常用保护继电器

常用电气保护继电器

1、电气继电器的作用和分类

电气继电器是继电保护系统的基本组成单元，当输入继电器的电气物理量达到一定数值时，继电器就动作，从而通过执行元件完成信号发送或动作于跳闸。

电气继电器种类很多，按照其结构原理，可以分为电磁型、感应型、磁电型、整流型、极化型、半导体型等；按照继电器反映的物理量的性质来分，又可以分为电流、电压、功率方向、阻抗、周波继电器；按照继电器反映的电气量的升降来分，还可以分为过量继电器和欠量继电器，如过电流继电器和欠电压继电器。

2、电气继电器的表示图形及符号

在电气控制原理图中，继电器及其动作触点都需要应用某种特定的符号或图形来表示，以示不同，如下说明。

2.1、常用电气继电器的表示图形：

在新规定中，电气继电器的文字符号都是以大写英文字母“K”为第一个字母，其后的字母是表征该种继电器用途的英文词汇的第一个字母的大写形式。如电流继电器以“KA”表示，其中的“A”即表示“Ampere”。

说明：1、继电器；

2、继电器触点和线圈引出线；

3、电流继电器；

4、电压继电器；

5、时间继电器；

6、中间继电器；

7、信号继电器；

8、差动继电器；

9、瓦斯继电器

2.2、常用继电器触点的表示符号：

说明：1、动合触点（常开）； 7、延时闭合的动断触点（常开）；

2、动断触点（常闭）； 8、延时开启的动断触点（常闭）；

3、切换触点； 9、延时闭合和开启的动断触点（常闭）；

4、延时闭合的动合触点（常开）； 10、需要人工复归的动合触点（常闭）；

5、延时返回的动合触点（常开）； 11、需要人工复归的动断触点（常闭）。

6、延时闭合和返回的动合触点（常开）；

3、常用电气继电器简介

3.1、电磁型电流继电器

电磁型继电器多应用于定时限的过电流保护和电流速断保护中，归于DL型电流继电器系列。其动作原理是：当交流电流通过继电器线圈时，在线圈铁芯中产生一个交变磁通，对继电器的可动舌片产生一个电磁吸引的转动力矩，由弹簧作成的游丝同时产生一个与电磁力矩相反的力矩起阻尼作用。当线圈中电流增加，使转动力矩大于弹簧的反作用力矩时，可动舌片便沿顺时针方向转动，使其带动触点桥也转动，动静触点闭合，继电器动作。当电流减小时，电磁转动力矩减小，在弹簧的反作用力矩作用下，可动舌片返回，动静触点分离，继电器从动作状态返回到原始状态。

能够使过流继电器开始动作的最小电流称为电流继电器的动作电流。而当继电器动作后，均匀减小电流，使继电器可动触点返回到原始状态的最大电流即继电器的返回电流。返回电流除以动作电流所得到的比值，就是继电器的返回系数。

对于过电流继电器而言，由于动作电流总是大于返回电流，所以返回系数总是小于1。一般情况下，过电流继电器的返回系数要求在0.85～0.90之间。如果返回系数小于0.85则认为不合格，如果大于0.90，则有可能造成继电器动作后动触点与静触点的接触压力不够，需要进行调整。

定时限过流继电器的线圈一般由两个组成，通过改变其线圈的串联或并联方式，可以改变继电器的动作电流，线圈的具体连接方式，根据继电器的整定值与继电器动作电流的调整范围而定。

3.2、电磁型电压继电器

电磁型电压继电器的结构与电流继电器相似，型号为DJ型，其铁芯上的线圈为电压线圈。电压继电器有过电压继电器和低电压继电器之分。低电压继电器的动作电压是指在继电器线圈上承受额定电

压后，逐渐降低电压，继电器开始动作时的最高电压，而其返回电压是指继电器动作后，电压逐渐升高，继电器可动触点返回初始状态的最低电压。

过电压继电器的返回系数一般也要求在0.85～0.90之间，低电压继电器的返回系数都大于1.0，但一般要求不大于1.2。

3.3、GL系列感应型过电流继电器

GL型过电流继电器既有反时限特性的感应元件，又有电磁速断元件，触点容量大，不需要时间继电器和中间继电器的配合即可实现过流保护与速断保护。这种继电器在交流操作的保护装置中应用很广。

