第五章 功率继电器检验与调试文档格式.docx
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当二者相等时为边界条件。
〖请看图片XX26，+48mm。
55mm，Y〗
图5.1.2LFG-2型负序电功率继电器相量图
图5.1.2为构成负序功率继电器在电压复平面上的相量关系，图中可见在动作边界上a点满足
｜I2Z+KU2｜=｜I2Z-KU2｜
式中U2——负序电压；
I2——负序电流。
检验项目及要求
（1）一般性检查见第一篇检验通则。
（2）额定参数：
交流电流5A，1A，交流电压100V，50Hz。
（3）极化继电器动作电流和返回系数检验：
要求动作电流不大于06mA，返回系数不小于0
5，触点间隙不小于02mm。
（4）负序电流滤过器的检验：
在对负序电流滤过器I
U、I
V、IW三相通入三相正序电流5A，其负序电流滤过
器输出不平衡电压不大于05V。
（5）负序电压滤过器的检验：
对负序电压滤过器L1、L2、L3三相加入三相正序电压100V，其
负序电压滤过器输出不平衡电压不大于05V。
（6）平衡检验：
当模拟二相短路时，通入相电流之差等于额定电流，将短路二相电压端子短
接加入线电压87V，继电器的灵敏角-15°
±
5°
。
（7）灵敏度检验：
在灵敏角下及035倍额定电流下，继电器的负序线电压动作值不大于5
2V，返回系数不小于045。
（8）瞬变检验：
当模拟两相短路时，将两相电压端子短接，加入线电压87V，突加或切除10
倍额定相电流时，继电器应无短时动作现象。
检验与调试
1极化继电器的调整
极化继电器两线圈串联时（②、③短接，④为正极性），要求动作电流不大于06mA，返回系
数不小于05，触点间隙不小于02mm。
如调整止档螺钉达不到要求时，可通过移动瓷座位
置及改变极靴间隙来达到。
2负序电流滤过器的检验
图5.1.3为负序电流滤过器的检验接线。
图中，将③、⑦、B11、B15端子互相短接
，将图5.1.1中
XB1打开，在⑤、⑨端子通入I
VW，其值等于32倍额定电流，用交流电压表测得TA-5与TL-5之间的电压。
然后在①
、③端子通入I（其值等于额定电流），这时电压表读数应与前者相同，如
不相同则可调整电阻R1使二者相等。
〖请看图片XX27，+72mm。
86mm，BP#〗图5.1.3负序功率继电器滤过器
的检验接线图
3负序电压滤过器的检查
图5.1.1中，将②、④端子短接，将XB2打开，在②、⑥端子加入电压100V，则R3+R4上的电压应为866V，C1上的电压应为50V，即
U（R3+R4）/UC1=3
如达不到要求，则可调整电阻R4，再将短接线改为②、⑥端子，在②、④端子加入电压100V
，则R5+R6上的电压应为50V，C2上的电压应为86
6V，即
UC2/U（R5+R6）=
3
如达不到要求则可调整电阻R6。
4平衡调整
图5.1.1中，将XB1、XB2接通，将②、④、⑥端子分别通过10Ω电阻短接，
在⑤、⑨端通入2倍额
定电流IVW=2I，在极化继
电器二端（即a、b点）接入25
V直流电压表，该电压应为0。
如达不到0，则可调整电位器R2使其达到0，然后将电流
回路开路，将②、⑥端子短接，在②、④端子加电压87V，在极化继电器两端a、b点的电压
应有不大于1V的制动电压（b点为正极性）。
5潜动检验
检查电流及电压潜动，要求无电流潜动，允许电压有不大于1V的反潜。
6灵敏角的检查
要求在模拟二相故障时灵敏角为-15°
图5.1.4为灵敏角检查接线。
〖请看图片XX28，+65mm。
120mm，BP#〗
图5.1.4LFG-2型负序功率继电器灵敏角检查
R——可调电阻，10A；
