方向电流保护
电流保护和方向性电流保护
电流保护和方向性电流保护前言在电路设计中，为了保证电路的安全性和稳定性，电流保护是至关重要的。
电流保护的作用是在电路中的温度和电压超过规定范围时，自动断开电路，以保护电路和电子元件的安全。
而方向性电流保护则是扩展了电流保护的概念，它主要是保护电路中不希望发生反向电流的器件，避免其中的基极被反向激活，并对保护的结果进行非对称的判断。
电流保护电流保护的作用是当电路中所承受的电流超过所允许的最大值时，安全地切断电路，以避免电路受到不可逆的伤害。
电流保护的原理是利用响应电路的电阻特性，产生一定的热量，当电流超过一定范围时，就会将热量转换成温度将电路断开，以达到保护的目的。
电流保护器的分类电流保护器根据其保护范围的不同可分为两种类型：通用电流保护器和专用电流保护器。
通用电流保护器的作用范围比较广泛，它适用于各种类型的电子电路中，其保护范围为0.5A至30A。
专用电流保护器的作用范围比较局限，它主要是针对一些特定的电子器件，如半导体电源等。
其保护范围为0.01A至2A。
电流保护器的保护方式可以分为以下几种：1.热联保护热联保护是指利用热电效应，将电路中消耗的热量和电流值进行比较，当电流值超过保护范围时，就会产生过高的温度，触发热敏保护器，切断电路，保护电路和元器件。
这种保护方式主要应用于回路和电路板和其它电子设备中。
2.电磁式保护电磁式保护是指利用电流在线圈中产生的磁场和电磁绕组的相互作用，当电流超过保护范围时，磁场会引起保护线圈的动作，打开断路器，切断电路。
这种保护方式主要应用于动力电路、电力电路和自动化设备中。
3.脱扣式保护脱扣式保护是指保护器不采用导电保护方式，而是采用非导电保护方式，如磁性断路器和热敏断路器等。
这种保护方式一般应用于低、中、高压电力系统中。
方向性电流保护方向性电流保护主要是针对电路中不希望发生反向电流的装置，比如半导体器件、电极、接头等，它主要是保护这些器件不被反向激活，保证其正常工作和使用寿命。
方向电流保护
& & EA = U A
要求在任意阻抗角线路上、任意位置、 发生任意故障情况下都可以准确动作。
− 900 − α ≤ ϕ m ≤ 900 − α
ϕ rC = ϕ k − 60o = 0o
满足条件，动作
ϕ mC
ϕk
& & & & EC = U C U kC U kB & & EB = U B
三相短路时： ϕ m = ϕ k − 90
0 m 动作方程为：ϕ k − 180 ≤ arg I ≤ ϕ k & m
& U
动作特性为：
+j
区
& U ϕ k − 180 ≤ arg & m ≤ ϕ k Im
0
内角α 电磁型功率方向继电器：
0 动作方程为：− 90 − α ≤ arg
如何选择功率方向继电器？
动 作
0
作 区
+1
ϕ sen = ϕ k − 90o
& UA & & I A( I m )
& U BC & U CA & U AB
& UC
ϕk
& & U BC (U m )
ϕk − 90o
& UB
& IB & IC
& IB
& UB
& U arg m = ϕ k − 900 & Im
& UC
& & U BC (U m )
三相对称且功率因数 cos ϕ = 1 的情况下， & & I m 超前 U m 90˚。 这个定义仅仅是为了称呼方便，没有什么物理意义。
第二章 方向电流保护2
I KW
•
U KW
•
A
B
C
Ia
Ib
U bc
U ca
Ic
U ab
2.方向过电流保护的原理接线
方向过电流保护的原理接线和展开图如图2.23所示
（P37），其中三个功率方向继电器的接线即为 90°接线方式。在接入电流、电压时要特别注意电 流线圈和电压线图的极性端。在实际应用中，如果 有一个线圈极性接错，则会出现正方向短路时拒动 ，而反方向短路时误动的严重后果。所以，90°接 线方式的接线不仅要考虑继电器的电流、电压应如 何接入，还需要注意怎么样接的问题。
I I 如果保护1的反向电流 k1max ＞ k 2max ，则 I OP 1
的整定有两种不同的方案：
图2.28 双侧电源线路电流保护整定说明图
Ι I K (1) 按本线路末端最大短路电流整定即 OP1 rel I k2max
但为防止反方向短路误动作，应加装功率方向继电
2. Ⅱ段方向性限时电流速断保护
以图2.28中的保护2和3为例来说明：
(1) 若 t 2 ＞ t 3 或 I k 2max＜IOP ，则保护2的第二段可 2
不装设功率方向继电器。 (2) 若 t 3 ＞ t 2 或I k3max ＜ IOP 3 ，则保护3的第二段也 可不装设功率方向继电器。 I (3) 若 t3 t2 且 k 2max ＞IOP2 和I k3max ＞ IOP 3，则保护2和保 护3的第二段均应加装功率方向继电器。
方向发生任何类型的相间短路故障都能动作，而反 方向短路时则不动作。
(2) 尽量使功率方向继电器在正向短路时具有较高
方向电流保护
方向过流保护的构成示意图
接自母线TV
信号
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：
工作回路 制动回路
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。
一、瞬时电流速断保护的方向问题。
