反時限特性的深入介紹
*簡單的保護是*可靠的保護，*可靠的保護就是使用*多的保護。在電力系統中，使用*多的保護是熔絲，因此它是*簡單*可靠的保護。仔細研究熔絲的熔斷特性，其實它具有電流反時限特性。熔絲通過的電流越大，熔斷的越快；通過的電流越小，熔斷的時間越長。改良熔絲的特性，我們可以得到各種各樣的保護，比如**保險、快速保險等等，充分利用熔絲的反時限特性作為保護，它的使用范圍就非常廣泛，從低壓到高壓，從民用到大工業，從微電子到機電一體化設備。除熔絲外，雙金屬片熱元件也是一種簡單可靠應用廣泛的具有反時限特性的保護。由于熔絲和雙金屬片的的反實現特性具有比較大的分散性，所以它們的特性就不那么**，在許多場合也不能隨便使用。要得到**的反時限特性，必須要制造具有反實現特性的繼電器，現在投入使用的反時限繼電器有電磁式的、集成電路的、微機的，林林總總。對于反時限特性，在IEC和IEEE沒有制定標準之前，生產廠商各自執行自己的標準，用戶按照廠家給定的說明或者曲線來選用，百花齊放，非常民主自由，數不清的反時限特性并存，認識比較鑒別使用他們需要考驗電氣工程師的耐心和智慧。以ABB和GE公司為例，在沒有國際標準前，ABB推出的產品是HiloCo系列，而GE推出的產品是IAC和IFC兩個系列，仔細的描繪出各種曲線并且認真進行比較研究，才能找到各系列之間大體的對應關系，在實際使用時才能互相替代。
由于微機保護的興起，使得反時限曲線特性可以用一個數學方程來**表達并實現，起初只是擬合以往的反時限曲線，比如說GE的反時限特性擬合方程是：
top = 2.2116623K/[0.02530337(M-1)^2+0.05054758(M-1)]
M = I/IB
這些**的方程的描述推動了反時限標準化的進程，ANSI、IEEE、IEC都相繼推出了自己的標準，我國在1988年才**推出了等效于IEC255的標準，雖然晚點，但我覺得標準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而又保留了精華，體現了中國人的智慧。
1、 IEC反時限特性
IEC反時限特性是使用*為廣泛的方程，我國的標準參照了此標準。
top = T*K /(M^α-1)
tre = T*tr /(1-M^2)
M = I/IB
IEC反時限曲線標準:
| 曲線特性 | K | α | tr | T |
|---|
| 一般反時限 | 0.14 | 0.02 | 13.5 | 時間倍數整定值 |
| 非常反時限 | 13.5 | 1 | 47.3 | 時間倍數整定值 |
| 極度反時限 | 80 | 2 | 80 | 時間倍數整定值 |
| 長時反時限 | 120 | 2 | 120 | 時間倍數整定值 |
| 短時反時限 | 0.05 | 0.04 | 4.85 | 時間倍數整定值 |
我國反時限曲線標準:
| 曲線特性 | K | α | T |
|---|
| 一般反時限 | 1 | 0.02 | 時間常數整定值 |
| 非常反時限 | 1 | 1 | 時間常數整定值 |
| 極度反時限 | 1 | 2 | 時間常數整定值 |
從我國的標準可以看出，反時限特性保留了三條曲線抓住了“神”；不在系數上做文章，在整定的時間常數上體現配合關系，做到了“形”。這種將一切繁復化于無形的功力，使我們看到了一點太極或者道家的功夫。
2、 IEEE反時限特性
IEEE反時限標準也是使用的也比較廣泛的標準之一，美國ANSI參照了此標準。
top = TD/7 * [ K /(M^α-1) + L]
tre = TD/7 * tr /(1-M^2)
M = I/IB
IEEE反時限曲線標準:
| 曲線特性 | K | α | L | tr | TD |
|---|
| 一般反時限 | 0.0515 | 0.02 | 0.114 | 4.85 | 時間刻度整定值 |
