定義：當繼電器一次電流方向為正常運行方向時，使繼電器動作的兩電流值為I1，I2（I1>I2）、I1 /I2為制動系數。
7．閉鎖角：大于70°。
閉鎖角定義：當I1＝I2時，使繼電器剛剛動作的1、2間的夾角為閉鎖角。
8．功率消耗
a. 直流：220V時不大于12W，110V時不大于7W，48V時不大于5W。
b. 交流：在額定電流時不大于2VA。
9. 觸點斷開容量
在直流有感（τ=5ms）回路，U≤250V，I≤0.2A為25W，在交流(cosφ= 0.4) 回路，U≤250V,I≤0.2A為30VA。
長期允許閉合電流為0.5A
10. 壽命
機械壽命為104次
電壽命為103次。
11. 絕緣電阻
不小于300MΩ。
12. 介質強度
繼電器各導電電路連在一起對外露的非帶電金屬部分以及在電氣上無聯系的各電路之間，應能承受交流2kV(有效值)50Hz試驗電壓歷時1min，無絕緣擊穿或閃絡現象。
13．重量：約2kg。
4 調試方法
繼電器能否正常工作，關鍵在于邏輯回路各級時間是否正確。繼電器采用音頻信號發生器來調整各級時間。
首先用標準頻率計校準音頻信號發生器的刻度，如果沒有標準頻率計，可用“米薩茹”圖形校準幾點。
打開調試壓板LP，并將電位器R1，R2均旋至整定值最小位置（用萬用表測R1，R2活動端對LP“I”端的電阻應接近10k），將音頻信號發生器輸出直接接于邏輯回路0電位，即n點和調試壓板“I”端，調整音頻信號發生器的輸出電壓為30V左右。調整繼電器的R8和R17，使當音頻信號發生器的輸出頻率大于或等于150Hz時，繼電器動作，小于150Hz時，繼電器可靠不動，調試完后，R8、R17應鎖緊。將音頻信號發生器的輸出頻率調到300Hz以上，1J不應動作，然后逐漸降低音頻信號發生器的輸出頻率，使1J動作，該動作頻率不大于250Hz，當不滿足要求時，可更換R6。將音頻信號發生器的輸出頻率調至30Hz，1J、2J均不應動作或抖動，然后逐漸降低音頻信號發生器的輸出頻率，在不小于22Hz時，1J、2J均不應產生節奏的抖動，當不滿足要求時，可更換R11或R20。
邏輯回路更換任一個元件，都需要按照上述方法重新調整各級時間。
邏輯回路調好后，應做總體試驗以驗證接線是否正確。
試驗電源的頻度和波形對動作值有很大影響，要求電源頻率50Hz±0.5Hz，波形畸變小于2％，為減小波形畸變，應在試驗線路中串入一電感，電感阻抗20Ω左右，功率因數盡可能大，功率應不低于3kVA。
繼電器整定按圖6接線。用導線分別短接端子5、6和7、8、13、14和15、16，然后分別于5、7和13、15中通入交流電流，繼電器應能在（0.5～1.5）倍額定電流的范圍內連續調整。
測定閉鎖角和制動系數按圖7接線。
5 訂貨須知
訂貨時請指明繼電器的型號、名稱、額定值及安裝方式。
圖 6
圖7 調試接線圖
