保护继电器的种类_工作原理_应用特点

不可否认，像继电器这样的电动开关在通过独立的低功率信号控制电路方面起着关键作用。一开始，继电器被用作长途电报电路中的信号中继器，之后广泛用于早期计算机和电话交换机中以实现逻辑操作。

目前已经有不同类型的继电器用于不同的应用，每种类型的继电器都根据要求使用。在本文中，小编介绍其中一种类型，即保护继电器的种类、工作原理和应用特点等相关内容。

基本概念

保护继电器是用于检测故障一种开关设备，并开始断路器操作以分离系统的故障元件，它们是独立的紧凑型设备，通过不断测量故障和正常情况下不同的电量来检测电路内发生的异常情况。在故障条件下，电气量可能会发生变化，例如电流、电压、相角和频率等。其示意图如下所示：

工作原理

一旦在系统中检测到故障，保护继电器用于保护设备，就会找到故障位置，然后将跳闸信号提供给断路器。保护继电器是根据电磁吸引和电磁感应这两个原理进行工作。

电磁吸引继电器仅适用于交流和直流两种电源，它将线圈吸引到电磁铁极，这种类型的继电器瞬间工作并且不会延迟。电磁感应继电器仅在交流电源上工作并且它利用感应电机产生扭矩，因此它们经常像方向继电器一样用于保护电力系统以及基于高速开关操作的应用。

主要类型

保护继电器有多种类型可供选择，可根据要求使用，下面简单整理一些比较常见的类型。

1、过电流继电器

过电流继电器通过电流工作，也有可能会通过电流启动。该继电器包括一个启动值，一旦电流的测量值和数量超过该启动值，该继电器就会被激活。

这些继电器有瞬时和延时两种类型，这两种继电器通常在一个容器中提供，不过都可以被相似值的电流激活；但是，可以通过更改输入中的抽头设置来单独调整它们的单独拾取值。

过电流继电器并不昂贵，因此用于低压电路以及特定的高压系统应用。过电继电器的主要缺点是，它可能会选取波动电流以及附近区域内的故障电流。

2、机电继电器

机电继电器是最早的继电器，但至今仍在许多领域使用。一旦向其提供控制信号，该继电器仅使用由电磁线圈产生的磁场来工作。机电继电器将电压和电流转换为电力、磁力和扭矩，以抵抗继电器内的弹簧应变。继电器内电磁线圈上的弹簧应变和抽头是用户设置继电器的主要过程。

3、定向继电器

定向继电器由特定方向的电流激活，它可以检测驱动电流和参考电流之间的变化。该继电器与过电流继电器等其它继电器组合使用，以提高保护继电器系统的容量和选择性。该继电器仅对驱动电流和参考电流之间的相位角变化做出反应，称为极化量。

4、距离继电器

距离继电器用于区分正常和故障操作条件，还可以区分特定区域内和系统不同元件内的故障。距离继电器不适用于特定范围的阻抗拾取值，一旦阻抗测量值低或等于首选的拾取阻抗值，该继电器就会启动。

在该继电器中，电压和电流等参数相互平衡，并且该继电器对电压和电流比做出反应，电压和电流比是从继电器位置到目的点的传输线阻抗。该阻抗用于确定通过传输线的距离，因此称为距离继电器。这些继电器有不同的类型，如电抗、姆欧和阻抗继电器。

5、先导继电器

先导继电器用于确定故障是在保护线路内部还是外部。如果故障是受保护线路的内部故障，则线路端子处的所有断路器(CB) 都会以最大速度跳闸。类似地，如果故障在受保护线路的外部，则断路器跳闸被阻止。有三种类型的先导继电器，分别是有线、电力线载波和微波纵联。

6、差动继电器

差动保护继电器只是通过对比进入和离开电流大小以及值之间的主要差异来工作。如果差值高于拾取值，则系统可能分离，并触发断路器电路（CB）。

应用电路

保护继电器用于通过在正常和故障条件下不断测量不同的电量来检测电路内的异常情况。在故障条件下可能变化的电量是：电流、电压、相位角和频率。下面显示了一个典型的保护继电器电路，它可以分为三个部分，具体如下：

• 电路的第一部分是CT的初级绕组，也称为电流互感器。该CT与待保护的输电线路串联。
• 第二部分包括电流互感器的次级绕组、断路器和继电器的操作线圈。
• 电路的最后一部分是跳闸电路，可以是AC/DC。所以它主要包括电源、断路器跳闸线圈和继电器的固定触点。

