常用保护继电器

1、常用保护继电器 一、概 述 继电器是一种在其输入的物理量（电量或非电量）达到规定值时，其电气输出电路被接通 （导通）或分断（阻断、关断）的自动电器。 继电器按其输入量性质分，有电气继电器和非电气继电器两大类。按其用途分，有控制继电 器和保护继电器两大类。控制继电器用于自动控制电路中，保护继电器用于继电保护电路中。 这里只介绍保护继电器。 保护继电器按其在继电保护装置中的功能分，有测量继电器和有或无继电器两大类。测量继 电器装设在继电保护装置电路中的第一级，用来反应被保护元件的特性变化。当其特性量达到 动作值时即时动作，它属于基本继电器，或称启动继电器。有或无继电器是一种只按电气量是 否在其工作

2、范围内或者为零时而动作的电气继电器，包括时间继电器、信号继电器、中间继电 器等，在继电保护装置中用来实现特定的逻辑功能，属于辅助继电器，或称逻辑继电器。 保护继电器按其构成元件分，有机电型、晶体管型和微机型。由于机电型继电器具有简单可 靠、便于维修等优点，因此我国工厂供电系统中现在仍普遍应用传统的机电型继电器。 机电型继电器按其结构原理分，有电磁式、感应式等继电器。 保护继电器按其反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、功率继电器、瓦斯（气体） 继电器等。 保护继电器按其反映的数量变化分，有过量继电器和欠量继电器，例如过电流继电器、欠电 压继电器。 保护继电器按其在保护装置中的功能分，有启动

3、继电器、时间继电器、信号继电器、中间 （出口）继电器等。图6-4是过电流保护的接线框图。当线路上发生短路时，启动用的电流继电 器KA瞬时动作，使时间继电器KT启动，KT经整定的一定时限（延时）后，接通信号继电器KS 和中间继电器KM。KM就接通断路器的跳闸回路，使断路器自动跳闸。 过电流保护的接线框图 KA-电流继电器 KT-时间继电器 KS-信号继电器 KM-中间继电器 保护继电器按其动作于断路器的方式分，有直接动作式和间接动作式两大类。断 路器操作机构中的脱扣器实际上就是一种直动式继电器，而一般的保护继电器则为间 接动作式。 保护继电器按其与一次电路联系的方式分，有一次式继电器和二次式继电

4、器。一 次式继电器的线圈是与一次电路直接相连的，例如低压断路器的过电流脱扣器和失压 脱扣器（参看图4-37），实际上就是一次式继电器，同时又是直动式继电器。二次式 继电器的线圈是通过互感器接入一次电路的。高压系统中的保护继电器都是二次式继 电器，均接在互感器的二次侧。 保护继电器型号的组成格式如下： -/ 动作原理代号 派生产品代号 主要功能代号 主要规格代号 设计序号 产品改进代号 其中继电器原理代号如表6-3所示；继电器功能代号如表6-4所示；设计序号和规格代号， 均用阿拉伯数字表示；产品改进代号，一般用字母A、B、C等表示；派生产品代号用其产品 特征的汉语拼音缩写字母表示，例如“长期通电

5、”用字母C表示，“前面接线”用字母Q表示， “带信号牌”用字母X表示。 继继电器动作原理代号电器动作原理代号（部分） 晶体管或集成电路式 整流式 数字式 微机式 J L S W 半导体式 磁电式 电磁式 感应式 B C D G 含 义代号含 义代号 继继电器主要功能代号电器主要功能代号（部分） 时间 信号 电压 中间 S X Y Z 功率 电流 零序电流 逆流 G L LL N 冲击 差动 重合闸 接地 C CD CH D 含 义代号含 义代号含 义代号 二、 电磁式电流继电器和电压继电器 电磁式电流继电器和电压继电器在继电保护装置中均为启动元件，属于测量继电器。电 流继电器的文字符号为KA，

