BCD–51型差动继电器（以下简称继电器）用于两绕组电力变压器和发电机的单相差动保护回路中，作为主保护。

2　结构与工作原理

继电器采用JK–2型壳体，外形尺寸、背后端子及安装开孔图见附录2。背后端子接线图见图1

继电器利用交流相位比较和鉴别波形原理构成。原理线路图见图2。

图1  背后端子接线图

图2  原理线路图

1．相位比较回路。

相位比较回路见图3。

正常运行时，图3给出正常运行时一次电流和二次电压的方向。当正半波时，负载 R1上没有输出，负载R2上的输出为（U11–U22）＋（U21–U12）；当负半波时，负载R2上没有输出，负载R1上的输出为（U11–U22）＋（U21–U12）；因此每一个负载上的输出电压波形均为“半波整流”波形。

内部故障时，今以双侧电源内部故障为例说明之。双侧电源内部故障时，I2的方向改变，KH2二次电压方向也改变，如图3中虚线所示。当正半波时，R1上的输出为（U21 ＋U12），负载R2上的输出为（U11＋U22）。负半波时，R1上的输出为（U11＋U22），负载R2上的输出为（U21＋U12）。因此每一个负载上的输出电压波形均为“全波整流”波形。　

这样当电力变压器运行方式不同时，CT二次电流经电流相位比较回路变换综合后，输

出电压具有不同的波形，这个输出电压再送入逻辑回路进行鉴别。

电流方向为正常运行情况

图  3 

2．逻辑回路

继电器具有两套相似的逻辑回路，分别鉴别相位比较回路R1、R2上的两个输出电压波形。其一为主逻辑回路，其二为闭锁逻辑回路。主逻辑回路方框图见图4（a），闭锁逻辑回路方框图见图4（b）。

图  4

逻辑回路的输入电压波形必须满足间断角小于60°这个条件，方可使出口动作。

今以主逻辑回路为例，说明鉴别波形的原理。

主逻辑回路由三段时间构成，第一段为抗干扰延时T1，T1大约为2.5ms。第二段为记忆时间T2，T2＝T1＋3.33ms，第三段为延时T3，T3大约为22到24ms。

图5给出主逻辑回路在输入电压波形间断角大于60°和小于60°两种情况下，BG1～BG4各集电极的电压波形。

(a) 间断角大于60°                      (b) 间断角小于60°

图  5

首先我们分析图5（a），即当输入电压波形间断角大于60°时，BG1～BG4各三级管的工作状态。

在t0时刻，BG1由导通变为截止，C1开始充电，经过大约2.5ms时间之后，C1充电电压达到稳压管WY1的击穿电压，BG2由截止变为导通，C2瞬时放电至0电位，BG3由导通变为截止，C3开始充电，到t1时刻，BG1恢复导通状态，C1瞬时放电至0电位，BG2恢复截止状态，C2开始充电，在C2充电至稳压管WY2击穿电压以前，BG3保持截止状态，C3继续充电。到t2时刻，BG1截止，C1充电。当C1充电电压至WY1击穿电压以前，BG2仍保持截止状态，C2继续充电。由于T2＝T1＋3.33ms（3.33ms相于工频60°）。因此在C1充电电压至WY1击穿电压以前的t3时刻，C2已充电至WY2击穿电压，使BG3导通，C3瞬时放电至0电位，这样BG4保持截止状态不变，出口不动作。

然后我们分析图5（b），即当输入电压波形间断角小于60°时，BG1～BG4各三极管的工作状态。　

  　同理，在t0时刻，BG1由导通变为截止，C1开始充电，经过大约2.5ms时间之后，C1充电电压达到稳压管WY1的击穿电压，BG2由截止变为导通，C2瞬时放电至0电位，BG3由导通变为截止，C3开始充电。到t1时刻，BG1恢复导通状态，C1瞬时放电至0电位，BG2恢复截止状态，C2开始充电，在C2充电至稳压管WY2击穿电压以前，BG3保持截止状态，C3继续充电，到t2时刻，BG1截止，C1充电。当C1充电电压至WY1击穿电压以前，BG2仍保持截止状态，C2继续充电。由于T2＝T1＋3.33ms。因此至t3时刻，C1已充电至WY1击穿电压，而C2尚未充电至WY2击穿电压，此时由于BG2导通，C2瞬时放电至0电位，这样BG3继续保持截止状态，C3继续充电，当C3充电至t4时刻时，C3已充电至WY3击穿电压，BG4导通，出口动作。　