要满足ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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
-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。
方向电流保护的应用特点
方向电流保护的应用特点
方向电流保护是一种用于保护电气设备的保护装置，它主要用于检测和阻止电流的逆向流动。
以下是方向电流保护的应用特点：
1. 防止电能盗窃：方向电流保护器可以阻止电能由装置的负载侧逆向流向电源侧，从而防止非法的电能盗窃行为。
2. 防止设备损坏：逆向电流可能会导致电气设备的损坏，方向电流保护器可以及时检测到逆向电流并切断电路，保护设备免受损坏。
3. 提高电网稳定性：逆向电流的存在可能会导致电网的不稳定性，方向电流保护器可以帮助维护电网的稳定运行。
4. 增强电路安全性：方向电流保护器能够检测到逆向电流，并立即切断电路，确保电路安全，减少电路故障的风险。
5. 降低能源浪费：逆向电流的流动会导致电能浪费，方向电流保护器可以避免逆向电流的产生，从而减少能源的浪费。
总之，方向电流保护具有防止电能盗窃、保护设备、提高电网稳定性、增强电路安全性以及降低能源浪费等重要应用特点。
方向电流保护的基本原理
方向电流保护的基本原理咱先说说电流保护。
电流保护其实就是根据电路里电流的大小来判断是不是出问题了。
你想啊，正常的时候电流就该在一个合适的范围里溜达，就像人正常走路速度是有个大概范围的。
要是电流突然变得老大或者老小，那可能就是电路里有啥故障了，比如说短路了电流就会突然变得特别大，像洪水猛兽一样。
这时候电流保护就该发挥作用啦，它就像个小警察，发现电流不正常就赶紧采取措施，比如切断电路，不让故障进一步扩大。
但是呢，单纯的电流保护有时候会有点迷糊。
为啥这么说呢？因为在一些复杂的电网里，电流的变化可能不是那么单纯的因为故障。
比如说有一些电流的分流啊之类的情况。
这时候就需要方向电流保护来帮忙啦。
方向电流保护呢，它除了看电流大小，还会看电流的方向。
这就好比小卫士不仅要看进来的人数量对不对，还要看这些人是从哪个方向来的。
在电路里，电流是有它正常的流向的。
当有故障的时候，电流的流向可能就会发生变化。
比如说在一条线路的某一处发生了短路故障，正常情况下电流从电源流向负载，这时候故障点就像个大磁铁，把电流吸引得往它那儿跑，电流的方向就改变了。
方向电流保护装置就能敏锐地察觉到这个电流方向的变化。
它里面有一些特殊的元件，就像小触角一样，能感受电流的方向。
如果电流的方向不符合正常的运行情况，再加上电流大小也不正常，那这个保护装置就会判定是发生了故障，然后果断地采取行动，比如把故障线路给断开，保护其他正常的线路和设备。
你可以想象成一个大的电路家族，每个线路都是家族里的一员。
方向电流保护就像是家族里的智慧长者，它时刻盯着电流这个小家伙的一举一动，既看它的数量，又看它的走向。
要是电流这个小家伙调皮捣蛋，乱跑乱闯，不符合家族的规矩，智慧长者就会出手，把这个捣乱的线路隔离开，让整个电路家族继续平稳地运行下去。
而且啊，方向电流保护还很有团队精神呢。
在一个大的电网里，有很多个方向电流保护装置分布在不同的地方。
它们就像一群小伙伴，各自守护着自己的小地盘。
方向电流保护及功率方向继电器
方向电流保护及功率方向继电器前言在电路中，一些较大的电流很容易引起故障或损坏。
为了保护电路和设备的安全，我们需要使用电流保护来限制电流大小。
而功率方向继电器可以在电路中实现控制电流的方向，以及对反向电压的保护。
方向电流保护方向电流保护是通过检测电流方向来限制电流大小的一种方法。
当电流方向与允许的方向相同，电路可以正常工作。
但是，如果电流方向与不允许的方向相同，方向电流保护会自动切断电流，以降低电路中的电流大小，保护电路和设备的安全。
方向电流保护通常是通过两种方法实现的：基于磁场的检测和基于电位差的检测。
基于磁场的检测基于磁场的检测依靠一个稳定的磁场和一个铁芯来检测电流方向。
当电流流经铁芯时，会产生一个磁场，方向电流保护通过检测这个磁场的方向来判断电流方向。
如果电流方向与充许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
由于基于磁场的检测需要一个铁芯，因此它对于高频电路不太适用，因为铁芯会对高频信号产生损耗。
基于电位差的检测基于电位差的检测依靠一个差动电容来检测电流方向。
当电流流经一个差动电容时，会产生一个电位差，方向电流保护通过检测这个电位差的方向来判断电流方向。
如果电流方向与允许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
基于电位差的检测对于高频电路更加适合，因为它不需要铁芯。
功率方向继电器功率方向继电器常用于控制电源或负载的正反向控制，以及对反向电压的保护。
功率方向继电器可以实现控制电流的方向，使电流只流向正方向，同时阻止反向电压的传播。
功率方向继电器有两种主要类型：机械式和电子式。
机械式功率方向继电器机械式功率方向继电器使用一个机械可控开关来实现正反向控制。
当控制信号引脚的电压高于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到正向模式，使电流只能流向正向；当控制信号引脚的电压低于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到反向模式，使电流只能流向反向。