6、电压继电器的文字符号为KV。 供电系统中常用的DL-10系列电磁式电流继电器的内部结构如图6-5所示，其内部接线和 图形符号如图6-6所示。 DL-10系列电磁式电流继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-Z形钢舌片；4-静触点； 5-动触点； 6-启动电流调节转杆；7-标度盘（铭牌）； 8-轴承； 9-反作用弹簧；10-轴 DL-10系列电磁式电流继电器的内部接线和图形符号 a)DL-11型 b)DL-12型 c)DL-13型 d)集中表示的图形符号 e)分开表示的图形符号 KA1-2常闭（动断）触点 KA3-4常开（动合）触点 过电流继电器线圈中使继电器动作的最小电流，称为继电器的动作

7、电流用Iop表示。 过电流继电器动作后，减小其线圈电流到一定值时，钢舌片在弹簧作用下返回起始位 置。 过电流继电器线圈中使继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流，称为继电器的 返回电流用Ire表示。 继电器的返回电流与动作电流的比值，称为继电器的返回系数用Kre表示，即 re re op I K I （6-23） 对于过量继电器（例如过电流继电器），Kre总小于1，一般为0.8。如果过电流继电器 的Kre过低时，还可能使保护装置发生误动作，这将在后面讲过电流保护的电流整定时加以说 明。 电磁式电流继电器的动作电流有两种调节方法：（1）平滑调节，即拨动调节转杆6（见 图6-5）来改变弹簧9的反

8、作用力矩。（2）级进调节，即利用线圈1的串联或并联。当线圈由 串联改为并联时，相当于线圈匝数减少一倍。由于继电器动作所需的电磁力是一定的，即所 需的磁动势（IN）是一定的，因此动作电流将增大一倍。反之，当线圈由并联改为串联时， 动作电流将减少一倍。 这种电流继电器的动作极为迅速，可认为是瞬时动作的，因此它是一种瞬时继电器。 三、电磁式时间继电器 电磁式时间继电器在继电保护装置中，用来使保护装置获得所要求的延时（时限）。它 属于机电式有或无继电器。时间继电器的文字符号为KT。 电磁式电压继电器的结构和原理，与上述电磁式电流继电器极为相似，只是电压继电 器的线圈为电压线圈，而且大多做成低电压（欠电

9、压）继电器。低电压继电器的动作电压 Uop，为其电压线圈上加的使继电器动作的最高电压；而其返回电压Ure，为其电压线圈上加 的使继电器由动作状态返回到起始位置的最低电压。低电压的返回系数 ， 其值越接近于1，说明继电器越灵敏，一般为1.25。 /1 rereop KUU DS-110、120系列时间继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-可动铁心；4-返回弹簧；5、6-瞬时静触点；7-绝缘杆； 8-瞬时动触点；9-压杆；10-平衡锤；11-摆动卡板；12- 扇形齿轮；13-传动齿轮； 14-主动触点；15-主静触点；16-动作时限标度盘；17-拉引弹簧；18-弹簧拉力调节机构； 19-摩擦

10、离合器；20-主齿轮；21-小齿轮；22-掣轮；23、24-钟表机构传动齿轮 供电系统中常用的DS-110、120系列电磁式时间继电器的内部结构如图6-7所示， 其内部接线和图形符号如图6-8所示。其DS-110系列用于直流，DS-120系列用于交流。 DS-110、120系列时间继电器的内部接线和图形符号 a)DS-111、112、113、121、122、123型 b)DS-111C、112C、113C型 c)DS-115、116、125、126型 d)时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点符号 e)时间继电器的缓放线圈及延时断开触点符号 当继电器线圈接上工作电压时，铁心被吸入，使卡住的一套钟表

