第6章工厂供电系统的过电流保护杨.ppt

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1、工厂供电系统的过电流保护工厂供电系统的过电流保护 五、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合 四、低压断路器的选择与校验 三、低压断路器过电流保护灵敏度的检验 二、低压断路器脱扣器的选择和整定 一、低压断路器在低压配电系统中的配置第三节第三节 低压断路器保护低压断路器保护 五、前后熔断器之间的选择性配合 四、熔断器的选择与校验 三、熔断器保护灵敏度的检验 二、熔断器熔体电流的选择 一、熔断器在供电系统中的配置第二节第二节 熔断器保护熔断器保护 二、对保护装置的基本要求 一、过电流保护的类型和任务第一节第一节 过电流保护的任务和要求过电流保护的任务和要求 七、线路的过负荷保护 六

2、、有选择性的单相接地保护 五、电流速断保护 四、带时限的过电流保护 三、继电保护装置的操作方式 二、继电保护装置的接线方式 一、概 述第五节第五节 工厂高压线路的继电保护工厂高压线路的继电保护 六、感应式电流继电器 五、电磁式中间继电器 四、电磁式信号继电器 三、电磁式时间继电器 二、电磁式电流继电器和电压继电器 一、概 述第四节第四节 常用的保护继电器常用的保护继电器 三、晶体管定时限过电流保护电路（示例）二、晶体管继电保护的组成 一、概 述第八节第八节 晶体管继电保护晶体管继电保护 三、高压电动机的单相接地保护 二、高压电动机的相间短路保护和过负荷保护 一、概 述第七节第七节 高压电动机的

3、继电保护高压电动机的继电保护 六、变压器的瓦斯保护 五、变压器的差动保护 四、变压器的过电流保护、电流速断保护和过负荷保护 三、变压器低压侧的单相短路保护 二、变压器低压侧短路时换算到高压侧的穿越电流值 一、概 述第六节第六节 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护 三、微机保护的软件 习习 题题 复习思考题复习思考题 二、微机保护的硬件 一、概 述第九节第九节 微机继电保护简介微机继电保护简介 第一节 过电流保护的任务和要求 一、过电流保护的类型和任务 为了保证工厂供电系统安全可靠地运行，以防过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，因此在工厂供电系统中装设有不同类型的过电流保护装置。工厂供电

4、系统的过电流保护装置有：熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。熔断器保护适用于高低压供电系统。由于其简单、经济，所以在供电系统中应用广泛。但是其断流能力较小，选择性较差，且其熔体熔断后要进行更换，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠性较高的场合不宜采用。低压断路器保护又称低压自动开关保护，适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供电系统中。继电保护适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供电系统中。熔断器保护和低压断路器保护都能在过负荷和短路时动作，断开电路，以切除过负荷特别是短路故障部分，而使系统的其他部分保持正常运行。但熔断器通常主要用于短路保护，而低压断路器有

5、的还可在失电压或欠电压时动作。继电保护装置在过负荷时动作，一般只发出报警信号，引起值班人员注意，以便及时处理；而在短路时，就要使相应的高压断路器跳闸，将短路故障部分切除。二、对保护装置的基本要求 供电系统对保护装置有下列基本要求：(1)选择性 当供电系统发生故障时，要求最靠近故障点的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍能正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。如果供电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作，而离故障点远的前一级保护装置动作，这就叫做“失去选择性”。(2)速动性 为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，要求保护装

6、置尽快动作，切除故障。(3)可靠性 保护装置在应该动作时，就应该动作，而不应拒动作；而在不应该动作时，就不应误动作。保护装置的可靠程度，与保护装置的元器件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。(4)灵敏度 它是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。灵敏度用保护装置在保护区内电力系统最小运行方式时【1】的最小短路电流 与保护装置一次动作电流Iop.1的比值来表示，这一比值就称为保护装置的灵敏系数或灵敏度即 在GB50062-1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范中，对