PA——交流电流表，002级；
TA1—电流互感器，20A；
TA——变流器，2000VA；
TR——调压器，0～240V；
PV——交流电压表，150V；
BP——移相器
模拟L2、L3两相故障。
将④、⑥端子短接，在④、②端子加电压87V，在⑤、⑨端子通入IVW=5A，转动移相器，求出二个动作角度θ1及
θ2，则灵敏角
φM=θ1+θ22
，要求θM=-15°
；
用类似方法模
拟L1、L2相故障及L3、L1相故障，灵敏角应在要求范围内。
如发现各相灵敏角均偏大或偏小
，则可改变C3电容量，即在C3电容上再并联另一
电容以增加电容量
，或在C3电容上串联一电阻以减少电容量，从而使灵敏角符合要求。
7电压动作值及返回系数的检查
要求负序动作电压不大于3V，返回系数不小于045。
图5.1.11中，在⑤、⑨端子通入035倍额定电流，将④、⑥端子短接，在④、②端子缓缓
加入
电压，角度在灵敏角下，看动作电压及返回电压，要求动作电压不大于52
V，
返回系数不小于045。
如返回系数过小，则应检查极化继电器的动作电流及返回系数。
8瞬变方向性检查
模拟反向出口处故障，继电器应可靠不动作。
图5.1.1中，将灵敏角反向180°
将④、⑥端子短接，在④、②端子加入电压87V，在⑤、⑨
端子突然加入与切除10倍额定电流时，继电器应无短时动作现象。
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第二节LFG-3型负序功率方向继电器
LFG-3型负序功率方向继电器可作为发电机匝间短路保护闭锁元件，用来保证LY-3型100Hz电
压继电器的选择性，防止外部相间短路时误动作，同时也可以兼作自耦变压器、线路保护的
负序方向元件。
LFG-3型继电器原理接线如图5.2.1所示。
〖请看图片XX29，+70mm。
112mm，BP#〗
图5.2.1LFG-3型负序方向继电器原理接线图
继电器按整流式原理构成，由负序电流滤过器、负序电压滤过器、相敏回路、出口执行元件
几部分组成。
图5.2.1中，负序电流滤过器由变流器1TA和2TA、电容器C1、电位器RP1、电阻R1所组成。
图
5.2.2为
负序电流滤过器的原理图及相量图。
在输入三相正序电流时，从相量图可知，当调整UR=UC时，则Umn=0，正序时无输
出。
在输入三相负序电流时，由于U·
R与
U·
C大小相等，方向相反，所以有
U
mn输出，U·
mn=U·
C-
R=2U·
C=-2
R，滤过器有输出，其输出电压的大小正比于负
序
电流。
在输入零序电流时，由于U相绕组匝数NU是
零相绕组匝数
N0的3倍，而零序电流IU0=
IV0=
IW0=1/3（3I0）=I0，U相零序电流经U相绕
组进入N0，V、W相零序电流经V相、W相绕组进入N0，由于
I·
A0和3I·
0方向相反，因此，IU0·
N
U-3I
0N0=I
0（3N0）-3
I0N0=0，零序电流在1TA一次
绕组完全抵消；
在2TA中，I
V0和IW0大小相等、方向相反，也完全抵消
，
因此在负序电流滤过器二次绕组输出为零，即Um
n=0。
〖请看图片XX30，+85mm。
113mm，BP#〗
图5.2.2负序电流滤过器的原理图及相量图
（a）负序电流滤过器原理接线图；
（b）正序电流相量图；
（c）负序电流相量图
负序电压滤过器原理图及相量图见图5.3.3。
由图5.2.3（a）可见，负序电压滤过器由电容器
C
3、C4，电阻R2、R3、R4、R5及变压器T所构成。
假定（R
2+R3
）=3X3，（R4+R5）=13X4，那么当输入
三相正序电压时，从
图5.3.3相量图可知，输出电压U·
mn=0；
