常用保護繼電器

1、常用保護繼電器一、概 述 繼電器是一種在其輸入的物理量（電量或非電量）達到規(guī)定值時，其電氣輸出電路被接通（導(dǎo)通）或分斷（阻斷、關(guān)斷）的自動電器。 繼電器按其輸入量性質(zhì)分，有電氣繼電器和非電氣繼電器兩大類。按其用途分，有控制繼電器和保護繼電器兩大類?？刂评^電器用于自動控制電路中，保護繼電器用于繼電保護電路中。這里只介紹保護繼電器。 保護繼電器按其在繼電保護裝置中的功能分，有測量繼電器和有或無繼電器兩大類。測量繼電器裝設(shè)在繼電保護裝置電路中的第一級，用來反應(yīng)被保護元件的特性變化。當其特性量達到動作值時即時動作，它屬于基本繼電器，或稱啟動繼電器。有或無繼電器是一種只按電氣量是否在其工作范圍內(nèi)或者為零

2、時而動作的電氣繼電器，包括時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器等，在繼電保護裝置中用來實現(xiàn)特定的邏輯功能，屬于輔助繼電器，或稱邏輯繼電器。 保護繼電器按其構(gòu)成元件分，有機電型、晶體管型和微機型。由于機電型繼電器具有簡單可靠、便于維修等優(yōu)點，因此我國工廠供電系統(tǒng)中現(xiàn)在仍普遍應(yīng)用傳統(tǒng)的機電型繼電器。 機電型繼電器按其結(jié)構(gòu)原理分，有電磁式、感應(yīng)式等繼電器。 保護繼電器按其反應(yīng)的物理量分，有電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、瓦斯（氣體）繼電器等。 保護繼電器按其反映的數(shù)量變化分，有過量繼電器和欠量繼電器，例如過電流繼電器、欠電壓繼電器。 保護繼電器按其在保護裝置中的功能分，有啟動繼電器、時間繼電器、信

3、號繼電器、中間（出口）繼電器等。圖6-4是過電流保護的接線框圖。當線路上發(fā)生短路時，啟動用的電流繼電器KA瞬時動作，使時間繼電器KT啟動，KT經(jīng)整定的一定時限（延時）后，接通信號繼電器KS和中間繼電器KM。KM就接通斷路器的跳閘回路，使斷路器自動跳閘。過電流保護的接線框圖 KA-電流繼電器 KT-時間繼電器 KS-信號繼電器 KM-中間繼電器 保護繼電器按其動作于斷路器的方式分，有直接動作式和間接動作式兩大類。斷路器操作機構(gòu)中的脫扣器實際上就是一種直動式繼電器，而一般的保護繼電器則為間接動作式。 保護繼電器按其與一次電路聯(lián)系的方式分，有一次式繼電器和二次式繼電器。一次式繼電器的線圈是與一次電路

4、直接相連的，例如低壓斷路器的過電流脫扣器和失壓脫扣器（參看圖4-37），實際上就是一次式繼電器，同時又是直動式繼電器。二次式繼電器的線圈是通過互感器接入一次電路的。高壓系統(tǒng)中的保護繼電器都是二次式繼電器，均接在互感器的二次側(cè)。 保護繼電器型號的組成格式如下： -/ 動作原理代號 派生產(chǎn)品代號 主要功能代號 主要規(guī)格代號 設(shè)計序號 產(chǎn)品改進代號 其中繼電器原理代號如表6-3所示；繼電器功能代號如表6-4所示；設(shè)計序號和規(guī)格代號，均用阿拉伯數(shù)字表示；產(chǎn)品改進代號，一般用字母A、B、C等表示；派生產(chǎn)品代號用其產(chǎn)品特征的漢語拼音縮寫字母表示，例如“長期通電”用字母C表示，“前面接線”用字母Q表示，“帶

5、信號牌”用字母X表示。繼繼電器動作原理代號電器動作原理代號（部分）晶體管或集成電路式整流式數(shù)字式微機式 J L S W半導(dǎo)體式磁電式電磁式感應(yīng)式 B C D G 含 義代號含 義代號 繼繼電器主要功能代號電器主要功能代號（部分）時間信號電壓中間 S X Y Z功率電流零序電流逆流 G L LL N沖擊差動重合閘接地 C CD CH D 含 義代號含 義代號含 義代號 二、 電磁式電流繼電器和電壓繼電器 電磁式電流繼電器和電壓繼電器在繼電保護裝置中均為啟動元件，屬于測量繼電器。電流繼電器的文字符號為KA，電壓繼電器的文字符號為KV。 供電系統(tǒng)中常用的DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6