11、机构被释放，同 时切换瞬时触点。在拉引弹簧作用下，经过整定的时间，使主触点闭合。继电器的延 时，可借改变主静触点的位置（即它与主动触点的相对位置）来调节。调节的时间范 围，在标度盘上标出。 当继电器线圈断电时，继电器在弹簧作用下返回起始位置。 为了缩小继电器尺寸和节约材料，时间继电器的线圈通常不按长时间接上额定电压 来设计，因此凡需长时间通电工作的时间继电器（如DS111C型等），应在继电器动作 后，利用其常闭的瞬时触点的断开，使继电器线圈串入限流电阻（参看图6-8b），以 限制线圈的电流，防止线圈过热烧毁，同时又使继电器保持动作状态。 四、电磁式信号继电器 电磁式信号继电器在继电保护装置中用

12、来发出保护装置动作的指示信号。它也属于机 电式有或无继电器。信号继电器的文字符号为KS。 供电系统中常用的DX-11型电磁式信号继电器的内部结构如图6-9所示。它在正常状态 即未通电时，其信号牌是被衔铁支持住的。当继电器线圈通电时，衔铁被吸向铁心而使信 号牌掉下，显示动作信号，同时带动转轴旋转90，使固定在转轴上的动触点（导电条） 与静触点接通，从而接通信号回路，同时使信号牌复位。 DX-11型信号继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-弹簧；4-衔铁；5-信号牌；6-玻 璃窗孔； 7-复位旋钮；8-动触点；9-静触点；10-接线端子 DX-11型信号继电器的内部接线和图形符号 a)内部接

13、线 b)图形符号 DX-11型信号继电器有电流型和电压型两种型式。电流型信号继电器的线圈为电流线圈， 阻抗很小，串联在二次回路内，不影响其他二次元件的动作。电压型信号继电器的线圈为 电压线圈，阻抗大，在二次回路中只能并联使用。 DX-11型信号继电器的内部接线和图形符号，如图6-10所示。信号继电器的图形符号在 GB/T4728.7-2000电气简图用图形符号 第七部分：开关、控制和保护器件中未直接给 出，这里的图形符号是编者根据GB/T4728规定的派生原则派生的文献28，而且得到广泛 的认同。 DZ-10系列中间继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-弹簧；4-衔铁；5-动触点； 6、

14、7-静触点；8-连接线；9-接线端子；10-底座 五、电磁式中间继电器五、电磁式中间继电器 电磁式中间继电器在继电保护装置中用作辅助继电器以弥补主继电器触点数量或触点容 量的不足。中间继电器通常装在保护装置的出口回路中，用来接通断路器的跳闸线圈，所以 它也称为出口继电器。中间继电器也属于机电式有或无继电器，其文字符号采用KM。 供电系统中常用的DZ-10系列中间继电器的内部结构如图所示。当其线圈通电时，衔铁被 快速吸向电磁铁，从而使触点切换。当线圈断电时，继电器就快速释放衔铁，触点全部返回 起始位置。 这种快吸快放的电磁式中间继电器的内部接线和图形符号，如图6-12所示。中间继 电器的图形符号

15、在GB/T4728中也未直接给出，这里的图形符号也是编者根据GB/T4728 规定的派生原则派生的28，也得到广泛的认同。中间继电器的线圈符号就采用 GB/T4728中机电式有或无继电器的“快速（快吸快放）继电器”的线圈符号。 DZ-10系列中间继电器的内部接线和图形符号 a)DZ-15型 b)DZ-16型 c)DZ-17型 d)图形符号 六、感应式电流继电器 在工厂供电系统中，广泛采用感应式电流继电器来作过电流保护兼电流速 断保护，因为感应式电流继电器兼有上述电磁式电流继电器、时间继电器、信 号继电器和中间继电器的功能，从而可大大简化继电保护装置。而且感应式电 流继电器组成的保护装置采用交流