在输入三
相负序电压时，从相量图可知，输出电压为15倍负序线电压；
当通入零序电压时，由于
〖请看图片XX31，+54mm。
130mm，BP#〗
图5.2.3负序电压滤过器原理图及相量图
（a）负序电压滤过器原理图；
（b）正序电压相量图；
（c）负序电压相量图
零序电压是同相，滤过器接在线电压上，因此不会有零序电压。
负序电压滤过器的输出通过变压器T接至出口执行回路。
出口执行回路由双半波整流回路和
极化继电器所构成。
双半波整流回路为典型的相位比较回路，在负序正方向故障时，使整流
输出电压大于制动电压，出口元件能动作，反之不动作。
负序功率方向闭锁元件在匝间保护中作为闭锁元件，当发电机内部发生短路时，负序功率的
方向与发电机外部短路的负序功率的方向是不同的，因而可以用负序功率方向来区分是内部故障还是外部故障，保证匝间保护动作的选择性。
又由于在发电机正常运行时，送出是正序
功率，对负序没有影响，因此负序方向闭锁元件的灵敏度可以做得比较高。
（1）一般性检验见第一篇检验通则。
交流电流5A，交流电压100V，频率50Hz。
（3）极化继电器检验。
（4）负序电压滤过器的检验。
（5）负序电流滤过器的检验。
（6）动作区和最大灵敏角的检验：
动作区大于140°
最大灵敏角-105°
10°
（7）灵敏度的检验：
在最大灵敏角下，当负序电流不小于0.25A时，最小负序动作电压不大
于0.6V。
（8）动作时间的检验：
在最大灵敏角下，在02倍额定电流，3倍以上的负序动作时，动作
时间不大于30ms。
1极化继电器检验
当两线圈串联时，极化继电器动作电流≤04mA，间隙≥02mm。
〖请看图片XX32，+90mm。
118mm，BP#〗
图5.2.4LFG-3型负序功率方向继电器试验接线图
〖请看图片XX33，+45mm。
50mm，Y#〗
图5.2.5模拟两相短路时的动作区和灵敏角位置图
L——电感；
C——电容
LFG-3型负序功率方向继电器试验接线图见图5.2.4。
打开图5.2.1中的连接片1XB、2XB
，从端子①
、③通入5A、50Hz电流时，测量电容器C1上的电压，获得U
C1。
从端
子⑤、B11通入433A电流，端子⑦、⑨短接，测量电阻R1与RP1上
的电压
UR应等于U
C1，随后从端子①、⑤、B11加入5A三
相正序电流，此时端子③、⑦、⑨短接，真空管电压表测量不平衡电压应小于15V。
如不
符，可调整RP1使之满足要求。
3负序电压滤过器的检验
图5.2.1中，打开连接片3XB、4XB，从端子②、④通入100V、50Hz电压时，
用真空管电
压表测量C3和R2+R3上的电压，UC3=50V，U
R2+R3=866V，如不符，可调节R3。
同样当从端子④、⑥通入100V、50Hz电压时，测量C4
和R4
+R5上的电压，UC4=866V，
UR4+R5=50V
如不符，可调节R5。
最后在端子②、④、⑥加入三相正序100V、50Hz电压，在3XB、4XB处
测量滤过器不平衡电压应小于1V。
如不合格，应按上述步骤重新调整。
4动作区和最大灵敏角的检验
接通连接片1XB、2XB、3XB、4XB，采用模拟L1L2、L2L3、L3L1相间短路方法，分别从端子①
、⑤通入5A、50Hz电流，③、⑦短接，⑥、②加入866V、50Hz电压，②、④短接（模拟L1L
2相短路）；
同理⑤、B11通入电流，⑦、⑥短接，②、⑥加入电压，④、⑥短接（模拟L2
L
3相短路）；
B11、①通入电流，③、⑨短接，④、⑥加入电压，②、⑥短接（模拟L3L1相
短路）。
在三种短路情况下，所测量的动作区φ≥140°
，最
大灵敏角φm=-15°
（相当于负序量最大灵敏角φm=-105°
