【正文】 作原理與電磁式電流繼電器基本相同。 電磁式電壓繼電器有過(guò)電壓和欠電壓兩大類，其中欠電壓繼電器在工廠供電系統(tǒng)應(yīng)用較多。由于欠電壓繼電器的返回電壓 Ure大于動(dòng)作電壓 UOP，所以其返回系數(shù) Kre1，一般為 1～。 DS系列電磁式時(shí)間繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 ，主要由電磁機(jī)構(gòu)和鐘表延時(shí)機(jī)構(gòu)兩部分組成，電磁機(jī)構(gòu)主要起鎖住和釋放鐘表延時(shí)機(jī)構(gòu)作用，鐘表延時(shí)機(jī)構(gòu)起準(zhǔn)確延時(shí)作用。 (4) 電磁式中間繼電器 中間繼電器的作用是為了擴(kuò)充保護(hù)裝置出口繼電器的接點(diǎn)數(shù)量和容量，也可以使觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)帶有不大的延時(shí)（ ～ s），或者通過(guò)繼電器的自保持以適應(yīng)保護(hù)裝置的需要。 (5) 電磁式信號(hào)繼電器 信號(hào)繼電器用于各保護(hù)裝置回路中，作為保護(hù)動(dòng)作的指示器。 DX系列信號(hào)繼電器的結(jié)構(gòu) 如圖 。當(dāng)繼電器線圈中有電流流過(guò)時(shí)，信號(hào)牌落下或凸出，指示信號(hào)繼電器掉牌。因此，信號(hào)繼電器須設(shè)計(jì)為手動(dòng)復(fù)歸式。實(shí)際使用時(shí)，一般采用電流型信號(hào)繼電器。反映電流突然增大使繼電器動(dòng)作而構(gòu)成的保護(hù)裝置稱為過(guò)電流保護(hù)，主要包括帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)。電壓保護(hù)一般很少單獨(dú)采用，多數(shù)情況下是與電流保護(hù)配合使用，例如低電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)。它是用三臺(tái)電流互感器與三只繼電器對(duì)應(yīng)連接的，這樣，不論發(fā)生任何類型的短路故障，流過(guò)繼電器線圈中的電流 U、 V、W總是與電流互感器一次 U、 V、 W電流成比例。在各種短路時(shí)電流相量 如圖 （ b）、（ c）、（ d）所示 。 為了表征流入繼電器的電流 IKA與電流互感器二次側(cè)電流 ITA之間的關(guān)系，在這里引入接線系數(shù)KW的概念。 2．兩相不完全星形接線 兩相不完全星形接線方式又稱兩相兩繼電器式接線， 如圖 。與三相完全星形接線方式的差別是在 V相上沒(méi)有裝電流互感器和繼電器。因此，該接線方式不能用于單相接地保護(hù)裝置，適用于 6～ 10 kV中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中作為相間短路保護(hù)裝置的接線。 兩相電流差接線方式又稱兩相一繼電器式接線， 如圖 （ a）所示 。正常工作時(shí)，流入繼電器的電流 IKA為 |IKA|=|IUIW|=√3IU=√3IW 即流入繼電器的電流是 U相和 W相電流的相量差，其數(shù)值是電流互感器二次電流的 √ 3倍。發(fā)生各種類型的相間短路時(shí)，短路電流的相量 如圖 （ b）、（ c）、（ d）所示 。 (1) 發(fā)生三相短路時(shí)，流入繼電器 KA的電流IKA是 ITA的 √ 3倍，即 K（ 3） W=√3。 ，所以IKA是 ITA的 2倍，即 K(U,W)W=2。 從以上電流互感器三種基本接線方式分析可知，采用三相完全星形接線的保護(hù)裝置可以反映各種短路故障，其缺點(diǎn)是需要三個(gè)電流互感器與三個(gè)繼電器，因而不夠經(jīng)濟(jì)。（ b） 三相短路 。 （ d） U相接地短路 圖 不完全星形接線 圖 兩相電流差接線及各種短路時(shí)電流相量圖 （ a） 接線電路圖 。 （ c） U、 V兩相短路 。（ b） 三相短路 。（ d） U相接地短路 在供電系統(tǒng)中，當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，并以動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證選擇性，帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)就是這樣的保護(hù)裝置。 所謂定時(shí)限 ，是指保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是恒定的，與短路電流大小無(wú)關(guān)。 帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù) 圖 單端供電線路的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)配置示意圖。假設(shè)在線路 WL3上的 k1點(diǎn)發(fā)生相間短路，短路電流將由電源經(jīng)過(guò)線路 WL WL WL3流到短路點(diǎn) k1。根據(jù)選擇性的要求，應(yīng)該是距離故障點(diǎn) k1最近的保護(hù)裝置 3動(dòng)作，使斷路器 QF3跳閘。 QF3跳閘后，短路電流消失，保護(hù)裝置 2和 1還來(lái)不及使 QF2和 QF1跳閘就返回到正常位置。