3.3.1、GL型过流继电器的感应元件

GL型过流继电器的感应元件带有反时限特性，所以它的动作时间与电流的大小有很大关系，线圈中通过电流越大，继电器动作时间越短。

GL型过流继电器的感应元件的组成有：电流线圈、铁芯、衔铁杠杆、铅制圆盘、永久性制动磁铁、可动方框、扇形齿轮、蜗母轮杆、时间调节杆、拉力弹簧、返回系数调节钢片和触点等。当电流线圈中有电流通过时，铁芯中就产生一个磁通穿过铅制圆盘，然后分成两个磁束，一个通过短路环，一个不通过短路环，从而最终使圆盘产生一个转动力矩，通过理论计算可以得出，圆盘的转动力矩与线圈中通过电流的平方成正比，电流越大，圆盘转动速度越快。当圆盘转速超过弹簧拉力时，可动方框向外移动，使扇形齿轮啮合蜗母轮上升，最后扇形轮得挑杆挑起衔铁杠杆，衔铁动作，触点闭合。

GL型过流继电器的感应元件的动作时间可以通过改变扇形齿轮的起始位置来实现，也就是通过调整时间螺杆来控制。

GL-11、12型继电器的返回系数一般要求不小于0.85，GL-13～16型继电器的返回系数要求不小于0.8。

GL型继电器圆盘的始动电流一般为感应元件启动电流的20%～30%，不应大于40%。

3.3.2、GL型过流继电器的电磁速断元件

GL型继电器的电磁速断元件由与感应部分共用的电流线圈、铁芯、衔铁杠杆、触点等元件和独有的可动衔铁、磁分路组成。

GL型继电器的电磁速断元件的可动衔铁左侧装有衔铁杠杆，由于左端比右端重，左端下垂，右端张开，如果线圈中流过足够大的电流，达到速断部分的启动电流，则电磁吸力就会使可动衔铁沿顺时针方向吸合，促使触点动作。借助可动衔铁右侧的短路环，可以促使可动衔铁顺时针方向吸合，还可以消除交流电磁力因周期性过零所引起的振动现象。

通过调节速断旋钮，从而改变可动衔铁右侧端部与主铁芯之间的空气间隙大小，可以调整GL型继

电器电磁速断部分的启动电流。

GL型继电器电磁速断部分的动作电流，一般宜整定为2～8倍的感应元件动作电流。

3.4、电磁型时间继电器

电磁型时间继电器在继电器保护装置中可以建立所需要的时限。在直流回路中应使用DS-110型时间继电器，在交流回路中则应使用DS-120、DSJ-10型继电器，这是根据继电器的励磁线圈允许承受的电压性质决定的。

电磁型时间继电器得工作原理是：当时间继电器的励磁线圈得电后，继电器衔铁瞬时被吸住，因此放松了吸附在衔铁上得轴柄，在其主弹簧得作用下，扇形齿轮开始转动，带动其他齿轮以至使主齿轮转动，从而最终使钟表机构断续运动。当断电后，由于受返回弹簧的作用，继电器的衔铁与曲柄瞬时返回原先位置。

将继电器固定触点沿刻度盘来回移动，可以改变动、静触点的角度关系，实现继电器动作时限的整定。

时间继电器的线圈一般只允许短时通电，只有在其线圈回路中串入一个附加电阻，线圈才可以长时间承受电压。加装了附加电阻的时间继电器，都会在其型号中加入一个后缀“C”，如DS-110C型继电器。

3.5、电磁型中间继电器

在继电保护装置中，为了扩大触点容量或数量，往往会用到中间继电器。一些带延时性能的中间继电器的应用，还可以实现触点闭合或断开时带有微量延时；某些带自保持性能的中间继电器，还能够满足继电保护装置的一些特殊需要，如常规继电保护装置中必需的防跳性能。

中间继电器工作原理极其简单，当其线圈受电后，电磁铁产生电磁力，吸合衔铁，带动继电器触点闭合或断开，继电器断电后，则依靠反作用弹簧的拉力使触点返回。

带有延时性能的中间继电器，其线圈铁芯上都套有若干片状铜制短路环，这些短路环在继电器线圈磁通发生变化时，就会产生短路电流阻止线圈磁通变化，从而使继电器获得动作延时，如DZS-100系列继电器。

对于中间继电器，要使其具有自保持功能，一般需要其不仅要有一个电压型启动线圈，还要有一到两个电流型自保持线圈，如DZB-100系列中间继电器。

3.6、电磁型信号继电器

电磁型信号继电器的结构和原理都比较简单，当有电流通过继电器线圈时，衔铁在电磁力作用下开始吸合，信号牌因其自身重量下落，带动触点闭合，使外电路接通，发出相应声光信号，同时信号牌落下。断电后，手动操作复归按钮，信号牌恢复。

3.7、瓦斯继电器

瓦斯继电器是油浸式电力变压器的重要保护装置之一，当变压器油箱内发生轻微的短路等故障时，因电弧的产生，绝缘油分解产生气体，绝缘材料分解产生气体的原因还可能是变压器部件局部过热等现象，这些气体聚集在继电器上部，迫使继电器内油面下降，造成开口油杯的自身重量与其内部的油重之合超过平衡重锤的重量，油杯下降，带动永久磁铁使干簧继电器触点闭合，发出的就是轻瓦斯信号。如果变压器内发生严重故障，大量气体的产生造成箱体内压力显著增大，于是有油流迅速流向油枕，油流冲动挡板，挡板运动到某一限定位置时，永久磁铁促使干簧触点闭合，完成跳闸回路的接通，即重瓦斯保护跳闸。