机械式功率方向继电器适用于一些大型负载电路，但是它有一些缺点：继电器内部的机械可控开关会产生电磁干扰和噪声，同时机械可控开关的寿命有限。
方向电流保护
WL1
WL1上K2点短路时， 保护1、2、4、6因短路功率由母线流向线路，故 都能启动， 其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开 断路器1、2，将故障线路WL1切除，保护4和6便 返回，从而保证了动作选择性。
2.方向过流保护装置
方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动元件 （电流继电器），功率方向元件（功率方向继电器） 和时限元件（时间继电器）。
保t4 护取 6与时t1 0 保限 护长 4的t 、： 111 、.5 t14 2配0 2合.5 s： 2 s保t t 护8 8 8 与t t6 1 保3 护 6t 、t 1 32 1 配.5 合 0 ：.0 5 .5 1 .3 5 s s
t6 t4 t 2 0 .5 2 .5 s 取时限长的： t8 3s
工作原理是方向元件KW和启动元件KA构成与门， 二者同时动作才能启动时间继电器KT。
去
QF
YR
QF
信 号
TV
KS
I﹥
P﹥
KA KW
KT
TA
图4-3 方向过流保护原理接线图
在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中都 需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足动 作选择性时，才需要装设功率方向元件。
在这种情况下，小电源一侧需要采用方向电流速 断保护，当保护背后发生短路时，利用功率方向元 件闭锁，使保护只根据小电源一侧的短路功率方向 来动作。
因此，这时小电源侧方向电流速断保护只需躲过 线路末端短路时通过该保护处的短路电流来整定即 可，从而大大提高了保护的灵敏性，满足保护范围 的要求。
方向电流保护是在电流保护基础上加装方向元件的保护。 在一般电流保护2和3上各加一个方向元件（功率方向继 电器）， 它只有当短路功率由母线流向线路时，才允许保护 动作，这样就解决了电流保护的选择性问题。
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为什么要加功率方向继电器？
为了保证保护动作的选择性。 瞬时电流速断在什么情况下加方向元件？ 定时限过电流保护在什么情况下加方向元 件？ 限时电流速断在什么情况下加方向元件？
方向元件与电流继电器接点关系
串联（具有“与”的关系）
功率方向判别元件特性
灵敏角 死区 动作区
作功率方向继电器的动作区
评价 接线方式 整定计算 展开图 适用范围Leabharlann 分支电路 对电流保护计算的影响
助增网 外汲网
助增网
外汲网
助增网
外汲网
结论：
对第一段：没有影响 对第二段：灵敏度有影响。在整定计算 中考虑。 对第三段：对近后备没有影响。对远后 备进行灵敏度校验时，要考虑分支电路 的影响。
0， =70
φsen
0 =-30
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
保护安装处发生AB相故障
UA
UK.A UK.B
UC
UB
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
UA UBC
UK.A UK.B
UB UC
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
功率方向判别元件的内角
定义：α=900-φk 300≤ α ≤ 600 φsen=-α
900接线
所谓900接线方式是指系统三相对称， COSφ=1时，加入继电器的电流超前电 压900。
接线图
测量电压、灵敏线、灵敏角、 动作区之间的关系
动作区 灵敏线
灵敏角 Um
三相短路故障时继电器动作分析
φk
作正常运行时的电压相量图。 作故障时的电压相量图。 根据灵敏角作灵敏线。 作灵敏线的垂线，指向灵敏线方向的为 动作区。当电流在动作区内时，功率方 向继电器动作。
功率方向判别元件特性
灵敏角：继电器动作最灵敏时，电压与 电流的夹角。 死区：继电器应该动作，而不能动作的 区域。 动作区：以一个电气量（如电压）为参 考，另一个电气量（如电流）在某一个 范围内变化，继电器动作的区域。
三相
EAB UA φk IK.A φsen UBC UK.A UK.B UB UC
二相
结论：
动作区与故障类型有关 动作区与故障点的位置有关
按相启动接线
哪一相的电流继电器 接该相的功率方向继 电器
分析
A B C P COSφ=0.9
A相功率方向继电器动作
UA ILO
UC
UC
UB
UB
方向电流保护小结
EAB UA φk IK.A φsen UBC UK.A UK.B UB UC
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
远处发生AB相故障
UA
UBC UC UB
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
比较： 不同点发生故障时的动作区
远处
近处
比较： 不同故障类型时的动作区