继电器基本知识

单元 2 继 电 保 护 基 础 元 件 5.1 继 电 器 分类分类 一、继电器作用及分类一、继电器作用及分类 是一种当输入量达到规定值时，其输出是一种当输入量达到规定值时，其输出 电路被接通或断开的自动动作的电器。电路被接通或断开的自动动作的电器。 在超过（或小于）某一规定值时动在超过（或小于）某一规定值时动 作，作， 而在小于（或超过）某数值时又自动返回而在小于（或超过）某数值时又自动返回 。 KA： I正正 =20A I动动 =30A I返返 =25A KV： V正正 =220V V动动 =110V V返返 =150V 一）分一）分 类类 按按 用用 途途 控制继电器控制继电器 保护继电器保护继电器 保护继电器保护继电器 C、按用途：、按用途： 测量继电器和辅助继电器等测量继电器和辅助继电器等 A、按构成原理：、按构成原理： 电磁型、感应型、整流型、晶体管型等继电器电磁型、感应型、整流型、晶体管型等继电器 B、按反应的物理量：、按反应的物理量： 电流、电压、功率方向、阻抗等继电器电流、电压、功率方向、阻抗等继电器 型型 号号 二）型号二）型号 国产的型号一般用汉语拼音字母表示国产的型号一般用汉语拼音字母表示 第一位字母第一位字母 -继电器的工作原理继电器的工作原理 第二第二 (或第三或第三 )位字母位字母 -继电器的用途继电器的用途 设计序号设计序号 特征代号特征代号 第一位第一位 (原理代原理代 号号 ) 第二位或第三位第二位或第三位 (用途代号用途代号 ) D“ 电电 ” 磁型磁型 L电电 “ 流流 ” 继电器继电器 FL“ 负负 ” 序电序电 “ 流流 ” 继电器继电器 G“ 感感 ” 应型应型 Y电电 “ 压压 ” 继电器继电器 FY“ 负负 ” 序电序电 “ 压压 ” 继电器继电器 B“ 半半 ” 导体型导体型 S“ 时时 ” 间继电器间继电器 CH“ 重合重合 ” 闸闸 继电器继电器 J“ 极极 ” 化或化或 “ 晶晶 ” 体管型体管型 X“ 信信 ” 号继电器号继电器 ZS“ 中中 ” 间延间延 “ 时时 ” 继电器继电器 Z“ 组组 ” 合型合型 Z“ 中中 ” 间或间或 “ 阻抗阻抗 ” 继电器继电器 DP“ 低频低频 ” 继电器继电器 W“ 微微 ” 机型机型 P“ 平平 ” 衡继电器衡继电器 D接接 “地地 ”继电继电 器器 二、常用电磁型继电器二、常用电磁型继电器 一）工作原理一）工作原理 转动舌片式转动舌片式 螺管线圈式螺管线圈式 吸引衔铁式吸引衔铁式 1 电磁铁；电磁铁； 2 可动衔铁；可动衔铁； 3 线图；线图； 4 触点；触点； 5 反作用弹簧；反作用弹簧； 6 止档止档 作用在继电器上的电磁力（或电磁力矩）与作用在继电器上的电磁力（或电磁力矩）与 线圈中电流线圈中电流 的平方成正比，而与绕组中电流的平方成正比，而与绕组中电流 的方向无关。的方向无关。 思考：交、直流继电器能够混用吗？思考：交、直流继电器能够混用吗？ 交流继电器：铁心是叠片式，绕组数少，实际阻交流继电器：铁心是叠片式，绕组数少，实际阻 抗小抗小 直流继电器：铁心是整体式，绕组数多，阻抗大直流继电器：铁心是整体式，绕组数多，阻抗大 电流继电器电流继电器 二）电磁型电流继电器二）电磁型电流继电器 （符号：（符号： KA ） 1、在电流保护中作、在电流保护中作 测量和起动测量和起动 元件元件 2、当反应电流、当反应电流 超过超过 某一整定值而动作某一整定值而动作 DL系列系列 动作电流、返回电流及返回系数动作电流、返回电流及返回系数 1、电流继电器动作电流、返回电流及返、电流继电器动作电流、返回电流及返 回系数回系数 弹簧力矩 摩擦力矩 电磁力矩 