反時(shí)限特性的深入介紹

*簡(jiǎn)單的保護(hù)是*可靠的保護(hù)，*可靠的保護(hù)就是使用*多的保護(hù)。在電力系統(tǒng)中，使用*多的保護(hù)是熔絲，因此它是*簡(jiǎn)單*可靠的保護(hù)。仔細(xì)研究熔絲的熔斷特性，其實(shí)它具有電流反時(shí)限特性。熔絲通過(guò)的電流越大，熔斷的越快；通過(guò)的電流越小，熔斷的時(shí)間越長(zhǎng)。改良熔絲的特性，我們可以得到各種各樣的保護(hù)，比如**保險(xiǎn)、快速保險(xiǎn)等等，充分利用熔絲的反時(shí)限特性作為保護(hù)，它的使用范圍就非常廣泛，從低壓到高壓，從民用到大工業(yè)，從微電子到機(jī)電一體化設(shè)備。除熔絲外，雙金屬片熱元件也是一種簡(jiǎn)單可靠應(yīng)用廣泛的具有反時(shí)限特性的保護(hù)。由于熔絲和雙金屬片的的反實(shí)現(xiàn)特性具有比較大的分散性，所以它們的特性就不那么**，在許多場(chǎng)合也不能隨便使用。要得到**的反時(shí)限特性，必須要制造具有反實(shí)現(xiàn)特性的繼電器，現(xiàn)在投入使用的反時(shí)限繼電器有電磁式的、集成電路的、微機(jī)的，林林總總。對(duì)于反時(shí)限特性，在IEC和IEEE沒(méi)有制定標(biāo)準(zhǔn)之前，生產(chǎn)廠商各自執(zhí)行自己的標(biāo)準(zhǔn)，用戶按照廠家給定的說(shuō)明或者曲線來(lái)選用，百花齊放，非常民主自由，數(shù)不清的反時(shí)限特性并存，認(rèn)識(shí)比較鑒別使用他們需要考驗(yàn)電氣工程師的耐心和智慧。以ABB和GE公司為例，在沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)前，ABB推出的產(chǎn)品是HiloCo系列，而GE推出的產(chǎn)品是IAC和IFC兩個(gè)系列，仔細(xì)的描繪出各種曲線并且認(rèn)真進(jìn)行比較研究，才能找到各系列之間大體的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在實(shí)際使用時(shí)才能互相替代。
由于微機(jī)保護(hù)的興起，使得反時(shí)限曲線特性可以用一個(gè)數(shù)學(xué)方程來(lái)**表達(dá)并實(shí)現(xiàn)，起初只是擬合以往的反時(shí)限曲線，比如說(shuō)GE的反時(shí)限特性擬合方程是：
top = 2.2116623K/[0.02530337(M-1)^2+0.05054758(M-1)]
M = I/IB
這些**的方程的描述推動(dòng)了反時(shí)限標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，ANSI、IEEE、IEC都相繼推出了自己的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)在1988年才**推出了等效于IEC255的標(biāo)準(zhǔn)，雖然晚點(diǎn)，但我覺(jué)得標(biāo)準(zhǔn)的起草人沈全榮和夏俊做了非常有益的工作，他們大膽的去繁就簡(jiǎn)而又保留了精華，體現(xiàn)了中國(guó)人的智慧。
1、 IEC反時(shí)限特性
IEC反時(shí)限特性是使用*為廣泛的方程，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)參照了此標(biāo)準(zhǔn)。
top = T*K /(M^α-1)
tre = T*tr /(1-M^2)
M = I/IB
IEC反時(shí)限曲線標(biāo)準(zhǔn):

我國(guó)反時(shí)限曲線標(biāo)準(zhǔn):

從我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)可以看出，反時(shí)限特性保留了三條曲線抓住了“神”；不在系數(shù)上做文章，在整定的時(shí)間常數(shù)上體現(xiàn)配合關(guān)系，做到了“形”。這種將一切繁復(fù)化于無(wú)形的功力，使我們看到了一點(diǎn)太極或者道家的功夫。

2、 IEEE反時(shí)限特性

IEEE反時(shí)限標(biāo)準(zhǔn)也是使用的也比較廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一，美國(guó)ANSI參照了此標(biāo)準(zhǔn)。

top = TD/7 * [ K /(M^α-1) + L]

tre = TD/7 * tr /(1-M^2)

M = I/IB

IEEE反時(shí)限曲線標(biāo)準(zhǔn):

美國(guó)反時(shí)限曲線標(biāo)準(zhǔn):

