只能由供给，由于1：的来源少了，故只有输入电流I:减到更小后，绯电器才能返回 这就使得I*·1<1a:·,K。<1。由以上分析可见，反馈电流2的大小和T,饱和的深 度是影响返回系数的主要因素。 6)回路中其它元件的作用。-：极管D的作用是当a点呈现正电位时，：受反电压， 其反向电阳值∞，可以避免在继电器动作以前执行回路对格流滤波回路的负载产华影 响、D6为当a点出现很大的负电位时，对T,起保护作用，以免b-e极间在很大的反向电 生作用下被击穿。为了更有效地保护T:,常常在其b-极间再并联个：极管，其方向和 D。相反，以限制b-e极上的反电压。此外C,为抗干扰电容，用以防止来自输入端的负干扰 脉冲引起继电器误动作， *3.集成电路型过电沃维电器 集成电路型过电流继电器的构成框图如图2-4（口）所示，加入继电器的电流经中河变 流器LB和电阻R，变换成集成电路运算放大器所需的信号电压。为消除暂态过程中非 周期分量及各种请波分量的影响、并同时考虑继电器应快速动作、快速返回的要求，一般 都采用一个品质因数Q-0.8~1,5、放大倍数Kr1、中心角频率=1001用十5H 工频)的带通有源滤波器。为了克服半导体：极管本身电压降以及非线性特性的影响，采 用了由运算放大器构成的全波整流回路。在比较回路中设置有调节起动电流的分回路和 一个固定的门坎电压，并利用开环运算放大器进行比较、因此具有很高的灵敏度.为提高 动作的可靠性，防止干扰信号引起的误动作，故考虑了必须使整流后电压的瞬时值在门坎 电乐U,以上的持续时间>2~3ms时，才能动作于输出。在全波整流的条件下，这种输 出信号每隔10ms发出一次，因此还需要一个脉冲展宽为12ms的回路，将此输出信号展成 连续的长信号输出。符合动作条件时，回路中各点输出电压的被形如图24() 所示。 在全波整流之后、没有像通常那样采用滤波回路和单稳态触发器（如图23所示的品 体管型继电器)是为了提高动作速度，缩短返回时间和简化电路的接线，同时还能做到继 电器的返回系数器1。 用集成运算放大器和CMOS门电路构成的电流继电器框图中各元件的具体电路、参见 本书附录三。以后同此，凡是由框图构成的各种集成电路型继电器，均不再另加说 明。 二、电流速断保折 根据对继电保护速动性的要求，保护装置动作切除故障的时间，必须满足系统稳定和 保证重要用户供电可靠性。在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上总是越快越好。 因此、在各种电气元件上，应力求装设快速动作的继电保护。对于仅反应于电流增大而瞬 时动作的电流保护，称为电流速断保护。 以图2~5所示的网络接线为例，假定在每条线路上均装有电流速断保护，测当线路4 B上发生故障时，希望保护2能瞬时动作，而当线路B-C上故降时，希望保护】能瞬时动 号所标内容为非基本内容，可供教学参考及学自学便用。以后本书所有马的含义相同，不刻说明 13
袭回回回图四 (al (ma) A ((ms) 图2-4集成电路型过电流继电器 《4》构成限图(b)各点输出电压故形 ⊙4一 作，它们的保护范围最好能达到本线 路全长的100%。但是这种愿望是否能 实现，需要作具体分析。 以保护2为例，当本线路末端d 点短路时，希望速断保护2能够瞬时 动作切除故障，而当相邻线路B-C的 始端（习惯上又称为出口处）d:点知 路时，按照选择性的要求，速断保护 2就不应该动作，因为该处的故障应 图2-5电流速断保护动作特性的分析 由速断保护1动作切除。但是实际上， d点和d:点短路时，从保护2安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的，因此，希塑d 点短路时速断保护2能动作，而d2点短路时又不动作的要求就不可能同时得到满足，同样 地，保护I也无法区别d,和d点的短路。 为解决这个矛盾可以有两种办法，通常都是优先保证动作的选择性，即从保护装置起 动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时不起动，在继电保护技术中，这又称为按躲 开下一条线路出口处短路的条件整定。另一种办法就是在个别情况下，当快速切除放障是 14
首要条件时，就采用无选择性的速断保护、而以自动重合闸来纠止这种无选样件动作，对 此我书]将在第五章里再进行分析。以下只讲有选择性的电流速断保护 对反应于电流升高而动作的电流速断保护而言，能使该保护装胃起动的最小电流值称 为保护装置的起动电流，以：表示，显然必须当实际的短路电流1：>1：时，侏护装置才 能起动。保护装置的起动值：，是用电力系统一一次侧的参数表水的，它所代表的意 义是：当在被保护线路的一次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置就 能够起动。 现在来分析电流速断保护的整定计算原则。根据电力系统短路的分析，当电源电势 定时，短路电流的大小决定于短路点和电源之间的总阻抗Z:,三相短路电流可表下为 (2-9) 式中 E 一系统等效电源的相电势， 短路点至保护安装处之间的阻抗 Z5一保护安装处到系统等数电源之间的阳抗 在一定的系统运行方式下，E。和Z:等于带数.此时1：将随Z:的增大而减小，因此可 以经计算后绘出1。=∫()的变化曲线.如图2所示。当系统运行方式及放障类型改变时， /:都将随之变化。对每-·套保护装置来讲，通过该保护装眉的短路电流为最大的方式，本 书中称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的方式，则称为系统最小运行方式对不 同安装地点的保护装咒，应根据网络接线的实际情况选取其最大和最小运行方式 在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，而在最小运行方式 下两相短路时、则短路电流为最小，这两种情况下知路电流的变化如图25中的曲线！和 所示。 为了保证电流速断保护动作的选择性、对保护1来讲，其起动电流1：1必须整定得 大于4点短路时，可能出现的最大短路电流。，即在鼓大运行方式下变电所C母线上三相规 路时的电流1dm· 亦即 1行：1之1d,,ma 210) 引入可靠系数0K=1.2-1.3,则上式即可写为 'd Kt ld.r.m 211) 对保护2来讲，按照同样的源则，其起动电流应整定得大于d点短路时的最大短路电 流18m,即 1d:,2=K'《1d,B,ma 4212) 。引入年系数的原用：是由于停论计素：实际情况之间有在有定约无州，即公效考要实际上在合的名种成上的 电器的 时动作的保护还悦考患非南分使总电带大