使继电器动作（常闭断开，常开闭合）使继电器动作（常闭断开，常开闭合） 的的 最小最小 电流电流 称为动作电流称为动作电流 Iop.r （ 1)动作电流动作电流 动作条件动作条件 （ 2）返回电流）返回电流 要动作就满足要动作就满足 ： 返回条件返回条件 弹簧力矩 摩擦力矩 电磁力矩 能使继电器返回到原来位置（常闭闭合能使继电器返回到原来位置（常闭闭合 ，常开断开）的，常开断开）的 最大电流最大电流 ，称为返回电，称为返回电 流流 Ire.r 返回系数返回系数 思考：返回系数是大于思考：返回系数是大于 1还是小于还是小于 1 （ 3）返回系数）返回系数 过量继电器的返回系数小于过量继电器的返回系数小于 1 DL-10系列电流继电器，一般不小于系列电流继电器，一般不小于 0.85 DL-20、 DL-30系列电流继电器，一般不小于系列电流继电器，一般不小于 0.8 一般规定一般规定 ： 思考：返回系数是大好或小好？思考：返回系数是大好或小好？ 返回系数太大或太小都不好返回系数太大或太小都不好 返回系数太大会使触点宜抖动返回系数太大会使触点宜抖动 返回系数太小会降低保护的灵敏度返回系数太小会降低保护的灵敏度 思考：返回系数是大好或小好？思考：返回系数是大好或小好？ 电流继电器的继电特性电流继电器的继电特性 （ 4)电流继电器的继电特性电流继电器的继电特性 如何改电流继电器动作电流如何改电流继电器动作电流 2、电流继电器动作电流的调整方法、电流继电器动作电流的调整方法 （ 1）改变继电器线圈的连接方法）改变继电器线圈的连接方法 粗调粗调 线圈串联线圈串联 线圈并联线圈并联 两个线圈并联的动作电流为串联的两个线圈并联的动作电流为串联的 2倍倍 （ 2）改变弹簧的反作用力矩，即改变）改变弹簧的反作用力矩，即改变 动作电流调整把手的位置动作电流调整把手的位置 -精调精调 把手从左向右移把手从左向右移 -弹弹 簧旋紧簧旋紧 -动作电流变大动作电流变大 把手从右向左移把手从右向左移 - 弹簧旋弹簧旋 松松 -动作电流动作电流 调小调小 粗调精调后可使最大整定电流值为最小整定电流值的粗调精调后可使最大整定电流值为最小整定电流值的 4倍倍 电磁型电压继电器电磁型电压继电器 线圈并联整定值范围线圈并联整定值范围 - DL11/ 10 最大电流整定值为最大电流整定值为 10A 整定值调整范围整定值调整范围 - 2.5 10A 线圈串联整定值范围线圈串联整定值范围 - 2.5 5A 5 10A 作用在继电器上的电磁力（或电磁力作用在继电器上的电磁力（或电磁力 矩），与继电器线圈上电压矩），与继电器线圈上电压 的平方成的平方成 正比。正比。 三三 )电磁型电压继电器电磁型电压继电器 （符号：（符号： KV） 电压继电器在电压保护中作电压继电器在电压保护中作 测量和起测量和起 动动 元件。元件。 DY系列系列 电压继电器和电流继电器区别电压继电器和电流继电器区别 1、电压继电器和电流继电器区别、电压继电器和电流继电器区别 测量物理量不同：测量物理量不同： 电压（线圈匝数多、导线细电压（线圈匝数多、导线细 阻抗大）阻抗大） 电流（线圈匝数少、导线粗电流（线圈匝数少、导线粗 阻抗小）阻抗小） 刻度盘标注不同：刻度盘标注不同： 电压电压 线圈并联时的动作电压线圈并联时的动作电压 电流电流 线圈串联时的动作电流线圈串联时的动作电流 接法不同：接法不同： 电压电压 线圈并联在电压互感器二次侧线圈并联在电压互感器二次侧 电流电流 线圈串联在电流互感器二次侧线圈串联在电流互感器二次侧 如何改变电压继电器动作电压？如何改变电压继电器动作电压？ 两个线圈串联的动作电压为并联时的 2倍 如何改变电压继电器动作电压？