6、-5所示，其內(nèi)部接線和圖形符號如圖6-6所示。 DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-線圈；2-電磁鐵；3-Z形鋼舌片；4-靜觸點； 5-動觸點； 6-啟動電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿；7-標度盤（銘牌）； 8-軸承；9-反作用彈簧；10-軸DL-10系列電磁式電流繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號 a)DL-11型 b)DL-12型 c)DL-13型 d)集中表示的圖形符號 e)分開表示的圖形符號 KA1-2常閉（動斷）觸點 KA3-4常開（動合）觸點 過電流繼電器線圈中使繼電器動作的最小電流，稱為繼電器的動作電流用Iop表示。 過電流繼電器動作后，減小其線圈電流到一定值時，鋼舌片在彈簧作用下返回起始位置。

7、過電流繼電器線圈中使繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流用Ire表示。 繼電器的返回電流與動作電流的比值，稱為繼電器的返回系數(shù)用Kre表示，即 rereopIKI（6-23） 對于過量繼電器（例如過電流繼電器），Kre總小于1，一般為0.8。如果過電流繼電器的Kre過低時，還可能使保護裝置發(fā)生誤動作，這將在后面講過電流保護的電流整定時加以說明。 電磁式電流繼電器的動作電流有兩種調(diào)節(jié)方法：（1）平滑調(diào)節(jié)，即撥動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿6（見圖6-5）來改變彈簧9的反作用力矩。（2）級進調(diào)節(jié)，即利用線圈1的串聯(lián)或并聯(lián)。當線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)時，相當于線圈匝數(shù)減少一倍。由于繼電器動作所需的電

8、磁力是一定的，即所需的磁動勢（IN）是一定的，因此動作電流將增大一倍。反之，當線圈由并聯(lián)改為串聯(lián)時，動作電流將減少一倍。 這種電流繼電器的動作極為迅速，可認為是瞬時動作的，因此它是一種瞬時繼電器。 三、電磁式時間繼電器 電磁式時間繼電器在繼電保護裝置中，用來使保護裝置獲得所要求的延時（時限）。它屬于機電式有或無繼電器。時間繼電器的文字符號為KT。 電磁式電壓繼電器的結(jié)構(gòu)和原理，與上述電磁式電流繼電器極為相似，只是電壓繼電器的線圈為電壓線圈，而且大多做成低電壓（欠電壓）繼電器。低電壓繼電器的動作電壓Uop，為其電壓線圈上加的使繼電器動作的最高電壓；而其返回電壓Ure，為其電壓線圈上加的使繼電器由

9、動作狀態(tài)返回到起始位置的最低電壓。低電壓的返回系數(shù) ，其值越接近于1，說明繼電器越靈敏，一般為1.25。/1rereopKUUDS-110、120系列時間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1-線圈；2-電磁鐵；3-可動鐵心；4-返回彈簧；5、6-瞬時靜觸點；7-絕緣桿； 8-瞬時動觸點；9-壓桿；10-平衡錘；11-擺動卡板；12- 扇形齒輪；13-傳動齒輪； 14-主動觸點；15-主靜觸點；16-動作時限標度盤；17-拉引彈簧；18-彈簧拉力調(diào)節(jié)機構(gòu)； 19-摩擦離合器；20-主齒輪；21-小齒輪；22-掣輪；23、24-鐘表機構(gòu)傳動齒輪 供電系統(tǒng)中常用的DS-110、120系列電磁式時間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如

10、圖6-7所示，其內(nèi)部接線和圖形符號如圖6-8所示。其DS-110系列用于直流，DS-120系列用于交流。DS-110、120系列時間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號 a)DS-111、112、113、121、122、123型 b)DS-111C、112C、113C型 c)DS-115、116、125、126型 d)時間繼電器的緩吸線圈及延時閉合觸點符號 e)時間繼電器的緩放線圈及延時斷開觸點符號 當繼電器線圈接上工作電壓時，鐵心被吸入，使卡住的一套鐘表機構(gòu)被釋放，同時切換瞬時觸點。在拉引彈簧作用下，經(jīng)過整定的時間，使主觸點閉合。繼電器的延時，可借改變主靜觸點的位置（即它與主動觸點的相對位置）來調(diào)節(jié)。