16、操作，可降低投资，因此它在中小工厂变配 电所中应用非常普遍。 供电系统中常用的GL-10、20系列感应式电流继电器的内部结构如图6-13所示。这 种继电器由两组元件构成：一组为感应元件，另一组为电磁元件。感应式元件主要包 括线圈1、带短路环3的电磁铁2及装在可偏转的框架6上的转动铝盘4。电磁元件主要 包括线圈1、电磁铁2和衔铁15。线圈1和电磁铁2是两组元件共用的。 GL-10、20系列感应式电流继电器的内部结构 1-线圈；2-电磁铁；3-短路环；4-铝盘；5-钢片；6-铝框架；7-调节弹簧；8-制动永久磁铁；9- 扇形齿轮；10-蜗杆；11-扁杆；12-继电器触点；13- 时限调节螺杆； 1

17、4-速断电流调节螺钉；15-衔铁；16-动作电流调节插销 由于1、2 与IKA成正比，而 为常数， 因此 铝盘4在转矩M1作用下转动后，铝盘切割永久 磁铁8的磁通，在铝盘上感应出涡流，涡流又与 永久磁铁磁通作用，产生一个与M1反向的制动力 矩M2，它与铝盘转速n成正比， 当线圈1有电流 通过时，电磁铁2在短路环3的 作用下，产生相位一前一后的两个磁通1和2，穿 过铝盘4。这时作用于铝盘上的转矩为 式中为1与2之间的相位差。上式通常称为感应 式机构的基本转矩方程。 感应式电流继电器的转矩M1 和制动力矩M2 1-线圈；2-电磁铁；3-短路环； 4-铝盘；5-钢片；6-铝框架； 7-调节弹簧；8-

18、制动永久磁铁 感应式电流继电器的工作原理。 KA I （6-24） 11 2sin M 即 （6-26） 2 Mn 2 1KA MI （6-25） )sin(tIi m 当铝盘转速n增大到某一值时，M1=M2，这时铝盘匀速转动。 继电器的铝盘在上述M1和M2的同时作用下，铝盘受力有使框架6绕轴顺时针方向偏转的趋 势，但受到弹簧7的阻力。 当继电器线圈的电流增大到继电器的动作电流值Iop 时，铝盘受到的力也增大到可克服 弹簧阻力的程度，这时铝盘带动框架前偏使蜗杆10与扇形齿轮9啮合，这就叫做继电器动作。 由于铝盘继续转动，使扇形齿轮沿着蜗杆上升，最后使触点12切换，同时使信号牌（图6-13 上未

19、绘出）掉下，从外壳上的观察孔可看到红色或白色的指示，表示继电器已经动作。 感应式电流继电器的动作特性曲线 abc感应元件的反时限特性 bbd电磁元件的速断特性 继电器线圈中的电流越大，铝盘转动越快，扇形齿轮沿蜗杆上升的速度也越快，因此动 作时间也越短，这也就是感应式电流继电器的“反时限（或反比延时）特性”，如图6-15所 示曲线abc，这一动作特性是其感应元件产生的。 d c a b 10 b 0 nqb 1 动作时间动作时间t 动作电流倍数动作电流倍数n 当继电器线圈进一步增大到整定的速断电流Iqb时，电磁铁2 （参看图6-13）瞬时将衔铁15吸下，使触点12瞬时切换，同时也 使信号牌掉下。

20、很明显，电磁元件的作用又使感应式电流继电器 兼有“电流速断特性”，如图6-15所示bbd曲线。因此该电磁 元件又称为电流速断元件。图6-15所示动作特性曲线上对应于开 始速断时间的动作电流倍数，称为速断电流倍数，即 速断电流Iop的含义，是指继电器线圈中的使电流速断元件动 作的最小电流。GL-10、20系列电流继电器的速断电流倍 数 。 qb I （6-27） q b q b o p I n I 2 8 qb n 感应式电流继电器的这种有一定限度的反时限动作特性，称为“有限反时限特性”。 继电器的动作电流（亦称整定电流）Iop ，可利用插销16（见图6-13）以改变线圈匝 数来进行级进调节，也可利用调节弹簧7 的拉