）模拟两相短路时的动作区和灵敏角位
置，见图5.2.5。
5最小负序动作电压及最小负序动作电流的检验
在最大灵敏角下，当负序电压为U2=18V（相当于
加入正序电压54V）时，测量
最小负序动作电流小于025A（相当于通入正序电流0433A）；
同样当通入负序电流为075
A（相当于通入正序电流13A）时，测量负序最小动作电压应小于06V（相当于加入正序电压
18V）。
6动作时间的检验
在最大灵敏角下，施加02倍负序额定电流，3倍负序动作电压下，继电器动断触点打开时
间应小于30ms。
第三节GG-11型、GG-12型功率继电器
GG-11型和GG-12型功率继电器，用于电力系统方向保护中作为电力方向元件。
GG-11
型用于相间短路保护，GG-12型用于中性点直接接地系统中的接地保护
继电器作成单相四极感应圆筒式，其磁系统如图5.3.1所示。
继电器的铁芯是带4个磁极的方形铁芯，在4个磁极之间置有圆铁芯柱（带有切面），在磁极和
圆铁芯柱之间，置有铝制圆筒（图5.3.2）。
圆筒绕垂直转轴所旋转的角度被限制器限制在5°
～10°
继电器的反作用转矩由弹簧形成。
松开上轴承附近的两个螺丝可以改变弹簧支杆的位置来调节弹簧的拉力。
〖请看图片XX34，+55mm。
54mm，BP#〗
图5.3.1继电器磁系统1——铝制圆筒；
2——铁芯；
3——圆铁芯柱；
4——电流线圈；
5——电压线圈
可动系统的底座为一块固定在铁芯下部的厚铜板（图5.3.3），厚铜板上面安装圆铁芯柱，下
轴承又固定在圆铁芯柱下面。
继电器有一副动合触点，动触点固定在转轴的绝缘套上。
动触点为圆柱形。
动、静触点相互垂直。
静触点的电木底座固定在平台上，平台上有椭圆形
的小孔，供移动电木底座以调节动、静触点间的距离和相遇角度。
〖请看图片XX35，+35mm。
图5.3.2继电器的铝制圆筒图5.3.3继电器的圆铁芯柱
1——限制器；
2——可动系统；
3——绝缘套；
1——圆铁芯柱；
2——圆柱切面；
4——铝制圆筒；
5——转轴
3——可动系统的底座；
4——下轴承
在铁芯的轭上安装4个串联的电压线圈，在磁极上安装两个串联的电流线圈（图5.3.1）。
与所有的感应型继电器一样，该型继电器的动作转矩T
op的表示式为
Top=KΦ
uΦisinφ
（1）
式中K——比例系数；
Φu——电压线圈中电流
I
u产生的磁通；
Φi——电流线圈中电流Ii产生的磁通；
φ——Φ·
u和Φ·
i相量间的夹角。
在铁芯不饱和的情况下，Φi与Ii成正比，Φu与
Iu成正比。
如果忽略铁芯中的有效损失，则Φ·
i与I·
i同相位，Φ·
u与I·
u同相位。
继电器的相量图如图5.3.4所示。
〖请看图片XX36，+40mm。
45mm，Y#〗图5.3.4继电器相量图
电流I·
u落后于加到继电器电
压端子上的电压
u的角度为γ（即继
电器电压回路阻抗角）。
为了从动作
转矩表示式中明显地看出保护安装处的电流和电压间的相角φr与继电器特性的关系，式
（1）可以改写成
Top=K′U
u
Iisin（γ-φr）
（2）
式中K′——比例系数；
Uu——加到继电器电压端子上的电压；
Ii——通入继电器内的电流；
γ——继电器电压回路阻抗角；
φr——I·
i落后U·
u的角度。
γ角通常用其余角δ来表示，即γ=90°
-δ，则式
（2）又可
写成
Iicos（φr+
δ）（3）
如果cos（φr+δ）=1，则
式（3）有最大值。
换言之，当co
s（φr+δ）=1，即φr
=-δ时，要使继电器动作所需的电功率Uu
Ii最小，此时的φr=-
δ称为继电器的最大灵敏角。
如图5.3.7（a）所示GG-11型继电器的电压线圈回路中串有附加电阻，这是为了改变最大灵