11、調(diào)節(jié)的時間范圍，在標度盤上標出。 當繼電器線圈斷電時，繼電器在彈簧作用下返回起始位置。 為了縮小繼電器尺寸和節(jié)約材料，時間繼電器的線圈通常不按長時間接上額定電壓來設(shè)計，因此凡需長時間通電工作的時間繼電器（如DS111C型等），應(yīng)在繼電器動作后，利用其常閉的瞬時觸點的斷開，使繼電器線圈串入限流電阻（參看圖6-8b），以限制線圈的電流，防止線圈過熱燒毀，同時又使繼電器保持動作狀態(tài)。 四、電磁式信號繼電器 電磁式信號繼電器在繼電保護裝置中用來發(fā)出保護裝置動作的指示信號。它也屬于機電式有或無繼電器。信號繼電器的文字符號為KS。 供電系統(tǒng)中常用的DX-11型電磁式信號繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-9所示。它在

12、正常狀態(tài)即未通電時，其信號牌是被銜鐵支持住的。當繼電器線圈通電時，銜鐵被吸向鐵心而使信號牌掉下，顯示動作信號，同時帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90，使固定在轉(zhuǎn)軸上的動觸點（導(dǎo)電條）與靜觸點接通，從而接通信號回路，同時使信號牌復(fù)位。DX-11型信號繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1-線圈；2-電磁鐵；3-彈簧；4-銜鐵；5-信號牌；6-玻璃窗孔；7-復(fù)位旋鈕；8-動觸點；9-靜觸點；10-接線端子DX-11型信號繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號 a)內(nèi)部接線 b)圖形符號 DX-11型信號繼電器有電流型和電壓型兩種型式。電流型信號繼電器的線圈為電流線圈，阻抗很小，串聯(lián)在二次回路內(nèi)，不影響其他二次元件的動作。電壓型信號繼電器的線圈為

13、電壓線圈，阻抗大，在二次回路中只能并聯(lián)使用。 DX-11型信號繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號，如圖6-10所示。信號繼電器的圖形符號在GB/T4728.7-2000電氣簡圖用圖形符號 第七部分：開關(guān)、控制和保護器件中未直接給出，這里的圖形符號是編者根據(jù)GB/T4728規(guī)定的派生原則派生的文獻28，而且得到廣泛的認同。DZ-10系列中間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-線圈；2-電磁鐵；3-彈簧；4-銜鐵；5-動觸點； 6、7-靜觸點；8-連接線；9-接線端子；10-底座 五、電磁式中間繼電器五、電磁式中間繼電器 電磁式中間繼電器在繼電保護裝置中用作輔助繼電器以彌補主繼電器觸點數(shù)量或觸點容量的不足。中間繼電器通常

14、裝在保護裝置的出口回路中，用來接通斷路器的跳閘線圈，所以它也稱為出口繼電器。中間繼電器也屬于機電式有或無繼電器，其文字符號采用KM。 供電系統(tǒng)中常用的DZ-10系列中間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。當其線圈通電時，銜鐵被快速吸向電磁鐵，從而使觸點切換。當線圈斷電時，繼電器就快速釋放銜鐵，觸點全部返回起始位置。 這種快吸快放的電磁式中間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號，如圖6-12所示。中間繼電器的圖形符號在GB/T4728中也未直接給出，這里的圖形符號也是編者根據(jù)GB/T4728規(guī)定的派生原則派生的28，也得到廣泛的認同。中間繼電器的線圈符號就采用GB/T4728中機電式有或無繼電器的“快速（快吸快放）

15、繼電器”的線圈符號。DZ-10系列中間繼電器的內(nèi)部接線和圖形符號a)DZ-15型 b)DZ-16型 c)DZ-17型 d)圖形符號 六、感應(yīng)式電流繼電器 在工廠供電系統(tǒng)中，廣泛采用感應(yīng)式電流繼電器來作過電流保護兼電流速斷保護，因為感應(yīng)式電流繼電器兼有上述電磁式電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器和中間繼電器的功能，從而可大大簡化繼電保護裝置。而且感應(yīng)式電流繼電器組成的保護裝置采用交流操作，可降低投資，因此它在中小工廠變配電所中應(yīng)用非常普遍。 供電系統(tǒng)中常用的GL-10、20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-13所示。這種繼電器由兩組元件構(gòu)成：一組為感應(yīng)元件，另一組為電磁元件。感應(yīng)式元件主要包