| 非常反時限 | 19.61 | 2 | 0.491 | 21.6 | 時間刻度整定值 |
| 極度反時限 | 28.2 | 2 | 0.1217 | 29.1 | 時間刻度整定值 |
美國反時限曲線標準:
| 曲線特性 | K | α | L | tr | TD |
|---|
| 弱反時限 | 0.0104 | 0.02 | 0.0226 | 1.08 | 時間刻度整定值 |
| 一般反時限 | 5.95 | 2 | 0.18 | 5.95 | 時間刻度整定值 |
| 非常反時限 | 3.88 | 2 | 0.0963 | 3.88 | 時間刻度整定值 |
| 極度反時限 | 5.67 | 2 | 0.0352 | 5.67 | 時間刻度整定值 |
| 短時反時限 | 0.00342 | 0.02 | 0.00262 | 0.323 | 時間刻度整定值 |
強大的美帝國，其標準十分牽強，非常霸道，形神散亂，無任何美感，亦如現在美國的價值觀和美國政府的國際政策。
3、 電動機電流反時限保護特性
電動機的過熱保護是一個非常復雜的事情，究竟采用采用哪種反時限特性合適并無定論，一切都要以實踐來檢驗，但實際情況往往是千變萬化的，所以我們只能以不變應萬變，以無招勝有招。在我看來，國內外廠商寫出的各種特有的方程并由此而申請的保護**，都有點花拳秀腿的作秀嫌疑。
電動機的起動過程和運行過程中電流的發熱效應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來模擬（不見得符合實際）。通常采用等效電流的方法比較容易理解，公式中的IB一般可以整定為電動機的額定電流。
t = T / [K1(I1/IB)^2+K2(I2/IB)^2-1.05^2}]
在電動機由冷態起動時，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，如0.5；我們往往對起動時的負序電流非常擔心，負序電流大意味者發熱嚴重或者可能缺項運行，K2就可以取大點，比如5；當起動過程完成后，電動機正常運行，這時已經是熱態了，那么原先的系數就不合適了，K1可取1，K2可取3。當然電動機不同，參數可以不一樣。
還有一種辦法是采用熱映像方程。
冷態時：
公式中的IB一般可以整定為電動機的額定電流，K為系數，在1.0－1.2之間取值。
t = T * ln{I^2/[I^2-(K*IB)^2}
熱態時：
t = T * ln{(I^2-IP^2)/[I^2-(K*IB)^2}
與冷態公式相比，分子中多了一項IP，它反應電動機過負荷前的電流。
對于防爆電動機，我國的保護工作者還采用了tE時間保護。
top = 16 *TD /(3*M-5)
M = I/IB
將tE時間保護的方程變形我們就可以得到與我國非常反時限標準大體相當的曲線，在它看似簡單的外表里面卻有著不簡單的學問。當M=7時，我們得到的動作時間等于整定時間參數TD，這個參數意味著電動機在7倍額定電流下所允許持續的故障時間，電動機能持續0.5秒TD就整定為0.5，電動機能持續0.3秒T就D整定為0.3，而這個7倍正好是我國在設計電動機的時候所對應的堵轉電流的倍數。換句話說，只要堵轉電流能持續多長時間就將反時限的TD整定為多大的參數，它非常方便實際應用。許多人包括長期從事保護工作的專業工程師其實都很害怕反時限時間參數的整定，因為整定多少為好心中實在沒有譜，但對于這個tE時間保護，只要交代清楚，即使是沒有多少文化的人都可以正確使用，這么看來，公式的設計者挖空心思、煞費苦心，具有相當的智慧，這條曲線介于一般反時限和極度反時限之間，相當中庸，相當和諧，即使用于保護一般電動機，都非常好用。
紙上得來終覺淺，簡單方顯真功夫。
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