一旦传输线上的“F”点发生短路，传输线内的电流将增加到一个巨大的值。因此，这会导致大电流流过继电器线圈，并通过简单地闭合其触点来使保护继电器起作用。

因此，它会关闭CB的跳闸电路并使CB断开并将故障段与系统分离。因此，通过这种方式，该保护继电器可确保电路设备的安全性，使其免受系统断开和典型工作的影响。

ANSI代码

在电力系统设计中，ANSI代码指示保护装置支持的功能，如继电器/断路器。一旦发生电气故障，这些设备只会保护电气系统和组件免受伤害。ANSI代码在识别基于中压的微处理器设备功能方面非常有用，下面列出了保护继电器的ANSI代码。

1、电流功能的保护

• ANSI 50/51表示相位过电流。
• ANSI 50N/51N（或）50G/51G表示接地故障。
• ANSI 50BF表示断路器故障。
• ANSI 46表示不平衡或负序。
• ANSI 49 RMS表示热过载。

• ANSI 67表示方向相过电流。
• ANSI 67N/67NC表示定向接地故障。

• ANSI 32P表示定向有源功率。
• ANSI 320/40表示定向无功功率。

• ANSI 37表示相欠流。
• ANSI 48/51LR/14表示锁定转子或极端启动时间。
• ANSI 66表示每小时启动次数。
• ANSI 50V/51V表示电压/抑制过电流。
• ANSI 26/63表示布赫兹/恒温器。
• ANSI 38/49T表示温度监测。

• ANSI 27D表示正序欠压。
• ANSI 27R表示剩余电压。
• ANSI 27表示欠压。
• ANSI 59表示过压。
• ANSI 59N表示中性电压的位移。
• ANSI 47表示负序过电压。

• ANSI 81H 表示过频。
• ANSI 81L 表示频率不足。
• ANSI 81R 表示频率变化率。
• ANSI 81R 表示频率变化率。

保护测试

在当前的电力系统中，保护继电器起着关键作用，因此必须随时检查其可靠运行。因此，这些继电器应在其生命周期内进行测试。此外，需要进行正常的继电器测试，以确保维持正确的操作。如果不定期对保护继电器进行测试，可能会发生电气故障并导致设备损坏和对工人的伤害。

继电保护测试分为三种类型，分别是基准测试、调试测试和维护测试，具体如下。

1、基准测试；执行此测试是为了测试继电器本身，并确保其与设计一致。这避免了在项目的后期阶段发生的更昂贵和耗时的麻烦。

2、调试测试；设计电气系统后，调试保护继电器包括检查较大的系统是否按预期工作。因此，例如，一旦保护继电器连接到开关设备，它就应该按预期工作，并响应互锁和其他复制条件。

3、维护测试；一旦进行了维护测试，则假定整个设计目的，但是，应针对保护继电器的安全进行操作。除特定故障外，该继电器无法注意到系统特性的变化，如网络负载随时间的变化。因此，这些长期变化可能需要重新编程保护继电器，以确保维持预期的那样运行。

在进行保护继电器测试时，根据测试类型，需要经常测试许多参数，例如继电器的外观检查、连接部件、断路器 (CB) 的开合、保护功能、逻辑功能、保护继电器二进制和模拟输入和输出，一次注入，绝缘电阻测试和二次注入测试。

优缺点

保护继电器的优点包括以下内容：

• 可以连续监测不同的参数，如电流、电压、功率和频率。
• 通过隔离缺陷部分提高系统稳定性。
• 该继电器可立即清除错误，从而减少损坏。
• 检测系统中的故障和故障部分。
• 降低了火灾风险。
• 提供电气安全并在系统上工作时保护人员。
• 提高了系统的性能、稳定性和可靠性。
• 操作非常快，而且复位也非常快。
• 可用于交流和直流等电源。
• 安全可靠、坚固、而且是紧凑的。

保护继电器的缺点包括以下几点内容：

• 保护继电器无法避免电力系统内的故障，因此，该继电器在电力系统监控上花费了更多时间。
• 需要定期维护以及测试不是静态继电器。
• 由于元件老化、污染和灰尘，会简单地影响该继电器的操作，从而导致误跳闸。

主要应用

保护继电器的应用包括以下几点内容：

• 用于提供电气保护。
• 在其早期阶段检测到问题并显着减少或消除对设备的损坏。
• 该继电器装置主要设计用于在发现故障时使CB（断路器）跳闸。
• 该继电器像检测装置一样工作，因此它可以检测故障，知道其位置，最后向断路器提供跳闸信号。
• TA 是一种开关设备，用于检测故障并开始断路器操作以将故障元件与系统分离。
• 对于高压和中压保护以及过流到复杂的距离保护非常有帮助。

总结

以上就是关于保护继电器的工作原理、主要类型以及应用特点等内容，为了使保护继电器正常高效率的工作，它必须具有速度、选择性、可靠性、简单性、灵敏度、经济性等这些性能。