3.8、差动继电器

差动保护是变压器、发电机和母线非常重要的主保护之一，简单的说，差动保护就是采用比较被保护设备两端的电流，正常时，两端电流一进一出相互抵消，而被保护设备内部发生短路等故障时，两电流同时流入设备内部，启动保护继电器，差动继电器出口使开关跳闸，起到保护变压器等设备的作用。

由于目前的大中型变压器、发电机组等的差动保护多采用以单片机为主核心的综合保护继电器，这里对常规差动继电器的主要组件及其基本功能仅做最简单介绍。

在常规差动保护装置中，BCH-2、DCD-2型继电器应用较为广泛，现在以此为例说明。BCH-2、DCD-2型差动继电器主要组成部件有：执行元件（DL型电流继电器）和速饱和变流器。速饱和变流器由三柱型硅钢片成“山”字形交错叠成，中间柱的截面比两边柱的截面大。差动绕组和两个平衡绕组以相同绕向绕在中间柱上，与二次执行元件连接的二次线圈绕在中间柱上，两短路绕组分别绕在中间柱和左边柱上。

差动绕组只有在被保护区域内部故障时，才有短路电流通过，继电器迅速动作切除故障，正常情况下，差动绕组中只有不平衡电流通过，由于平衡绕组的作用，不平衡电流被消除到最小程度。

平衡绕组正常状态下补偿因变压器各侧互感器变比不能完全配合造成的不平衡电流，提高了继电器的可靠性。当被保护区域内部故障时，流过平衡绕组内的电流产生的磁通与差动绕组内电流产生的磁通方向一致，使保护装置的灵敏度得到提高。

两个短路绕组匝数不同，中间柱上的短路绕组匝数为左边柱上绕组的两倍。这两个短路绕组在被保护区域出现短路或励磁涌流时，可以使其获得非周期性分量的助磁使铁芯饱和，减小误动可能性。

除去二次线圈以外的所有速饱和变流器绕组，都有一定数量的抽头，利用这些抽头，可以平衡绕组的匝数，使速饱和变流器的磁化力达到平衡。

3.9、数字型综合保护继电器

近些年以来，数字式综合型电气保护继电器在电气装置的继电保护系统中应用越来越广。这种类型的继电器以微处理器做各硬件的设计平台，做继电器的核心元件，其控制完全实现数字化，采样回路采用高精度电流、电压互感器检测信号。所以，这种继电器与常规继电器比较，它的精度高，功能强，操作简单，体积小，重量轻等优点。通过其应用软件的编程，可以很轻松完成常规继电器不能、或很难完成的工作，如除保护信号、保护跳闸以外的遥测、遥信等功能，还可以直接和微机连网。

数字型综合继电器主要由处理器、采样电路、输出电路、数模转换电路等组成。其保护等工作原理与常规继电器基本相同，这里无须赘述。

4、继电器的检验

4.1、电气继电器的性能要求及一般性检验

4.1.1、继电保护装置对电气继电器的性能要求

电气继电器作为继电保护系统的基本单元与核心装置，必须同时具备灵敏性、可靠性、快速性与选择性等特点。这些特点缺少一项，都会引起继电保护系统的动作不正确或不可靠。

4.1.2、电气继电器的一般性检查

4.1.2.1、应用干净布或毛刷擦拭继电器外壳，检查玻璃罩是否完好，外壳与底座结合是否牢固，外部接线端钮是否齐全完好，有铅封的继电器铅封是否完好。

4.1.2.2、清洁继电器内部，灰尘驱除先应用吹风机等进行，再用干燥、洁净的布擦拭。

4.1.2.3、检查继电器触点及各支持螺丝、螺母是否松动，做紧固处理。已经用红漆等做标记的不得随意处理。

4.1.2.4、检查继电器各元件状态是否正常，元件位置是否正确。螺旋弹簧的平面必须与轴心严格垂直，弹簧层间无接触摩擦。

4.2、电气继电器的校验和调整

4.2.1、电气继电器的一般性校验和调整项目

4.2.1.1、应用兆欧表测试继电器的导电部分和附近金属部分的绝缘电阻，如电磁铁和线圈间的绝缘、触点对线圈的绝缘、触点之间的绝缘、线圈之间的绝缘等，对于电子元气件，注意测试绝缘时采取隔离措施。以上各项绝缘电阻一般不应低于10MΩ，如果绝缘偏低，必须检查处理。