如何改变电压继电器动作电压？ 改变电压继电器线圈连接方法（串联、并联改变电压继电器线圈连接方法（串联、并联 ） 电压继电器类型电压继电器类型 2、类型、类型 过电压继电器过电压继电器 低电压继电器低电压继电器 低电压继电器的动作电压、返回电压低电压继电器的动作电压、返回电压 正常情况下，继电器的常闭触点断开，常开触正常情况下，继电器的常闭触点断开，常开触 点闭合点闭合 ，当电压下降到某一值（动作电压）后，当电压下降到某一值（动作电压）后 ，触点才复位。，触点才复位。 当电压从低电压升高，使常闭触点重新断开的当电压从低电压升高，使常闭触点重新断开的 最小电压最小电压 为继电器返回电压为继电器返回电压 Ure.r。 欠量继电器的返回系数大于欠量继电器的返回系数大于 1 （ 1）低电压继电器的动作电压、返回电压）低电压继电器的动作电压、返回电压 正常情况下，继电器的常闭触点断开，当电压下正常情况下，继电器的常闭触点断开，当电压下 降到某一值，继电器动作，使触点复位，使继电降到某一值，继电器动作，使触点复位，使继电 器动作器动作 最大电压最大电压 为动作电压为动作电压 Uop.r。 返回系数是大于返回系数是大于 1或小于或小于 1？ 电磁型时间继电器电磁型时间继电器 四）电磁型时间继电器四）电磁型时间继电器 （符号：（符号： KT） 是一种辅助继电器，在继电保护装是一种辅助继电器，在继电保护装 置中作为时限元件，用于动作延时，实置中作为时限元件，用于动作延时，实 现保护的选择性。现保护的选择性。 1、作、作 用：用： DS系列系列 工作原理工作原理 2、工作原理、工作原理 利用改变主、静触头位置（即改变主动触利用改变主、静触头位置（即改变主动触 点的行程）来调整时间继电器动作时间。点的行程）来调整时间继电器动作时间。 注意事项注意事项 时间继电器线圈一般按短时（小于 30秒 ）通电设计。当需长期（大于 30秒）加 电压时，必须在继电器线圈中串一个附 加的电阻，以提高继电器的热稳定。 3、注意事项、注意事项 长期通电时间继电器其型号后加长期通电时间继电器其型号后加 “ C” 表表 示示 电磁型中间继电器电磁型中间继电器 五）电磁型中间继电器五）电磁型中间继电器 （符号：（符号： KM） 1、作用与特点、作用与特点 （ 1）触头数目多）触头数目多 -可同时控制几个不同可同时控制几个不同 回路；回路； （ 2）触头容量大）触头容量大 -可接通或断开电流较可接通或断开电流较 大的回路；大的回路； （ 3）可实现时间继电器难以实现延时。）可实现时间继电器难以实现延时。 DZ系列系列 型型 号号 2、型、型 号号 DZ型型 -一般用途一般用途 DZJ型型 -交流操作交流操作 DZS型型 -延时动作延时动作 DZB型型 -带自保持线圈带自保持线圈 DZK型型 -快速动作快速动作 电磁型信号继电器电磁型信号继电器 六）电磁型信号继电器六）电磁型信号继电器 （符号：（符号： KS） 1、作用、作用 指示继电保护装置动作状态。指示继电保护装置动作状态。 用以发出光信号和声信号。用以发出光信号和声信号。 自保持继电器，需手动或电动复位自保持继电器，需手动或电动复位 。 DX系列系列 工作原理工作原理 2、工作原理、工作原理 类型类型 3、类型、类型 电流型信号继电器（串联型信号继电器）电流型信号继电器（串联型信号继电器） 阻抗小，多用此类型。阻抗小，多用此类型。 电压型信号继电器（并联型信号继电器）电压型信号继电器（并联型信号继电器） 阻抗大。阻抗大。 极化继电器极化继电器 七）极化继电器七）极化继电器 （符号：（符号： KP） 一般电磁型继电器的一般电磁型继电器的 磁通由磁通由 绕组中电流绕组中电流 产产 生。