起动电流与Z:无关，所以在图2-5上是直线，它与曲线I和Ⅱ各有一个交点。在交点 以前短路时，由于短路电流大于起动电流，保护装置都能动作。而在交点以后短路时、由 于短路电流小于起动电流，保护将不能起动，由此可见，有选择性的电流速断保护不可能 保护线路的全长 因此、速断保护对被保护线路内部故障的反应能力（即灵敏性），只能用保护范的 大小来衡量，此保护范围通常用线路全长的百分数来表示。由图25可见，当系统为最大 运行方式时，电流速断的保护范围为最大，当出现其它运行方式或两相短路时、速断的保 护范图都要减小，而当出现系统最小运行方式下的两相短路时，电流速断的保护范围为最 小。一般情况下，应按这种运行方式和故障类型来校验其保护范围。 电流速断保护的单相原理接线如图2-6所示、电流继电器接于电流互感器LH的·次 侧、它动作后起动中间继电器，其触点闭合后，经串联信号继电器而接通断路器的跳闸线 圈TQ.使断路器跳闸削。接线中采用中间继电器的原因是 (】）电流继电器的触点容绿比较小，不能直接接通跳闸线圈TQ,因此，应先起动中 间继电器，然后再由中间继电器的触点（容量大）去跳闸： 〔2）当线路上装有管型避需器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间， 以防止符型避雷器放电时引起速断保护误动作 ⊙ 图2-6电流速斯保护的单相 图2-？系统运行方式变化对电流 原理接线图 速断保护的影响 电流速断保护的主要优点是简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用。它的缺点 是不可能保护线路的全长，并且保护范直接受系统运行方式变化的影响 当系统运行方式变化很大，或者披保护线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护 范围，因而不能采用，例如： (1)如图2-7所示为系统运行方式变化很大的情况，当保护2电流速断按最大运行 方式下保护选择性的条件整定以后，在最小运行方式下就没有保护范围： ·老器电时湘当工发生 作干肤解。但当科雷器被完电以导，线路即恢复正常 的动作时间躲开是雷器的战电时间。一般故电时间能特坡到 4一0.f,固比。利用延时0.6、(08作的中闯蝶电器即可满是这一要求。 16
(2)如图28所示为被保护线路长短不同的情况，当线路较长时，其始端和末端短 路电流的差别较大，因而短路电流变化曲线比较陡，保护范围比较大，如图2-8《)所示。 而当线路短时，由于短路电流曲线变化平缓、速断保护的整定值在考虑了可靠系数以后， 其保护范周将很小其至等于零，如图28(b)所示。 但在个别情况下，有选择性的电流速断也可以保护线路的全长，例如当电网的终端线 路上采用线路~变压器组的接线方式时，如图29所示，由于线路和变压器可以看成是一个 元件，因此，速断保护就可以按照躲开变爪器低压侧线路出口处d,点的短路来整定，由于 变压器的阻抗一殷较大，因此，山点的短路电流就大为 减小，这样整定之后，电流速断就可以保护线路AB的 ⊙ 之 全长，并能保护变压器的一部分 三、限时电流速断保护 ds- 由于有选择性的电流速断不能保护本线路的全长， 因此可考虑增加一段新的保护，用来切除本线路上速断 范围以外的故障，同时也能作为速断的后备，这就是限 时电流速断保护。对这个新设保护的要求，首先是在任 ⊙4 何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏性， 其次是在满足上述要求的前提下，力求其有最小的动作 时限。正是由于它能以较小的时限快速切除全线路范围 以内的故障，因此，称之为限时电流速断保护。 1,工作原理和整定计算的基本原则 由于要求限时速断保护必须保护本线路的全长，因 (A) 此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当图2~8被保护线路长短不同时、对 下一条线路出口处发生短路时，它就要起动，在这种情 电流速断保护的影响 《a)长线路：(b)短线府 况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带 有一定的时限，此时限的大小与其延伸的范围有关。为了使这一时限尽量缩短，照例都是 首先考虑使它的保护范围不超出下“条线路速断保护的范围，而动作时限则比下一条线路 的速断保护高出一个时间阶段，此时间阶段以：表示。 现以图2-10的保护2为例，来说明限时电流速断保护的整定方法。 设保护1装有电流速断，其起动电流按(2-11)式计算后为：，它与短路电流变 化曲线的交点M即为保户1电流速断的保护范围，当在此点发生短路时，短路电流即 为1'。：，速断保护刚好能动作。根据以上分析，保护2的限时电流速断不应超 出保护1电流速断的范围，因此在单侧电源供电的情况下，它的起动电流就应该 整定为 /gz.12Ig:, (213) 在上式中能否选取两个电流相等？如果选取的相等、就意味着保护2限时速断的保护范围 正好和保护1速断保护的范围相重合，这在理想的情况下虽是可以的，但是在实践中是不