4.2.1.2、应用万用表检查各线圈的导通情况，保证线圈良好。

4.2.1.3、如果继电器允许，其线圈和触点应该经受1min工频2000V交流耐压试验，试验过程没有放电现象为合格。

4.2.1.4、检查继电器可动部分与其它的衔接情况，如圆盘转动时有无阻碍及圆盘平面与其中心轴是否垂直，扇形齿轮与其它齿轮啮合是否合适等。

4.2.1.5、检查继电器触点，处理其污损部位。

4.2.1.6、检查继电器可动部分在动作过程中是否平稳、均匀、灵活，对其进行细致的校正处理。

4.2.2、常用常规继电器的现场检验

常规电气继电器种类繁多，结构形式多样，但其基本检验方法有很多相似之处，只不过根据其工作原理及特殊结构需要对检验方法进行一些增、删，以下仅以最常见的DL 型电磁式电流继电器和GL 型感应式电流继电器为例简单介绍。

4.2.2.1、DL 型电磁式电流继电器的现场检验

（1）DL 型继电器动作电流和返回电流的检验

按右下图完成试验接线，合上电源开关K ，调节自耦调压器TA ，缓慢均匀地增加继电器线圈输入电流，直至继电器动作，指示灯发亮，记下此时输入电流值，即继电器动作电流。逐渐降低电流，使继电器触点返回到原先状态，此时测得的最

大电流就是继电器的返回电流。继电器的动

作电流及返回电流宜取三次测量的平均值做

最终结果。如果检验电磁型电压继电器，测

试方法同检验电流继电器一致，只是将电流

表换为电压表，并省却变流器，直接给继电

器线圈输入电压。

（2）DL 型电流继电器时间特性的检验

直接给出1.2倍的继电器动作电流输入继电器线圈，同时开始计时，继电器动作后通过继电器触点断开计时电路停止计时，测得的时间即继电器的动作时间。

4.2.2.2、GL 型感应过电流继电器的现场检验

（1）GL 型过电流继电器圆盘始动电流的检验

校验接线如图所示，合上开关K ，调节

调压器缓慢均匀的给继电器线圈增大输入电

流，继电器圆盘刚好开始转动时记取的最小

电流即为始动电流。GL 型继电器的始动电流

一般为继电器额定电流的20%～30%，不应超

过其额定电流的40%。

（2）GL 型过电流继电器动作电流与返回电流的检验

通过以上电路给继电器线圈施加电流，当电流均匀增大到蜗杆与扇形齿轮刚好啮合时，记取此时～～

的电流值就是继电器的动作电流。在触点即将闭合时开始缓慢均匀减小电流，观察扇形齿轮与蜗杆，二者刚刚离开时的电流即继电器的返回电流，计算继电器返回系数应该在085～0.90之间。

（3）GL型过电流继电器感应元件的时间特性检验

将GL型过流继电器的速断元件限定调节螺丝放到最大位置，根据继电器的动作电流定值选择插销板上的插销孔，固定插销螺栓，从1.1倍的感应元件动作电流开始，到1.1倍的速断电流值之间，选取适当的位置，分别测取其动作时间，绘制时间特性曲线。

（4）GL型继电器速断元件的校验

GL型继电器的速断元件校验前，先计算出继电器速断电流的0.9～1.1倍电流值，调整电流发生器使其空载电流在这两者之间，然后应用这个电流对继电器进行3～5次冲击，再反复给继电器线圈施加这一电流，通过反复调整速断元件调节螺丝，直至继电器在这一电流下能可靠完成速断动作。最后以⒈1倍的速断电流值冲击继电器，继电器应在15毫秒内动作。

4.2.3、综合保护继电器现场检验项目

4.2.3.1、接线端子绝缘检查

只有在必须时才可进行此项检查，应用1000V兆欧表或按设备要求的电压等级选择兆欧表进行，检查时必须使保护设备的弱电模件与端子完全脱离。

4.2.3.2、操作回路测试

正确接入保护电源及操作电源，检查装置的各项显示应正确，进行手动试合、试跳主开关，相应的显示应无误。

4.2.3.3、测量精度效验

按设计及设备说明依次在设备的各个模拟量输入端子输入相应的电流或电压值，观察设备显示的各电流、电压值，如显示值与输入值不附，调精度系数或调电位器使精度满足要求。

4.2.3.4、保护逻辑功能检验

投退各保护，给装置输入相应的模拟量逐项检验各保护的可靠性、准确性，然后应用专用的检验设备对装置的保护逻辑进行综合检验，检查其各级保护的先后主备选择性。

4.2.3.5、动作整定值校验

在断路器合闸位，在已按要求输入定值的前提下，对每项保护分开做单项跳闸试验，注意在每项试验前将其余保护退出，以避免相互限制。