生。 极化继电器磁通有二种极化继电器磁通有二种 ： A、工作磁通、工作磁通 -线圈中线圈中 电流产生电流产生 B、极化磁通、极化磁通 -永久磁永久磁 铁产生铁产生 工作原理工作原理 衔铁被吸向右边磁极，衔铁被吸向右边磁极， 继电器的动触点与左侧继电器的动触点与左侧 静接点闭合静接点闭合 1、工作原理、工作原理 若改变电流方向，左（若改变电流方向，左（ +）右（）右（ -） 衔铁被吸向左边磁极衔铁被吸向左边磁极 ，继电器的动触点与，继电器的动触点与 右侧静接点闭合右侧静接点闭合 结结 论论 极化继电器不仅反应线圈中电流大小，极化继电器不仅反应线圈中电流大小， 还能反应电流方向。只有当一定方向的还能反应电流方向。只有当一定方向的 电流达到一定值时，继电器才能动作。电流达到一定值时，继电器才能动作。 结结 论论 注意事项注意事项 极化继电器接入电路时，电流应从极化继电器接入电路时，电流应从 标有标有 “ ” 端子流入，继电器才动作端子流入，继电器才动作 ，从不带，从不带 “ ” 的端子流入，继电器的端子流入，继电器 不动作。不动作。 极化继电器不适用交流电源，只适用极化继电器不适用交流电源，只适用 直流电源。直流电源。 3、注意事项、注意事项 5.2 电流互感器和电压互感器 一、电流互感器（一、电流互感器（ TA) 将大电流变成小电流，将大电流变成小电流， TA二次侧二次侧 额定电流为额定电流为 1A或或 5A。 电流互感器极性电流互感器极性 一）电流互感器一）电流互感器 极性极性 1、用、用 L1 和和 K1、 L2和和 K2分别表示一、二次分别表示一、二次 绕组同极性端绕组同极性端 ，标以，标以 “”“” 或或 “*” 。 2、 减极性原则：减极性原则： 当一次电当一次电 流从流从 L1流入，流入， L2流出，二次流出，二次 感应电流从感应电流从 K2流入，流入， K1流出流出 ，它们产生磁通的方向是相，它们产生磁通的方向是相 反的，合成磁通相减。反的，合成磁通相减。 电流变化关系电流变化关系 TA二次侧不允许开路，且二次侧应可靠接地二次侧不允许开路，且二次侧应可靠接地 电流互感器的误差电流互感器的误差 二）电流互感器的误差与选择二）电流互感器的误差与选择 1、误差产生原因、误差产生原因 误差分类误差分类 电流误差又称变比误差电流误差又称变比误差 角度误差角度误差 表示一、二次电流相位的误差表示一、二次电流相位的误差 i 2、误差分类、误差分类 分电流误差和角度误差分电流误差和角度误差 误差大小的相关因素误差大小的相关因素 （）励磁电流是产生误差根本原因。（）励磁电流是产生误差根本原因。 （）与（）与 TA结构、铁心质量、一次电流结构、铁心质量、一次电流 的大小和二次回路阻抗有关。的大小和二次回路阻抗有关。 3、误差大小的相关因素、误差大小的相关因素 电流互感器的二次负载阻抗电流互感器的二次负载阻抗 ZL 一次电流倍数一次电流倍数 n 当当 n n10,时时 TA的变比误差的变比误差 fi=10% n10越大 TA过电流性能越好 电流互感器的电流互感器的 10%误差曲线误差曲线 （ 3）重要参数）重要参数 -饱和电流倍数饱和电流倍数 n10 4、电流互感器的、电流互感器的 10%误差曲线误差曲线 规定：电流误差不超过规定：电流误差不超过 10%，角度误差不超过，角度误差不超过 7 10%误差曲线：误差曲线： 指指 TA的电流误差为的电流误差为 10%，角度误差不超过，角度误差不超过 7时，时， 允许的饱和电流倍数允许的饱和电流倍数 n10与与 允许的负载阻抗允许的负载阻抗 间的间的 关系曲线。关系曲线。 