因此，為了保證單端供電線路過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作的選擇性，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間必須滿足以下條件： t1t2t3 t2=t3+Δt t1=t2+Δt=t3+2Δt 這種選擇保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的方法稱為時(shí)間階梯原則。起動(dòng)元件即電流繼電器，當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生短路故障，短路電流增加到電流繼電器的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器立即起動(dòng)。 圖 兩相兩繼電器式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理電路圖。當(dāng) k1點(diǎn) 發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流經(jīng)電流互感器 TA流入電流繼電器 KA KA2，如果短路電流大于其整定值時(shí)便起動(dòng)，并通過(guò)其觸點(diǎn)將時(shí)間繼電器 KT的線圈回路接通，時(shí)間繼電器開始動(dòng)作。由上述動(dòng)作過(guò)程可知，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是恒定的，因此，稱這種保護(hù)裝置為 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 。 （ 1） 動(dòng)作電流整定 保護(hù)相間短路的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，動(dòng)作電流整定必須滿足 以下兩個(gè)條件： ① 線路輸送最大負(fù)荷電流時(shí)保護(hù)裝置不應(yīng)起動(dòng)，動(dòng)作電流必須躲過(guò) (大于）最大負(fù)荷電流，以免在最大負(fù)荷電流通過(guò)時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作，即 IOP(1)＞ IL， max ② 保護(hù)裝置在外部短路被切除后，應(yīng)能可靠地返回。這時(shí)，短路電流消失，但線路 WL1上仍接有負(fù)荷，保護(hù)裝置 1仍通過(guò)較大的負(fù)荷電流。但當(dāng)線路發(fā)生各種短路故障時(shí)，保護(hù)裝置都必須準(zhǔn)確動(dòng)作，即要求流過(guò)保護(hù)裝置的最小短路電流必須大于其動(dòng)作電流。具體校驗(yàn)方法分兩種情況進(jìn)行 : ① 過(guò)電流保護(hù)作為本段線路的近后備保護(hù)時(shí)，靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在被保護(hù)線路末端，其靈敏度應(yīng)滿足 SP=KW/(KTAIOP)I(2)k， min≥ ② 過(guò)電流保護(hù)作為相間線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，其校驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在相間線路末端，其靈敏度應(yīng)滿足 SP=KW/(KTAIOP)I(2)k,min≥ （ 3） 動(dòng)作時(shí)限的整定 在圖 ，設(shè)被保護(hù)線路 WL WLWL WL WL5上分別裝有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。為了保證選擇性，繼電保護(hù)應(yīng)該作用于距短路點(diǎn)最近的斷路器跳閘，為此，其時(shí)限的配合應(yīng)從距電源最遠(yuǎn)的保護(hù)裝置開始，即在 圖 所 C的保護(hù)裝置 3和 5開始。裝在變電所 B的保護(hù)裝置 2，其延時(shí)應(yīng)比變電所 C的保護(hù)裝置 3和保護(hù)裝置 5的延時(shí) t3和 t5大一個(gè)時(shí)限級(jí)差 Δt，假定 t3＞ t5，則 t2＞ t3+Δt；同理，變電所 A的保護(hù)裝置 1，其延時(shí) t1也應(yīng)比變電所 B各出線的最大延時(shí)大一個(gè)時(shí)限級(jí)差 Δt。 總之，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)該比下一段母線各條線路上的過(guò)電流保護(hù)中最大的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差 Δt。然而，為了降低整個(gè)電力網(wǎng)的時(shí)限水平， Δt應(yīng)盡量取小，否則靠近電源側(cè)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限太長(zhǎng)。 由圖 ，放射形電力網(wǎng)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是按照從負(fù)荷側(cè)向電源側(cè)逐級(jí)增加的整定原則，恰似階梯一樣，故稱為 時(shí)限階梯原則。 K k2點(diǎn)三相短路時(shí)歸算至 kV側(cè)的最小短路電流分別為 930 A、 2600 A。 【 解 】 采用兩相不完全星形接線的保護(hù)裝置，其原理接線圖 如圖 。 IOP=KCOKW/(KreKTA)IL， max = 1/( 400/5) 298=(A) 選 DL21/10型電流繼電器兩只，并整定為 IOP=6 A。 