由上述分析可知，当逻辑回路的输入电压波形间断角大于60°时，其出口可靠不动，而当逻辑回路的输入电压波形间断角小于

60°时，其出口可靠动作。这样当正常运行或外部穿越性故障时，逻辑回路输入电压波形的间断角大于180°，继电器不会误动作；空载合闸时，励磁涌流经电抗变压器变换后输入给逻辑回路的电压波形一般最小不低于80°，继电器也不会误动作；而当内部故障只要故障电流大于继电器的整定值，继电器就会迅速动作。

3　技术要求

1．额定交流电流1A，5A，额定频率50Hz。

2．额定直流电压：220、110、48V；

3．电流整定范围（0.5～1.5）倍额定电流。

继电器的整定值是单侧电源供电内部故障时，继电器动作的最小电流值。双侧电源供电时，内部故障的灵敏度不低于单侧电源供电内部故障灵敏度的2倍。

4．平衡系数

当继电器的两个电抗变压器的一次线圈均并联时，不小于1.5；当继电器一个电抗变压器的一次线圈串联时，不小于3。

平衡系数定义为交流相位比较回路二次差电压（即P、Q两点之间的电压UPQ）等于0时，电力变压器两个CT二次电流的比值。

5．动作时间

2倍动作电流时，动作时间不大于45ms。

6．制动系数：大于2。

制动系数定义：当继电器一次电流方向为正常运行方向时，使继电器动作的两电流值为I1，I2（I1>I2）、I1 / I2为制动系数。

7．闭锁角：大于70°。

闭锁角定义：当I1＝I2时，使继电器刚刚动作的 1、 2之间的夹角为闭锁角。

8．功率消耗

　　a. 直流：220V时不大于12W，110V时不大于7W，48V时不大于5W。

b. 交流：在额定电流时不大于2VA。

9. 触点断开容量

在直流有感（τ=5ms）回路，U≤250V，I≤0.2A为25W，在交流(cosφ= 0.4) 回路，U≤250V,I≤0.2A为30VA。

长期允许闭合电流为0.5A

10.　寿命

机械寿命为104次

电寿命为103次。

11.  绝缘电阻

不小于300MΩ。

12.  介质强度

继电器各导电电路连在一起对外露的非带电金属部分以及在电气上无联系的各电路之间，应能承受交流2kV(有效值)50Hz试验电压历时1min，无绝缘击穿或闪络现象。

13．重量：约2kg。

4  调试方法

　　继电器能否正常工作，关键在于逻辑回路各级时间是否正确。继电器采用音频信号发生器来调整各级时间。

首先用标准频率计校准音频信号发生器的刻度，如果没有标准频率计，可用“米萨茹”图形校准几点。

打开调试压板LP，并将电位器R1，R2均旋至整定值最小位置（用万用表测R1，R2活动端对LP“I”端的电阻应接近10k），将音频信号发生器输出直接接于逻辑回路0电位，即n点和调试压板“I”端，调整音频信号发生器的输出电压为30V左右。调整继电器的R8和R17，使当音频信号发生器的输出频率大于或等于150Hz时，继电器动作，小于150Hz时，继电器可靠不动，调试完后，R8、R17应锁紧。将音频信号发生器的输出频率调到300Hz以上，1J不应动作，然后逐渐降低音频信号发生器的输出频率，使1J动作，该动作频率不大于250Hz，当不满足要求时，可更换R6。将音频信号发生器的输出频率调至30Hz，1J、2J均不应动作或抖动，然后逐渐降低音频信号发生器的输出频率，在不小于22Hz时，1J、2J均不应产生节奏的抖动，当不满足要求时，可更换R11或R20。

逻辑回路更换任一个元件，都需要按照上述方法重新调整各级时间。

逻辑回路调好后，应做总体试验以验证接线是否正确。

试验电源的频度和波形对动作值有很大影响，要求电源频率50Hz±0.5Hz，波形畸变小于2％，为减小波形畸变，应在试验线路中串入一电感，电感阻抗20Ω左右，功率因数尽可能大，功率应不低于3kVA。

继电器整定按图6接线。用导线分别短接端子5、6和7、8、13、14和15、16，然后分别于5、7和13、15中通入交流电流，继电器应能在（0.5～1.5）倍额定电流的范围内连续调整。

测定闭锁角和制动系数按图7接线。