反时限特性

2-6 画出三相五柱电压互感器的Y0／Y0／Δ接线图，并说明其特点。

答：三相五柱式电压互感器有五个铁芯柱，给零序磁通提供了闭合磁路。

增加了一个二次辅助绕组，接成开口三角形，获得零序电压。

接线图如图2-3所示。

电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子电压
mn
U为三相二次绕组电压
相量和，其值为零。

但实际上由于漏磁等因素影响，
mn
U一般不为零而有几伏数值的不平衡
电压
unb
U b。

当电网发生单相接地故障时，TV一次侧零序电压要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等，相位相同，故三角形绕组输出电压U mn＝3U0／K TV(K TV为电压互感器额定电压变比)。

(1)这种接线用于中性点不直接接地电网中，在电网发生单相接地时，开口三角形绕组两端为3倍零序电压，U mn= ＝3U0，为使U mn＝100V，开口三角形绕组每相电压为100／3V，
因此，TV
100
/
3
V(U N为一次绕组的额定线电压，kV)。

(2)这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压大小、相位与故障前相同不改变，开口三角绕组两端的3倍零序电压U mn
为相电压，为使此时U mn＝100V，TV/100
V。

图2-3 三相五柱式TV的磁路及接线
(a) 磁路；(b)接线
原理接线如图3-1所示。

反时限过电流保护原理接线如图3-2所示。

图3-1 定时限过电流保护原理接线
图3-2 反时限过电流保护原理接线图
(一)定时限过电流保护的工作原理及动作过程
用图3-3说明定时限过流保护装置的工作原理。

当线路WL3上k1点发生短路时，短路电流由电源S经过WLl，WL2，WL3流经k1点，过电流保护1、2、3同时启动，根据选择性要求，保护3动作，3QF跳闸切除故障线路WL3。

而保护2、3在故障切除后立即返回，所以要求各保护装置的整定时限不同。

越靠近电源侧则时限越长。

图3-3 定时限过流保护装置的工作原理说明
用图3-1说明保护装置的动作过程，当线路短路后，短路电流经电流互感器TA 转变为二次电流进入电流继电器1KA 、2KA 。

当电流大于电流继电器动作电流时，电流继电器动作，其动合触点闭合，启动时间继电器KT ，经过整定时间其动合触点闭合，正电源经KT 触点、信号继电器KS 送至中间继电器KM 绕组上，其动合触点闭合。

于是正电源经KM 触点、断路器辅助触点QFl 送至断路器跳闸绕组YR 上，使断路器跳闸切除故障。

在KT 触点闭合启动KM 时，也使KS 动作，其动合触点闭合，同时KS 掉牌并发出信号。

故障切除后，短路电流消失，各继电器恢复原位，只有信号继电器需要手动复归。

(1)过电流保护动作电流按躲过最大负荷电流整定，即
..max con rel SS op r L TA re K K K I I K K =
（3-1） 式中 K con ——保护装置接线系数，星形接线时取1；
K rel ——可靠系数，取1.15～1.25；
K ss ——电动机自启动系数，一般取1.5～3，无电动机时取1；
K re ——电流保护的返回系数，一般取0.85；
I L ·max ——最大负荷电流，与系统运行方式有关。

(2)过电流保护灵敏系数按保护线路末端最小运行方式下二相短路电流2.min k I 校验，对图
3-3中保护2的灵敏系数为
近后备保护 (2)2.min .2
1.3~1.5k sm op I K I =≥ （3-2） 远后备保护 (2)1.min ..2 1.2k s m op I K I =≥ （3-3）
(3)保护动作时限按阶梯原则。

对图3-3所示，各保护装置动作时间为
23120.5t t t t t t t s =+∆⎫⎪=+∆⎬⎪∆=⎭
（3-4）
(二)反时限过电流保护工作原理及其动作过程
(1) 反时限过电流保护装置动作时间与故障电流大小成反比，故称为反时限特性。

采用感应式过流继电器(GL-15型)构成的保护装置接线如图3-2所示。

在正常运行时继电器不动作，当线路发生短路故障时，流经继电器绕组中的电流超过整定值，继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片咬合启动，经过反时限延时，触点闭合，使高压断路器立即跳闸，跳闸后继电器中电流消失，继电器恢复原来状态。

(2) 反时限过电流保护的整定计算，其动作电流的整定、灵敏系数校验同定时限过电流保护一样，同式(3-1)、式(3-2)。

(3) 反时限过流保护时限也要遵守时间阶段原则，计算公式同式(3-4)，只是t ∆＝0.7s 。

反时限过流保护动作时间，由于GL 型继电器时限调节机构按10倍动作电流的动作时间标度，因此，要根据前后两级保护的GL 型继电器动作特性曲线来整定。

如已知后一级10倍动作电流时间为t 2，要求确定前一级10倍动作电流的动作时间t 1，用图3-5两级反时限过流保护整定计算说明。

整定计算方法步骤如下：
1) 设线路WL2首端k1点短路时，短路电流为(3)
1k I 。

n ＝10，t ＝t 2，在GL 型继电器动
作特性曲线上确定保护2的动作特性曲线。

如图3-5中曲线2。

图3-4 定时限过流保护时限配合说明
图3-5 反时限过流保护动作时间整定说明
2) 计算(3)1k I 反应到保护2中电流继电器的电流值为
(3)(3).21..21.2
con k r k TA K I I K = 式中 K con2、K TA2——分别为保护2的电流互感器接线系数和电流变比。

保护2的动作电流的倍数为
(3)2 1..2.2/k r op n I I =
式中 I opr.2——保护2电流继电器的动作电流值。

3) 由n 2和保护2动作特性曲线2交于A 点，得到保护2实际动作时间2
t '，保护1的实际动作时间为1
2(0.7)t t t t s ''=+∆∆=。

4) 计算I k1反应到保护1中电流继电器的电流值
(3)(3).11..11.1
con k r k TA K I I K =
保护1的动作电流倍数为 (3)1 1..1.1/k r opr n I I =
式中I opr.1——保护1中电流继电器的动作电流值。

5)由n 1、1
t '交于保护1动作特性曲线1的B 点，B 点所对应曲线1在n=10所对应时间即保护1的10倍动作电流时间t 1。

(三)定时限过流保护用时限不同实现选择性，故越靠近电源侧时限越长，它可以保护线路全长，并做相邻线路远后备保护
反时限过流保护动作时间与故障电流大小咸反比。

其他特点同定时限过流保护相同。

反时限过流保护常用在交流电动机的相间短路和过负荷保护中。

定时限过流保护时限配合曲线如图3-4所示，反时限过流保护时限配合曲线如图3-6所示。

图3-6 反时限过电流保护的时限配合说明。