由時(shí)限階梯原則，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一級(jí)大一個(gè)時(shí)限階梯，則 tL1=tT1+Δt=+=(s) 選 DS－ 21型時(shí)間繼電器，時(shí)間整定范圍為 ～ s。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由 GL10系列感應(yīng)式繼電器組成。 感應(yīng)系統(tǒng)主要由帶有短路環(huán) 2的電磁鐵芯和圓形鋁盤 3組成，圓盤的另一側(cè)裝有阻尼磁鐵 6，圓盤的轉(zhuǎn)軸 18放在活動(dòng)框架 4的軸承內(nèi)，活動(dòng)框架可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，正常未啟動(dòng)時(shí)框架被彈簧拉向擋板 17的位置。正常時(shí)銜鐵左端重于右端而偏落于左邊位置，接點(diǎn)不閉合。當(dāng)通入的電流為整定值的 30%～40%時(shí)，圓形鋁盤就會(huì)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，但這時(shí)不能稱為起動(dòng)。從軸上蝸桿與扇形齒片相咬合起到接點(diǎn)閉合這一段時(shí)間稱為繼電器的動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)通入的電流大到一定程度，使鐵芯飽和，鋁盤的轉(zhuǎn)速再也不隨電流的增大而加快時(shí)，繼電器的動(dòng)作時(shí)間便成為定值。 感應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電流 是指繼電器鋁盤軸上蝸桿與扇形齒片相咬合時(shí)線圈所需要通入的最小電流。繼電器線圈有 7個(gè)抽頭，通過(guò)插孔板擰入螺釘來(lái)改變線圈的匝數(shù)，用來(lái)調(diào)整動(dòng)作電流的整定值。速斷部分的動(dòng)作電流值通過(guò)改變銜鐵與電磁鐵芯之間氣隙來(lái)調(diào)整，其速斷動(dòng)作電流調(diào)整范圍是感應(yīng)系統(tǒng)整定電流值的 2～ 8倍。 （ 2） 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的接線與工作原理 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置可以采用兩臺(tái) GL10系列感應(yīng)式繼電器和兩臺(tái)電流互感器組成的不完全星形接線，也可以采用兩相電流差接線方式， 如圖 。正常運(yùn)行時(shí)繼電器不動(dòng)作。同時(shí)，繼電器中的信號(hào)牌掉牌，指示保護(hù)動(dòng)作。其中繼電器KA采用 GL－ 15型感應(yīng)式電流繼電器，正常時(shí)常開接點(diǎn)斷開，交流瞬時(shí)脫扣器 OR無(wú)電流通過(guò)，不能跳閘。一旦跳閘，短路電流被切除，保護(hù)裝置返回原來(lái)狀態(tài)。 （ 3） 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算 反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流的整定和靈敏度校驗(yàn)方法與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)完全一樣，在此不再重復(fù)。 由于反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與流過(guò)的電流值有關(guān)，因此其動(dòng)作時(shí)限并非定值， 現(xiàn)以圖，說(shuō)明其動(dòng)作時(shí)限特性與相互配合關(guān)系。如果同樣多取幾點(diǎn)，并將不同點(diǎn)短路時(shí)的動(dòng)作時(shí)間在坐標(biāo)上繪出來(lái)，就可能得到保護(hù)裝置 3的反時(shí)限特性曲線，如圖 ①。顯然，曲線②應(yīng)高于曲線①。 從圖 還可以看出，短路點(diǎn)越靠近線路始端，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間就越短，可見，這種反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置可以自動(dòng)縮短電源側(cè)短路時(shí)的動(dòng)作時(shí)間。擬在線路 L2的始端裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置 3，電流互感器的變比是 400/5，采用兩相電流差接線。試對(duì)保護(hù)裝置 3進(jìn)行整定計(jì)算。 取動(dòng)作電流倍數(shù) n=1627/462≈， t3= s,查圖 時(shí)限特性曲線，可得保護(hù)裝置 3的 10倍動(dòng)作電流時(shí)的動(dòng)作時(shí)限為 t3′= s。 總結(jié)以上兩種帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)，可以得到以下結(jié)論 : ① 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、便于維護(hù)，用在單端電源供電系統(tǒng)中，可以保證選擇性，且一般情況下靈敏度較高。 ② 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置廣泛用于 10 kV及以下供電系統(tǒng)中作主保護(hù)，在 35 kV及以上系統(tǒng)中作后備保護(hù)。