16、括線圈1、帶短路環(huán)3的電磁鐵2及裝在可偏轉(zhuǎn)的框架6上的轉(zhuǎn)動鋁盤4。電磁元件主要包括線圈1、電磁鐵2和銜鐵15。線圈1和電磁鐵2是兩組元件共用的。GL-10、20系列感應(yīng)式電流繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-線圈；2-電磁鐵；3-短路環(huán)；4-鋁盤；5-鋼片；6-鋁框架；7-調(diào)節(jié)彈簧；8-制動永久磁鐵；9-扇形齒輪；10-蝸桿；11-扁桿；12-繼電器觸點；13- 時限調(diào)節(jié)螺桿；14-速斷電流調(diào)節(jié)螺釘；15-銜鐵；16-動作電流調(diào)節(jié)插銷 由于1、2 與IKA成正比，而 為常數(shù)，因此 鋁盤4在轉(zhuǎn)矩M1作用下轉(zhuǎn)動后，鋁盤切割永久磁鐵8的磁通，在鋁盤上感應(yīng)出渦流，渦流又與永久磁鐵磁通作用，產(chǎn)生一個與M1反向的制動力

17、矩M2，它與鋁盤轉(zhuǎn)速n成正比， 當線圈1有電流 通過時，電磁鐵2在短路環(huán)3的作用下，產(chǎn)生相位一前一后的兩個磁通1和2，穿過鋁盤4。這時作用于鋁盤上的轉(zhuǎn)矩為式中為1與2之間的相位差。上式通常稱為感應(yīng)式機構(gòu)的基本轉(zhuǎn)矩方程。感應(yīng)式電流繼電器的轉(zhuǎn)矩M1 和制動力矩M21-線圈；2-電磁鐵；3-短路環(huán)；4-鋁盤；5-鋼片；6-鋁框架；7-調(diào)節(jié)彈簧；8-制動永久磁鐵 感應(yīng)式電流繼電器的工作原理。KAI（6-24）11 2sinM即 （6-26） 2Mn21KAMI（6-25）)sin(tIim 當鋁盤轉(zhuǎn)速n增大到某一值時，M1=M2，這時鋁盤勻速轉(zhuǎn)動。 繼電器的鋁盤在上述M1和M2的同時作用下，鋁盤受力有

18、使框架6繞軸順時針方向偏轉(zhuǎn)的趨勢，但受到彈簧7的阻力。 當繼電器線圈的電流增大到繼電器的動作電流值Iop 時，鋁盤受到的力也增大到可克服彈簧阻力的程度，這時鋁盤帶動框架前偏使蝸桿10與扇形齒輪9嚙合，這就叫做繼電器動作。由于鋁盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使扇形齒輪沿著蝸桿上升，最后使觸點12切換，同時使信號牌（圖6-13上未繪出）掉下，從外殼上的觀察孔可看到紅色或白色的指示，表示繼電器已經(jīng)動作。感應(yīng)式電流繼電器的動作特性曲線abc感應(yīng)元件的反時限特性bbd電磁元件的速斷特性 繼電器線圈中的電流越大，鋁盤轉(zhuǎn)動越快，扇形齒輪沿蝸桿上升的速度也越快，因此動作時間也越短，這也就是感應(yīng)式電流繼電器的“反時限（或反比延時

19、）特性”，如圖6-15所示曲線abc，這一動作特性是其感應(yīng)元件產(chǎn)生的。dcab10b 0nqb1動作時間動作時間t動作電流倍數(shù)動作電流倍數(shù)n 當繼電器線圈進一步增大到整定的速斷電流Iqb時，電磁鐵2（參看圖6-13）瞬時將銜鐵15吸下，使觸點12瞬時切換，同時也使信號牌掉下。很明顯，電磁元件的作用又使感應(yīng)式電流繼電器兼有“電流速斷特性”，如圖6-15所示bbd曲線。因此該電磁元件又稱為電流速斷元件。圖6-15所示動作特性曲線上對應(yīng)于開始速斷時間的動作電流倍數(shù)，稱為速斷電流倍數(shù)，即 速斷電流Iop的含義，是指繼電器線圈中的使電流速斷元件動作的最小電流。GL-10、20系列電流繼電器的速斷電流倍數(shù) 。qbI（6-27）q bq bo pInI2 8qbn 感應(yīng)式電流繼電器的這種有一定限度的反時限動作特性，稱為“有限反時限特性”。 繼電器的動作電流（亦稱整定電流）Iop ，可利用插銷16（見圖6-13）以改變線圈匝數(shù)來進行級進調(diào)節(jié)，也可利用調(diào)