2電流的電網保護2.1在過量（欠量）繼電器中，為什么要求其動作特性滿足“繼電特性”？若不滿足，當加入繼電器的電量在動作值附近時將可能出現什么情況？答：過量繼電器的繼電特性類似于電子電路中的“施密特特性“，如圖2-1所示。當加入繼電器的動作電量（圖中的）大于其設定的動作值（圖中的）時，繼電器能夠突然動作；繼電器一旦動作以后，即是輸入的電氣量減小至稍小于其動作值，繼電器也不會返回，只有當加入繼電器的電氣量小于其設定的返回值（圖中的）以后它才突然返回。無論啟動還是返回，繼電器的動作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置，這種特性稱為“繼電特性”。為了保證繼電器可靠工作，其動作特性必須滿足繼電特性，否則當加入繼電器的電氣量在動作值附近波動時，繼電器將不停地在動作和返回兩個狀態之間切換，出現“抖動“現象，后續的電路將無法正常工作。2.2請列舉說明為實現“繼電特性”，電磁型、集成電路性、數字型繼電器常分別采用那些技術？答：在過量動作的電磁型繼電器中，繼電器的動作條件是電磁力矩大于彈簧的反拉力矩與摩擦力矩之和，當電磁力矩剛剛達到動作條件時，繼電器的可動銜鐵開始轉動，磁路氣隙減小，在外加電流（或電壓）不變的情況下，電磁力矩隨氣隙的減小而按平方關系增加，彈簧的反拉力矩隨氣隙的減小而線性增加，在整個動作過程中總的剩余力矩為正值，銜鐵加速轉動，直至銜鐵完全吸合，所以動作過程干脆利落。繼電器的返回過程與之相反，返回的條件變為在閉合位置時彈簧的反拉力矩大于電磁力矩與摩擦力矩之和。當電磁力矩減小到啟動返回時，由于這時摩擦力矩反向，返回的過程中，電磁力矩按平方關系減小，彈簧力矩按線性關系減小，產生一個返回方向的剩余力矩，因此能夠加速返回，即返回的過程也是干脆利落的。所以返回值一定小于動作值，繼電器有一個小于1的返回系數。這樣就獲得了“繼電特性”。在集成電路型繼電器中，“繼電特性”的獲得是靠施密特觸發器實現的，施密特觸發器的特性，就是繼電特性。在數字型繼電器中，“繼電特性”的獲得是靠分別設定動作值和返回值兩個不同的整定值而實現的。2.3解釋“動作電流”和“返回系數”，過電流繼電器的返回系數過低或高各有何缺點？答：在過電流繼電器中，為使繼電器啟動并閉合其觸點，就必須增大通過繼電器線圈的電流，以增大電磁轉矩，能使繼電器動作的最小電流稱之為動作電流。在繼電器動作之后，為使它重新返回原位，就必須減小電流以減小電磁力矩，能使繼電器返回原位的最大電流稱之為繼電器的返回電流。過電流繼電器返回系數過小時，在相同的動作電流下起返回值較小。一旦動作以后要使繼電器返回，過電流繼電器的電流就必須小于返回電流，真陽在外故障切除后負荷電流的作用下繼電器可能不會返回，最終導致誤動跳閘；而返回系數過高時，動作電流惡和返回電流很接近，不能保證可靠動作，輸入電流正好在動作值附近時，可能回出現“抖動”現象，使后續電路無法正常工作。繼電器的動作電流、返回電流和返回系數都可能根據要求進行設定。2.4在電流保護的整定計算中，為什么要引入可靠系數，其值考慮哪些因素后確定？答：引入可靠系數的原因是必須考慮實際存在的各種誤差的影響，例如：（1）實際的短路電流可能大于計算值；（2）對瞬時動作的保護還應考慮短路電流中非周期分量使總電流增大的影響；（3）電流互感器存在誤差；（4）保護裝置中的短路繼電器的實際啟動電流可能小于整定值。考慮必要的裕度，從最不利的情況出發，即使同時存在著以上幾個因素的影響，也能保證在預定的保護范圍以外故障時，保護裝置不誤動作，因而必須乘以大于1的可靠系數。2.5說明電流速斷、限時電流速斷聯合工作時，依靠什么環節保證保護動作的選擇性？依靠什么環節保證保護動作的靈敏度性和速動性？答：電流速斷保護的動作電流必須按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定，即考電流整定值保證選擇性。這樣，它將不能保護線路全長，而只能保護線路全長的一部分，靈敏度不夠。限時電流速斷的整定值低于電流速斷保護的動作短路，按躲開下級線路電流速斷保護的最大動作范圍來整定，提高了保護動作的靈敏性，但是為了保證下級線路短路時不誤動，增加一個時限階段的延時，在下級線路故障時由下級的電流速斷保護切除故障，保證它的選擇性。電流速斷和限時電流速斷相配合保護線路全長，速斷范圍內的故障由速斷保護快速切除，速斷范圍外的故障則必須由限時電流速斷保護切除。速斷保護的速動性好，但動作值高、靈敏性差；限時電流速斷保護的動作值低、靈敏度高但需要0.3~0.6s的延時才能動作。速斷和限時速斷保護的配合，既保證了動作的靈敏性，也能夠滿足速動性的要求。2.6為什么定時限過電流保護的靈敏度、動作時間需要同時逐級配合，而電流速斷的靈敏度不需要逐級配合？答：定時限過電流保護的整定值按照大于本線路流過的最大負荷電流整定，不但保護本線路的全長，而且保護相鄰線路的全長，可以起遠后備保護的作用。當遠處短路時，應當保證離故障點最近的過電流保護最先動作，這就要求保護必須在靈敏度和動作時間上逐級配合，最末端的過電流保護靈敏度最高、動作時間最短，每向上一級，動作時間增加一個時間級差，動作電流也要逐級增加。否則，就有可能出現越級跳閘、非選擇性動作現象的發生。由于電流速斷只保護本線路的一部分，下一級線路故障時它根本不會動作，因而靈敏度不需要逐級配合。2.7如圖2-2所示網絡，在位置1、2和3處裝有電流保護，系統參數為：，、，，，，，，，線路阻抗，=1.2、==1.15，，，，=1.5、=0.85。試求：（1）發電機元件最多三臺運行，最少一臺運行，線路最多三條運行，最少一條運行，請確定保護3在系統最大、最小運行方式下的等值阻抗。（2）整定保護1、2、3的電流速斷定值，并計算各自的最小保護范圍。（3）整定保護2、3的限時電流速斷定值，并校驗使其滿足靈敏度要求（1.2）（4）整定保護1、2、3的過電流定值，假定流