7、各种继电保护的灵敏度（灵敏系数）都有规定，这将在后面讲述各种保护时分别介绍。以上四项基本要求对一个具体的保护装置来说，不一定都是同等重要的，而往往有所侧重。例如对电力变压器，由于它是供电系统中最关键的设备，因此对它的保护装置的灵敏度要求就比较高，而对一般电力线路的保护装置，灵敏度要求就可低一些，而对其选择性要求就较高。又如，在无法兼顾选择性和速动性的情况下，为了快速切除故障以保护某些关键设备，或者为了尽快恢复系统对某些重要负荷的供电，有时甚至牺牲选择性来保证速动性。（6-1）第二节 熔断器保护 一、熔断器在供电系统中的配置 熔断器在供电系统中的配置，应符合选择性保护的要求，即熔断器要配置得使故

8、障范围缩小到最低限度。此外应考虑经济性，即供电系统中配置的熔断器数量又要尽量少。图6-1是低压放射式配电系统中熔断器配置的一种合理方案示例，既可满足保护选择性的要求，配置的熔断器数量又较少。图中FU5用来保护电动机及其支线。当k-5处短路时，FU5熔断。其他FU4FU1均各有其主要保护对象。当k-4k-1中任一处短路时，对应的熔断器熔断，切除故障。图6-1 熔断器在低压配电系统中的合理配置示例 必须注意：低压配电系统中的PE线和PEN线上，不允许装设熔断器，以免PE线或PEN线因熔断器熔断而断路时，使所有接PE线或接PEN线的设备外壳带电，危及人身安全。二、熔断器熔体电流的选择 (一)保护电力

9、线路的熔断器熔体电流的选择 保护电力线路的熔断器熔体电流，应满足下列条件：(1)熔体额定电流应不小于线路的计算电流，以使熔体在线路正常运行时不致熔断，即（6-2）(2)熔体额定电流还应躲过线路的尖峰电流，即在线路出现正常尖峰电流（如电动机的启动电流）时熔体不致熔断，满足的条件是 （6-3）式中 K为小于1的系数。对供电给一台电动机的线路熔断器来说，K应根据熔断器的特性和电动机的启动情况决定：启动时间在3s以下（轻载启动），宜取K=0.250.35；启动时间在38s(重载启动)，宜取K=0.350.5；启动时间超过8s或频繁启动、反接制动，宜取K=0.50.6。对供电给多台电动机的线路熔断器来说

10、，此系数应视线路上容量最大的一台电动机的启动情况、线路尖峰电流与计算电流的比值及熔断器的特性而定，取为K=0.51；如果线路尖峰电流与计算电流的比值接近于1，则可取K=1。但必须说明，由于熔断器类型繁多，特性各异，因此上述有关计算系数K的统一取值方法不一定很恰当，故GB50055-1993通用用电设备配电设计规范规定：保护交流电动机的熔断器熔体额定电流“应大于电动机的额定电流，且其安秒特性曲线计及偏差后略高于电动机启动电流和启动时间的交点。当电动机频繁启动和制动时，熔体的额定电流应再加大12级。”(二)保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择 保护电力变压器的熔断器熔体额定电流 ，根据经验，应满足

11、下式要求：(3)熔断器保护还应与被保护的线路相配合，使之不致发生因过负荷和短路引起绝缘导线和电缆过热起燃而熔体不熔断的事故，因此熔断器熔体电流还应满足以下条件（6-4）式中 为绝缘导线和电缆的允许载流量；KOL 为绝缘导线和电缆的允许短时过负荷倍数。如果熔断器只作短路保护时，对明敷绝缘导线，取KOL=2.5。如果熔断器不只作短路保护，还要求作过负荷保护时，例如住宅建筑、重要仓库和公共建筑中的照明线路，有可能长时间过负荷的动力线路以及在可燃建筑物构架上明敷的有延燃性外层的绝缘导线线路等，则应取KOL=1；当A时，则应取KOL=0.85。对有爆炸性气体和粉尘的区域内的线路，应取KOL=0.8，。如