10%误差曲线使用方法误差曲线使用方法 ) 计算计算 TA的一次侧短路电流的一次侧短路电流 ) ) 在曲线上找出与之在曲线上找出与之 相对应阻抗相对应阻抗 ZL,只要只要 实际实际 ZL ZL即可。即可。 思考：若误差过大如何？思考：若误差过大如何？ 可将两个变比相等的电流互感器串联使用 三）电流保护的接线方式三）电流保护的接线方式 三相三继电器完全星形接线三相三继电器完全星形接线 1、基本接线方式接线、基本接线方式接线 两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线 两相一继电器电流差接线两相一继电器电流差接线 三相三继电器完全星形接线三相三继电器完全星形接线 反映各种相间短路；中性点直接接地的单相反映各种相间短路；中性点直接接地的单相 接地短路接地短路 思考：中心线上电流为多少？思考：中心线上电流为多少？ P81 两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线 两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线 中心线上电流为多少？中心线上电流为多少？ 反映各种相间短路反映各种相间短路 两相一继电器电流差接线两相一继电器电流差接线 i)正常运行正常运行 故障时故障时 A、 C两相短路两相短路 A、 B相短路相短路 B、 C相短路相短路 各种接线方式的工作性能各种接线方式的工作性能 完全星形接线完全星形接线 不完全星形接线不完全星形接线 两相电流差两相电流差 2 、各种接线方式的工作性能、各种接线方式的工作性能 （ 1）并联线路两点接地短路）并联线路两点接地短路 中性点非直接接地电中性点非直接接地电 网中，网中， 不同线路不同不同线路不同 相别相别 的两点同时发生的两点同时发生 接地而形成两点接地接地而形成两点接地 短路时，短路时， 希望只切除希望只切除 一个接地点，一个接地点， 以提高以提高 供电的可靠性。供电的可靠性。 不适合中性点非直接接地电网不适合中性点非直接接地电网 三相三继电器完全星形接线适合？三相三继电器完全星形接线适合？ 两相两继电器不完全星形接线两相两继电器不完全星形接线 ？ 线路线路 1WL接地相别接地相别 A A B B C C 线路线路 2WL接地相别接地相别 B C A C A B 线路线路 1WL保护动作保护动作 情况情况 动动 作作 动作动作 不动不动 作作 不不 动动 作作 动动 作作 动作动作 线路线路 2WL保护动作保护动作 情况情况 不不 动动 作作 动作动作 动作动作 动动 作作 动动 作作 不动作不动作 停电线路数目停电线路数目 1 2 1 1 2 1 A)电流互感器装在同名相上电流互感器装在同名相上 线路线路 1WL接地相接地相 别别 A A B B C C 线路线路 2WL接地相接地相 别别 B C A C A B 线路线路 1WL保护动保护动 作情况作情况 动动 作作 动作动作 不动作不动作 不动不动 作作 动作动作 动作动作 线路线路 2WL保护动保护动 作情况作情况 动动 作作 不动不动 作作 动作动作 不动不动 作作 动作动作 动作动作 停电线路数目停电线路数目 2 1 1 0 2 2 B)电流互感器不装在电流互感器不装在 同名相上同名相上 这种结果是不允许的，必须同相安装（这种结果是不允许的，必须同相安装（ A C） 1#-A、 C （ B ） 2#-A、 B （ C ） 串联：只希望切除离电源较远的线路串联：只希望切除离电源较远的线路 2）串联接线电网）串联接线电网 线路线路 1WL接地相别接地相别 A A B B C C 线路线路 2WL接地相别接地相别 B C A C A B 线路线路 1WL保护动作保护动作 情况情况 动动 作作 动作动作 不动不动 作作 不不 动动 作作 动动 作作 动作动作 线路线路 2WL保护动作保护动作 情况情况 不不 动动 作作 动作动作 动作动作 动动 作作 动动 作作 不动作不动作 停电线路数目停电线路数目 1 2 1 1 2 1 A）采用两相不完全星形接线，且装在同名相？）