其缺點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間整定較麻煩，而且誤差較大；當(dāng)短路電流較小時(shí)，其動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，延長(zhǎng)了故障持續(xù)時(shí)間。這就造成了短路點(diǎn)越靠近電源，保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)，短路危害也越嚴(yán)重。我國(guó)規(guī)定，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間超過(guò) 1 s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)裝置。 (1) 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的構(gòu)成 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)又稱瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。 采用 DL型電流繼電器組成的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)相當(dāng)于把定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)中的時(shí)間繼電器去掉。其中， KAKA KT、 KS2與 KM組成定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，而 KA KA KS1與 KM組成電流速斷保護(hù)，后者比前者只少了時(shí)間繼電器 KT。 (2) 速斷電流的整定 為了保證選擇性，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的動(dòng)作范圍不能超過(guò)被保護(hù)線路的末端，速斷保護(hù)的動(dòng)作電流（即速斷電流）應(yīng)躲過(guò)被保護(hù)線路末端最大可能的短路電流。 為此必須使保護(hù)裝置 1的動(dòng)作電流躲過(guò)（即大于）線路 WL2的始端 k1點(diǎn)的短路電流 Ik1。這種保護(hù)裝置不能保護(hù)的區(qū)域稱為“ 保護(hù)死區(qū) ” 。由圖可知，當(dāng)短路電流值在直線 3以下時(shí)，保護(hù)裝置就不動(dòng)作。 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍是用保護(hù)范圍長(zhǎng)度（ LP）與被保護(hù)線路全長(zhǎng)（ L）的百分比表示的，即 Lp%=LP/L 100% (3) 靈敏度校驗(yàn) 按照靈敏度的定義，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏度應(yīng)按其安裝處（即線路首端）在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)。為彌補(bǔ)此缺陷，須增設(shè)一套帶時(shí)限電流速斷保護(hù)裝置，以切除無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍以外（即保護(hù)死區(qū)）的短路故障，這樣既保護(hù)了線路全長(zhǎng)，又可作為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。為保證選擇性，須帶有一定的延時(shí)，故稱為 限時(shí)電流速斷保護(hù)。 (2) 動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定 限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 如圖 ?，F(xiàn)分析裝設(shè)于變電所 A處線路 WL1的限時(shí)電 流速斷保護(hù)，由于要求它保護(hù)線路 WL1的全長(zhǎng)，所以其保護(hù)范圍必延伸到線路 WL2，為了滿足選擇性的要求，且又要盡量縮短動(dòng)作時(shí)間，其動(dòng)作電流應(yīng)大于相鄰線路的電流速斷的動(dòng)作電流，這樣其保護(hù)范圍不超出相鄰線路的電流速斷的保護(hù)范圍。為了保證選擇性，其動(dòng)作和時(shí)限應(yīng)比相鄰下一級(jí)線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大一個(gè) Δt。 圖 示意圖。限時(shí)電流速斷保護(hù)作為第Ⅱ 段保護(hù)，它雖然能保護(hù)線路全長(zhǎng)，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)。 三段式電流保護(hù)的 主要優(yōu)點(diǎn)是， 在供電系統(tǒng)中所有各段上的短路都能較快地切除。這種保護(hù)在 35 kV及以下的供電系統(tǒng)中，廣泛地用來(lái)作為線路的相間短路保護(hù)。現(xiàn)以例 。在最大和最小運(yùn)行方式下， k k k3各點(diǎn)的三相短路電流如下 : 短路點(diǎn) k1 k2 k3 最大運(yùn)行方式下三相短路電流（ A） 3400 1310 520 最小運(yùn)行方式下三相短路電流（ A） 2980 1150 490 擬在線路 WL2