12、果按式（6-2）和式（6-3）两个条件选择的熔体电流不满足式（6-4）的配合要求，则应改选熔断器的型号规格，或适当加大导线或电缆的芯线截面。（6-5）式中 为变压器的一次绕组额定电流。上式考虑了下列几个因素：(1)熔断器熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流。前面讲过，油浸式变压器的正常过负荷可达20%30%，而在事故情况下变压器（含油浸式和干式）允许短时过负荷更多，但此时熔断器仍不应该熔断。(2)熔断器熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流。(3)熔断器熔体电流还要躲过变压器本身的励磁涌流。变压器的励磁涌流，又称空载合闸电流，是变压器在空载投入时或在外部故障被切除后突然

13、恢复电压时所产生的类似涌浪的一次侧电流，其最大值可达变压器额定一次电流的810倍。此电流有点象三相电路突然短路时所产生的短路全电流（参看图3-3），也要衰减，但衰减速度比短路全电流稍慢一些。显然，保护变压器的熔断器在变压器空载投入时或电压突然恢复时不能熔断，即其熔体电流必须躲过变压器的励磁涌流，否则将破坏供电系统的正常运行。(三)保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择 由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护电压互感器的RN2型等高压熔断器的熔体额定电流一般为0.5A。表表6-1 6 610kV10kV部分部分配配电变压电变压器配用的高器配用的高压压熔断器熔断器规规格格（单位：A）100/100

14、 100/7550/50 50/40 50/3010kV 200/150100/100 100/75 50/50 50/40 6kV RW4型 熔断器100/100 100/7550/50 50/40 50/3010kV 200/150100/100 75/75 75/5075/40 6kVRN1型 熔断器 58 46.2 36.5 29 23 18.2 14.410kV 96 76.8 60.5 48 38.4 30.2 246kV /A 1000 800 630 500 400 315 250变压器容量/kVA 注：表中熔断器规格“/”表示 ，单位均为A。三、熔断器保护灵敏度的检验 为了保

15、证熔断器在其保护区内发生短路故障时可靠地熔断。按规定，熔断器保护的灵敏度应满足下列条件：（6-6）式中 为熔断器保护线路末端在电力系统最小运行方式下的最小短路电流，对TN系统和TT系统为线路末端的单相短路电流或单相接地故障电流，对IT系统为线路末端的两相短路电流，对保护降压变压器的高压熔断器来说，为低压侧母线的两相短路电流折算到高压侧之值；为熔断器熔体的额定电流；K 为检验熔断器保护灵敏度的最小比值，按GB50054-1995低压配电设计规范规定，如表6-2所示。表表6-2 检验检验熔断器保熔断器保护护灵敏度的最小比灵敏度的最小比值值（据GB50054-1995）11 10 9 8 0.4 7

16、 6 5 5 4.5 5熔断时间 /s250500 8020040631632410熔体额定电流/A 注：表中K 值适用于符合IEC标准的一些新型熔断器如RT12、RT14、RT15、NT等型熔断器。对于老型号熔断器，可取K=47，即近似地按表中熔断时间为5s的熔断器取值。四、熔断器的选择与校验 选择熔断器时应满足下列条件：(1)熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。对于其额定电压是以最高工作电压来标注的高压熔断器，则其额定电压应不低于保护线路的最高电压。(2)熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体额定电流。(3)熔断器的类型应符合安装场所（户内或户外）及被保护设备对保护的技术要求。熔断

17、器还必须进行断流能力的校验：(1)对限流式熔断器，如RN1、RT0等，由于它们能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧，切除短路故障，因此在需满足条件（6-7）式中 为熔断器的最大分断电流；为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流有效值，在无限大容量系统中，。(2)对非限流式熔断器，如RM10、RW4等，由于它们不能在短路电流达到冲击值之前切除短路，因此必须满足条件（6-8）式中 为熔断器安装地点的三相短路冲击电流有效值。(3)对具有断流能力上下限的熔断器，如RW4型等跌开式熔断器，其断流能力的上限应满足以上式（6-8）的条件；而其断流能力的下限应满足以下条件：（6-9）式中 为熔断器的最小分断电流