采用两相不完全星形接线，且装在同名相？ 只需在整定值和时限上都按要求配合整定只需在整定值和时限上都按要求配合整定 ，可，可 100保证只切除线路保证只切除线路 2WL 。 B)采用三相完全星形接线？采用三相完全星形接线？ 3） Y、 d11接线的变压器后发生两相短路时接线的变压器后发生两相短路时 Y、 d11 线路过流保护为变压器远后备保护线路过流保护为变压器远后备保护 线路中电流分布和线路中电流分布和 Y侧电流分布相同侧电流分布相同 分析分析 Y侧电流分布侧电流分布 Y 侧有一相短路侧有一相短路 电流等于其它两相电流等于其它两相 电流的两倍。电流的两倍。 结结 论：论： 最大相电流的方最大相电流的方 向与其它两相的电向与其它两相的电 流方向相反。流方向相反。 若采用三相完全星形接线若采用三相完全星形接线 若采用三相三若采用三相三 继电器完全星继电器完全星 形接线，总有形接线，总有 一个继电器流一个继电器流 过最大相的短过最大相的短 路电流，保护路电流，保护 装置的灵敏系装置的灵敏系 数较高数较高 。 采用两相不完全星形接线采用两相不完全星形接线 保护装置的灵敏系数会降低一半保护装置的灵敏系数会降低一半 提高灵敏系数办法提高灵敏系数办法 在两相不完全星形接线中性线上加一个继电器在两相不完全星形接线中性线上加一个继电器 该接线方式灵敏该接线方式灵敏 系数等同三相三系数等同三相三 继电器完全星形继电器完全星形 接线方式接线方式 保护不动作保护不动作 采用两相一继电器流差接线采用两相一继电器流差接线 两相一继电器电流差接线方式不能用在接两相一继电器电流差接线方式不能用在接 有有 Y、 d11接线变压器的线路上。接线变压器的线路上。 3、 各种接线方式适用场合各种接线方式适用场合 广泛应用于发电机、变压器等大型贵重电气设备保护广泛应用于发电机、变压器等大型贵重电气设备保护 。 （ 1）三相完全星形接线方式）三相完全星形接线方式 -可靠性、灵敏性高可靠性、灵敏性高 （ 2）两相不完全星形接线）两相不完全星形接线 -方式较为简单、经济方式较为简单、经济 广泛用于中性点直接接地和中性点非直接接地电网广泛用于中性点直接接地和中性点非直接接地电网 的相间短路保护中的相间短路保护中 （ 3）两相一继电器电流差接线方式）两相一继电器电流差接线方式 用于容量小的电动机、用于容量小的电动机、 10kV及以下的线路的电流保护及以下的线路的电流保护 和并联电容器的横差动保护等。和并联电容器的横差动保护等。 二、电压互感器二、电压互感器 TV 一）电压互感器的极性一）电压互感器的极性 按照减极性原则标注按照减极性原则标注 1、星形接线、星形接线 这种接线方式能获得相电压和线电压这种接线方式能获得相电压和线电压 二）电压互感器的接线二）电压互感器的接线 思考：思考： 1-9KV分别测量是什么电压？分别测量是什么电压？ 2、不完全星形接线、不完全星形接线 又称又称 V-V接线接线 不能测量相电压不能测量相电压 缺点：缺点： 一次绕组不允许接地一次绕组不允许接地 ，二次绕组采用，二次绕组采用 b相接相接 地，作为保护接地。地，作为保护接地。 优点优点 用两只电压互感器可得到三个线用两只电压互感器可得到三个线电压，比较经济。电压，比较经济。 3、 接线接线 由一个三相五柱式由一个三