敏
角用的。
当电压接在端子⑦、⑧上时（附加电阻不用），继电器的动作转矩T
op为
Iicos（φr+30
°
）（4）
与式（4）相对应的继电器角度特性如图5.3.5（a）所示。
具有这种动作转矩的继电器，在保护
装置接线中应按30°
或60°
接线。
当电压接在端子①、⑧上时（带附加电阻），继电器的动作转矩TOP为
TOP=K′U
Iicos（φr+45
）（5）
〖请看图片XX37，+50mm。
90mm，BP#〗
图5.3.5GG-11型继电器角度特性（a）无附加电阻；
（b）有附加电阻
与式（5）相对应的继电器角度特性如图5.3.5（b）所示。
具有这种动作转矩的继电器在保护装
置接线中应按90°
接线（即U·
B
C/I·
A，U·
CA/
B，U·
AB/I·
C）。
GG-12型继电器（图5.3.4）与GG-11型继电器的唯一区别在于它的电压回路中有电容和电阻，
其
动作转矩表示式与式
（2）相同。
由于该种继电器电压回路的阻抗角为γ=-20°
，且以端子⑦
为正极性端子（GG-11型电压回路正极性端子为⑧），所以动作转矩表示式为
Iisin（φr-20
）（6）
当（φr+20°
）=90°
，即sin（φr+20°
）=1时，继电器有最大动作转矩，故继电器的最大灵
敏角在电流I·
i落后电压U·
u的相角为φr=70°
处。
图5.3.6为GG-12型继电器的角度特性。
继电器的内部接线如图5.3.7所示。
〖请看图片XX38，+40mm。
图5.3.6GG-12型图5.3.7继电器内部接线图继电
器角度特性
（a）GG-11型；
（b）GG-12型
检验项目及要求
（一）一般性检验
机械部分检查时还应注意：
（1）圆筒转动应灵活，圆筒和磁极的间隙应均匀，圆筒纵向活动范围应为02～05mm；
（2）弹簧平面与继电器转轴应垂直，弹簧层间距离应均匀；
（3）动、静触点间距离为15～20mm，其相遇角α=50°
～
60°
动触点应在静触点端部的
10～20mm处接触，接触后的共同行程约为1mm，静触点弹片要垂直，只有在动作终了时
才和限制片接触。
（二）潜动试验
在弹簧完全放松状态下进行潜动试验。
当电流线圈开路，由电压线圈加电压110V（电压潜动试验）时，及电压线圈短路，由电流线圈
加电流5A至30A或加入保护安装处反向最大故障电流（电流潜动试验）时，继电器的可动系统
不应转动（如不能完全消除潜动时，可允许有不大于20°
的反向潜动）。
定期检验时，只有在可动系统经过解体检修时才进行潜动试验。
（三）动作区和最大灵敏角度检验
在额定电流和电压下，动作区应略小于180°
最大灵敏角与制造厂规定值（GG-11型为-30°
或-45°
GG-12型为70°
）相差不应超过±
（四）动作功率检验
在最大灵敏角下（或与最大灵敏角相差不超过±
20°
），通入继电器的电流为5A时，继电器的
最小动作功率应符合下述要求：
GG-11型继电器在最大灵敏角为-30°
时不大于13VA；
GG-11型继电器在最大灵敏角为-45°
时不大于25VA；
GG-12型继电器在最大灵敏角为70°
时不大于20VA；
（五）触点动作情况检查
在最大灵敏角（或与最大灵敏角相差不超过±
）下，当突然通入或断开1000VA的反向功率
时，可动系统不应有严重的抖动而使触点有瞬时接通现象。
说明：
在进行定期检查时，可只作第
（一）、
（二）、（四）、（五）项。
（一）机械部分调整
1触点部分调整
触点工作的可靠性在相当大的程度上决定于触点的相遇角度（图5.3.8中的α角）
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