18、；为熔断器保护线路末端的两相短路电流。(3)选择导线截面和钢管直径 按发热条件选择，查附录表23-3得A=10mm2的BLV型导线三根穿钢管（SC）时，相应地选穿线钢管为SC20mm。(2)校验熔断器的断流能力查附录表15-1，得RT0-100型熔断器的 。因此该熔断器的断流能力是满足要求的。校验机械强度，查附录表19知，穿管铝芯线的最小截面为2.5mm。现在A=10mm2，故满足机械强度要求。解：解：(1)选择熔断器及熔体的额定电流A又 A因此由附录表15-1，选RT0-100型熔断器，其熔体电流 A，而熔断器额定电流 A。例例6-1 有一台Y型电动机，其额定电压为380V，额定容量为18.

19、5kW，额定电流为35.5A，启动电流倍数为7。现拟采用BLV型导线穿焊接钢管敷设。该电动机采用RT0型熔断器作短路保护，短路电流 最大可达13kA。试选择熔断器及其熔体的额定电流，并选择导线截面和钢管直径。已知当地环境温度为30。(4)校验导线与熔断器保护的配合 假设该电动机安装在一般车间内，熔断器只作短路保护用，因此由式（6-4）知，导线与熔断器保护的配合要求是现在 A，而 ，因此满足配合要求。五、前后熔断器之间的选择性配合 前后熔断器之间的选择性配合，就是要求在线路发生故障时，靠近故障点的熔断器最先熔断，切除故障部分，而使系统的其他部分仍能正常运行。前后熔断器的选择性配合，宜按它们的保护

20、特性曲线（安秒特性曲线）进行检验。如图6-2a所示配电线路中假设支线WL2的首端k点发生三相短路，则三相短路电流Ik 要通过FU2和FU1。但是根据保护选择性的要求，应该是FU2的熔体首先熔断，切除故障线路WL2而FU1不熔断，干线WL1正常运行。不过熔体的实际熔断时间与其产品的标准保护特性曲线所查得的熔断时间可能有30%50%的偏差。从最不利的情况考虑，设k点短路时，FU1的实际熔断时间 t1比标准保护特性曲线查得的时间 t1小50%，即t1=0.5 t1；而FU2的实际熔断时间t2又比标准保护特性曲线查得的时间t2大50%，即t2=1.5 t2。这时由图6-2b可以看出，要保证前后两熔断器

21、FU1和FU2的保护选择性，必须满足的条件是t1t2，即0.5t11.5t2，因此保证前后熔断器保护选择性的条件为（6-10）图6-2 熔断器保护的选择性配合 a)熔断器在低压配电线路中的选择性配置 b)熔断器按保护特性曲线进行选择性校验 如果不用熔断器的保护特性曲线来检验选择性，则一般只有前一熔断器的熔体电流大于后一熔断器的熔体电流23级以上，才有可能保证其保护的选择性。解：解：用 A查附录表15-2的 A的曲线，得 。用 A查附录表14-2的 A的曲线，得 。由此可见，熔断器FU1与FU2之间能满足保护的选择性动作要求。例例 6-26-2 如图6-2a所示线路中，设FU1（采用RT0型）的

22、 A，FU2（采用RM10型）的 A。k点的三相短路电流 A。试检验熔断器FU1与FU2之间是否能实现保护的选择性配合。第三节 低压断路器保护 一、低压断路器在低压配电系统中的配置 低压断路器在低压配电系统中，通常有下列几种配置方式：(1)对于只装一台主变压器的变电所，由于高压侧装有高压隔离开关，因此低压侧可单独装设低压断路器作主开关，如图6-3a所示。图6-3 低压断路器常见的配置方式 a)适于一台主变压器的变电所 b)适于两台主变压器的变电所 c)适于低压配电出线 d)适于频繁操作的低压配电线路 e)适于断路器断流能力较小的低压配电线路 (2)对于装有两台主变压器的变电所，低压侧采用低压断