強(qiáng)大的美帝國(guó)，其標(biāo)準(zhǔn)十分牽強(qiáng)，非常霸道，形神散亂，無(wú)任何美感，亦如現(xiàn)在美國(guó)的價(jià)值觀和美國(guó)政府的國(guó)際政策。

3、 電動(dòng)機(jī)電流反時(shí)限保護(hù)特性

電動(dòng)機(jī)的過(guò)熱保護(hù)是一個(gè)非常復(fù)雜的事情，究竟采用采用哪種反時(shí)限特性合適并無(wú)定論，一切都要以實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，但實(shí)際情況往往是千變?nèi)f化的，所以我們只能以不變應(yīng)萬(wàn)變，以無(wú)招勝有招。在我看來(lái)，國(guó)內(nèi)外廠商寫出的各種特有的方程并由此而申請(qǐng)的保護(hù)**，都有點(diǎn)花拳秀腿的作秀嫌疑。

電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程和運(yùn)行過(guò)程中電流的發(fā)熱效應(yīng)和熱量累積效果是不一樣的，所以我們常常用不同的方程或者系數(shù)來(lái)模擬（不見(jiàn)得符合實(shí)際）。通常采用等效電流的方法比較容易理解，公式中的I_B一般可以整定為電動(dòng)機(jī)的額定電流。

t = T / [K1(I1/IB)^2+K2(I2/IB)^2-1.05^2}]

在電動(dòng)機(jī)由冷態(tài)起動(dòng)時(shí)，正序電流一般都比較大，其熱累積效果不明顯，因此K1取小點(diǎn)，如0.5；我們往往對(duì)起動(dòng)時(shí)的負(fù)序電流非常擔(dān)心，負(fù)序電流大意味者發(fā)熱嚴(yán)重或者可能缺項(xiàng)運(yùn)行，K2就可以取大點(diǎn)，比如5；當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，這時(shí)已經(jīng)是熱態(tài)了，那么原先的系數(shù)就不合適了，K1可取1，K2可取3。當(dāng)然電動(dòng)機(jī)不同，參數(shù)可以不一樣。

還有一種辦法是采用熱映像方程。

冷態(tài)時(shí)：

公式中的I_B一般可以整定為電動(dòng)機(jī)的額定電流，K為系數(shù)，在1.0－1.2之間取值。

t = T * ln{I^2/[I^2-(K*IB)^2}

熱態(tài)時(shí)：

t = T * ln{(I^2-IP^2)/[I^2-(K*IB)^2}

與冷態(tài)公式相比，分子中多了一項(xiàng)I_P，它反應(yīng)電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷前的電流。

對(duì)于防爆電動(dòng)機(jī)，我國(guó)的保護(hù)工作者還采用了tE時(shí)間保護(hù)。

top = 16 *TD /(3*M-5)

M = I/IB

將tE時(shí)間保護(hù)的方程變形我們就可以得到與我國(guó)非常反時(shí)限標(biāo)準(zhǔn)大體相當(dāng)?shù)那€，在它看似簡(jiǎn)單的外表里面卻有著不簡(jiǎn)單的學(xué)問(wèn)。當(dāng)M=7時(shí)，我們得到的動(dòng)作時(shí)間等于整定時(shí)間參數(shù)T_D，這個(gè)參數(shù)意味著電動(dòng)機(jī)在7倍額定電流下所允許持續(xù)的故障時(shí)間，電動(dòng)機(jī)能持續(xù)0.5秒T_D就整定為0.5，電動(dòng)機(jī)能持續(xù)0.3秒T就_D整定為0.3，而這個(gè)7倍正好是我國(guó)在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的時(shí)候所對(duì)應(yīng)的堵轉(zhuǎn)電流的倍數(shù)。換句話說(shuō)，只要堵轉(zhuǎn)電流能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間就將反時(shí)限的T_D整定為多大的參數(shù)，它非常方便實(shí)際應(yīng)用。許多人包括長(zhǎng)期從事保護(hù)工作的專業(yè)工程師其實(shí)都很害怕反時(shí)限時(shí)間參數(shù)的整定，因?yàn)檎ǘ嗌贋楹眯闹袑?shí)在沒(méi)有譜，但對(duì)于這個(gè)tE時(shí)間保護(hù)，只要交代清楚，即使是沒(méi)有多少文化的人都可以正確使用，這么看來(lái)，公式的設(shè)計(jì)者挖空心思、煞費(fèi)苦心，具有相當(dāng)?shù)闹腔?，這條曲線介于一般反時(shí)限和極度反時(shí)限之間，相當(dāng)中庸，相當(dāng)和諧，即使用于保護(hù)一般電動(dòng)機(jī)，都非常好用。

紙上得來(lái)終覺(jué)淺，簡(jiǎn)單方顯真功夫。

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