方向电流保护

第3章方向电流保护知识与能力要求：

理解电流方向对保护动作的影响，掌握功率方向继电器的基本原理与接线方式，掌握功率方向继电器的调校方法。3.1电流保护的方向性问题

在双电源网络中，当线路L1上发生K1点短路时，装在线路L1两侧的保护1、2动作，使断路器QF1、QF2断开，将故障线路L1从电网中切除。故障线路切除后，接在A母线上的用户以及B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别继续供电。从而大大地提高了对用户供电的可靠性。但是，这种电网也给继电保护带来了新的问题。若将电流、电压保护直接用在这种电网中，靠动作值和动作时限的配合，不能完全满足保护动作选择性的要求。一、瞬时电流速断保护的方向问题。要满足选择性要求，保护动作电流要按A、B母线短路时流过保护安装时最大短路电流进行整定，若A母线短路电流大于B母线，与单侧电源线路相比，保护的整定值将被提高，灵敏度下降。二、过电流保护的方向问题。对于过电流保护，若不采取措施，将会发生无选择性误动作。图中对B母线两侧的保护2和3而言，当Ｋ1点短路时，为了保证选择性，要求T2＜T3；而当Ｋ2点短路时，又要求T3＜T2。显然，这两个要求是相互矛盾的。说明过电流保护在双侧电源的网络中无法满足选择性的要求。三、分析：在双侧电源网络中，短路电流是分别从2个电源指向短路点，短路电流流经保护时有方向，如：线路L1的Ｋ1点发生短路时，右侧电源流经保护2的短路功率方向是由母线指向线路，而流经保护3的短路功率是由线路指向母线；当线路L2的Ｋ2点发生短路时，左侧电源流经保护2的短路功率方向是由线路指向母线，而流过保护3的短路功率方向是由母线指向线路。若规定短路功率方向是由母线指向线路时，才能允许保护动作的话，则前叙的方向问题就可解决。可将该类网络视为2个独立的单电源供电网络，在保护的配合上不再考虑方向的影响。四、结论：从分析可看出，只有当短路功率的方向从母线指向线路时，保护动作才是有选择性的。若在过电流保护的基础上加装一个功率方向判别元件——功率方向元件,并且规定短路功率方向由母线指向线路为正方向。只有当线路中的短路功率方向与规定的正方向相同，保护才允许动作。3.2方向过电流保护的工作原理

如图所示，当Ｋ1点短路时通过保护2的短路功率方向是从母线指向线路，符合规定的动作方向，保护2正确动作；而通过保护3的短路功率方向由线路指向母线，与规定的动作方向相反，保护3不动作。因此，保护3的动作时限不需要与保护2配合。同理，保护4和5动作时限也不需要配合。但是，保护4与保护2的方向相同，为保证选择性，保护4动作时间要与保护2进行配合。对双侧电源的网络，可将各保护按其动作方向分为两组，动作时间按阶梯原则进行配合，逐级增加0.5S。方向过流保护的构成示意图3.3功率方向继电器一、LG—11功率方向继电器的工作原理内部原理示意图：

如图所示，保护3加入功率方向继电器的电压是保护安装处母线电压的二次电压，加入继电器的电流是被保护对象上的二次电流。在K1点短路时，短路功率方向是从母线指向线路（正方向）；而在K2点短路时，短路功率方向是从母线指向线路（反方向）。动作分量的表达式：

制动分量的表达式：电压变换器在制造上使得一次绕组的等效电感、电阻与电容C1串联后，构成在工频下谐振电路，如图示。

动作分量与制动分量同相位时，继电器动作最灵敏。继电器的内角（阻抗角）决定了继电器的动作范围：

-（90+α）≤Φr≤90-α。（式中α为灵敏角，也就是继电器阻抗角的余角）一般LG—11灵敏角有2个位置：30°和45°，所以其动作范围分别为：

-120°≤Φr≤60°；-135°≤Φr≤45°；

Φr

为被保护对象的阻抗角，架空输电线路阻抗角一般为20°～30°。由此可见，LG—11方向继电器输入的电压、电流方向一定要正确，否则会将短路功率的方向刚好判断反。3.4功率方向继电器接线要求：应能正确反应故障的方向；灵敏度要高；正方向短路故障时，不存在动作死区。为满足要求，广泛采用90°接线，接线如图示。采用90°接线的目的是：

消除近处两相短路的动作死区。引入记忆电路的目的是：

消除近处三相短路的动作死区。注意事项：

加入功率方向继电器的电压与电流的极性必须正确。否则，将导致保护拒动或误动。非故障相电流的影响与按相起动：按相起动是指：同名相电流元件与功率方向元件的常开触点串联后再与其他相别回路并联。3.5功率方向继电器的检验一、检验的项目与技术要求除了继电器通用的一般检验项目外，功率方向继电器还应进行以下项目的检验。

1、执行元件动作电流和返回电流检验；执行元件动作电流不大于0.8mA，返回系数不小于0.5。

2、潜动检验（电流潜动和电压潜动）；应无潜动现象。

3、动作区和最大灵敏角检验；在额定电压和电流的情况下，动作区不小于155°，最大灵敏角与厂家规定相差不超过±10°。

4、动作电压检验；若发现动作电压过大，则应检查谐振回路电感线圈，有否短路匝存在。在电压回路加100V电压时，电感线圈上电压应达到80