23、路器作主开关时，应在低压断路器与低压母线之间加装刀开关，以便检修变压器或低压断路器时隔离来自低压母线的反馈电源，确保人身安全，如图6-3b所示。(3)对于低压配电出线上装设的低压断路器，为保证检修低压出线和低压断路器的安全，应在低压断路器之前（低压母线侧）加装刀开关，如图6-3c所示。(4)对于频繁操作的低压配电线路，宜采用低压断路器与接触器配合的接线，如图6-3d所示。接触器用作频繁操作的控制，利用热继电器作过负荷保护，而低压断路器主要用作短路保护。(5)如果低压断路器的断流能力不足以断开电路的短路电流，则它可与熔断器或熔断器式刀开关配合使用，如图6-3e所示。利用熔断器作短路保护，而低压断

24、路器用于电路的通断控制和过负荷保护。二、低压断路器脱扣器的选择和整定 (一)低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择 过电流脱扣器的额定电流 应不小于线路的计算电流 ，即 （6-11）(二)低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定 1、瞬时过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器的动作电流 应躲过线路的尖峰电流 ，即 （6-12）式中 为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的万能式低压断路器（DW型），可取1.35;对动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式（DZ型），则宜取 22.5。动作电流，亦称整定电流 2.短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 短延时过电流脱扣器的动作电流应躲过线路短时

25、间出现的负荷尖峰电流 ，即 （6-13）式中 为可靠系数，一般取1.2。短延时过电流脱扣器的动作时间通常分0.2s、0.4s和0.6s三级，按前后保护装置保护选择性的要求来确定，应使前一级保护的动作时间比后一级保护的动作时间长一个时间级差 0.2s。3、长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 长延时过电流脱扣器主要用来保护过负荷，因此其动作电流 只需躲过线路的最大负荷电流即计算电流 ，即 （6-14）式中 为可靠系数，一般取1.1。长延时过电流脱扣器的动作时间，应躲过允许过负荷的持续时间。其动作特性通常是反时限的，即过负荷电流越大，其动作时间越短。一般动作时间为12h。4、过电流脱扣器与被

26、保护线路的配合要求 为了不致发生因过负荷或短路引起绝缘导线或电缆过热起燃而其低压断路器不跳闸的事故，低压断路器过电流脱扣器的动作电流还应满足条件 式中 为绝缘导线和电缆的允许载流量；为绝缘导线和电缆的允许过负荷倍数。对瞬时和短延时过电流脱扣器，一般取4.5;对长延时过电流脱扣器,可取1;对有爆炸性气体和粉尘区域内的线路,应取为0.8。如果不满足上述配合要求，则应改选脱扣器的动作电流，或者适当加大导线和电缆的线芯截面。（6-15）(三)低压断路器热脱扣器的选择和整定 1、热脱扣器额定电流的选择 热脱扣器的额定电流 应不小于线路的计算电流 ，即 （6-16）2、热脱扣器动作电流的整定 热脱扣器用于

27、过负荷保护，其动作电流按下式整定：（6-17）式中 Krel为可靠系数，一般取1.1，但宜通过实际运行试验进行检验。四、低压断路器的选择与校验 选择低压断路器时应满足下列条件：(1)低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。(2)低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器额定电流。(3)低压断路器的类型应符合其安装场所、保护性能及操作方式的要求，因此应同时选择其操作机构的型式。三、低压断路器过电流保护灵敏度的检验 为了保证低压断路器的瞬时或短延时过电流脱扣器在电力系统最小运行方式下在其保护区内发生最轻微的短路故障时也能可靠地动作，低压断路器保护的灵敏度必须满足下列条件：式中 为瞬时或短

