第三章
方向电流保护
重点 ：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。
难点 ：功率方向继电器判别电流方向的原理。
能力培养要求：理解电流方向对保护动作的影响，具备配置与组装方向电流保护的初步能力。
学时：讲课6学时，实验2学时
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Ｋ 1 点短路时，为了保证选择性，要求 T2 ＜ T3 ；而当Ｋ 2 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Ｋ 1 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Ｋ 2 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Ｋ 1 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）≤Φ r ≤ 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 °≤Φ r ≤ 60 °；
-135 °≤Φ r ≤ 45 °；
Φ r 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。
二、功率方向继电器接线
判别电流方向时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。
三、功率方向继电器的检验
1 、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 ～ 90V 。
⑤ 记忆特性检查。
此项检验目的是模拟突然短路，因电流大，需拆除相位表。要求：在灵敏角下突然加 0.5 倍额定电流和 10 倍额定电流，电压自 100V 突然降到零，继电器应可靠动作。
2 、检验接线图

图见附件。

虫子化蛹为蝶了:D

感谢版主,学习了

《共和国的电虫》就是不一般！:victory:

不必讲得那么复杂。讲一下故障各电气量的角度关系…

不是过流保护，是电流方向继电器。就像船上的风帆，正对着风就是最灵敏，对不同的风向要调整风帆的角度，能将船往前吹的风向的范围就是动作范围。

共和国的虫子讲解很详细啊