28、延时过电流脱扣器的动作电流；为低压断路器所保护线路的末端在系统最小运行方式下的单相短路电流（对TN或TT系统）或两相短路电流（对IT系统）；K 为灵敏度的最小比值，一般取1.3。（6-18）(2)对动作时间在0.02s及以下的塑料外壳式断路器（DZ型），其极限分断电流 应不小于通过它的最大三相短路冲击电流 或 ，即 （6-20）或 （6-21）低压断路器还必须进行断流能力的校验：(1)对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型）其极限分断电流 应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值 ，即（6-19）(二)低压断路器与熔断器之间的选择性配合 要检验低压断路器与熔断器之间是否符合选择

29、性配合，也只有通过保护特性曲线。前一级低压断路器可按厂家提供的保护特性曲线考虑-30%-20%的负偏差，而后一级熔断器可按厂家提供的保护特性曲线考虑+30%+50%的正偏差。在这种情况下，如果两条曲线不重叠也不交叉，且前一级的曲线总在后一级的曲线之上，则前后两级保护可实现选择性动作，而且两条曲线之间间距越大，动作选择性越有保证。五、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合 (一)前后低压断路器之间的选择性配合 前后两低压断路器之间是否符合选择性配合，宜按其保护特性曲线进行检验，可按产品样本给出的保护特性曲线考虑20%30的偏差范围。如果在后一断路器出口发生三相短路时，前一断路器保

30、护动作时间在计入负偏差而后一断路器保护动作时间在计入正偏差的情况下，前一级的动作时间仍大于后一级的动作时间，则说明能满足选择性保护的要求。对于非重要负荷，前后保护电器之间允许无选择性动作。一般来说，要保证前后两低压断路器之间能选择性动作，前一级低压断路器宜采用带短延时的过电流脱扣器，后一级低压断路器则采用瞬时过电流脱扣器，而且动作电流也应是前一级大于后一级，至少前一级的动作电流不小于后一级动作电流的1.2倍，即（6-22）第四节 常用的保护继电器 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

31、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

32、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

33、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。图6-4 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

34、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”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。表表6-3 6-3 继电继电器器动动作原理代号作原理代号（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

35、D G 含 义代号含 义代号 表表6-4 6-4 继电继电器主要功能代号器主要功能代号（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，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。图6-5 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-

36、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 图6-6 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

37、，称为继电器的返回系数用Kre表示，即 （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

38、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。图6-7 DS-110、120系列时间继电器的内部结构

39、 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。图6-8 DS-110、120系列时间继电器的内部接线和图形符号 a)DS

40、-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

41、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

42、，从而接通信号回路，同时使信号牌复位。图6-9 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 图6-10 DX-11型信号继电器的内部接线和图形符号 a)内部接线 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/T4728.7-2

43、000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。图6-11 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、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

44、用的DZ-10系列中间继电器的内部结构如图6-11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。图6-12 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

45、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

46、组元件共用的。图6-13 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；14-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

47、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。图6-14 感应式电流继电器的转矩M1 和制动力矩M21-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 感应式电流继电器的工作原理可用图6-14来说明。（6-24）即 （6-26）（6-25）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

48、铝盘带动框架前偏（参看图6-13），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。图6-15 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。dcab10b0nqb1动作时间动作时间t动作电流倍数

49、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。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 。（6-27）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）Io

50、p，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 的拉力来进行平滑的细调。继电器的速断电流倍数 ，可利用螺钉14以改变衔铁15与电磁铁2之间的气隙来调节，气隙越大，越大。继电器感应元件的动作时间（亦称动作时限）是利用螺杆13（见图6-13）来改变扇形齿轮顶杆行程的起点，以使动作特性曲线上下移动。不过要注意，继电器动作时限调节螺杆的标度尺，是以“10倍动作电流的动作时间”来刻度的，也就是标度尺上所标示的动作时间是继电器线圈通过的电流为其整定的动作电流10倍时的动作时间。因此继电器实际的动作时间，与实际通过继电器线圈的电流大小有关，需从继电器的动作特性曲线上去查得