方向电流保护整定原则优化

方向电流保护的整定有两个方面的内容，一是电流部分的整定，即动作电流、动作时间与灵敏度的校验；二是确定是否需要装设（投入）方向元件。对于电流部分的整定，其原则与前述三段式电流保护整定原则基本相同。不同的是与相邻保护的定值配合时，只需要与相邻的同方向保护的定值进行配合。

在辐射型双侧电源网络或环型单侧电源网络中，Ⅰ段、Ⅱ段电流部分的整定计算可按照一般的不带方向的Ⅰ段、Ⅱ段整定原则进行。Ⅲ段电流部分的整定计算则与一般不带方向的Ⅲ段整定原则有所不同，下面加以说明。

1.Ⅲ段保护整定

1）Ⅲ段保护动作电流

Ⅲ段保护动作电流需躲过被保护线路的最大负荷电流，即

式中 L.maxI——考虑故障切除后电动机自起动的最大负荷电流。

Ⅲ段保护动作电流还需要躲过非故障相的电流 Iunf ，即

在小接地电流系统中，非故障相电流为负荷电流，只需按照式（1−3−14）进行整定。对于大接地电流系统，非故障相电流除了负荷电流 IL ，还包括零序电流I 0，此时按照式（1−3−16）整定动作电流，即

式中 Krel——非故障相中的零序电流与故障相电流的比例系数，显然，对于单相接地故障Krel 为1/3。

另外，Ⅲ段保护动作电流需与同方向相邻Ⅲ段保护进行灵敏度配合。为确保选择性，应使前一段线路保护的动作电流大于后一段线路保护的动作电流，即同方向保护的动作电流，从离电源最远处开始逐级增大，这就是与同方向相邻设备灵敏度的配合。

方向电流保护的动作电流应同时满足以上3 个条件，同方向保护应取上述计算结果中的最大者作为方向电流保护的动作电流限定值。

2）Ⅲ段保护动作时间

Ⅲ段保护动作时间按照同方向阶梯特性整定，即前一段线路保护的保护动作时间比同方向后一段线路保护的动作时间长。

3）保护的灵敏度配合

方向电流保护的灵敏度主要由电流元件决定，其电流元件的灵敏度校验方法与不带方向的电流保护相同。对于方向元件，一般因为方向元件的灵敏度较高，故不需要校验灵敏度。

现以图1−3−19所示电网为例说明方向电流保护的整定，图中标明了各个保护的动作方向，其中，1、3、5、7 为动作方向相同的一组保护，即同方向保护；2、4、6、8 为同方向保护，于是它们的动作电流、动作时间的配合关系应为

图1−3−19　方向电流保护整定举例

2.方向元件的装设

并非所有保护都需要装设方向元件，只有当反方向故障可能造成保护无选择性动作时，才需要装设方向元件。例如，在图1−3−15所示电网中，若保护3 的Ⅰ段动作电流大于其反方向母线N 处短路时流过保护3 的电流，则该Ⅰ段不需经方向元件闭锁，反之则应当经方向元件闭锁；同理，若保护3 的Ⅱ段动作电流大于其反方向保护2 的Ⅱ段动作电流，则该Ⅱ段不需经方向元件闭锁，反之则应当经方向元件闭锁。对于母线N 处的保护3 与2，如则当线路MN 上发生故障时，保护2 先于保护3 动作，将故障线路切除，即动作时间的配合已能保证保护3 不会非选择性动作，故保护3 的Ⅲ段可以不装设方向元件。

根据上述讨论可以得出结论：Ⅰ段动作电流大于其反方向母线短路时的电流时，不需要装设方向元件；Ⅱ段动作电流大于其同一母线反方向保护的Ⅱ段动作电流时，不需要装设方向元件；对装设在同一母线两侧的Ⅲ段来说，动作时间最长的，不需要装设方向元件；除此以外，反向故障时有故障电流流过的保护必须装设方向元件。

方向元件的投退

习题

例1−3−1：求图1−3−20所示网络的方向电流保护的动作时间，时限级差取0.5 s，并说明哪些保护需要装设方向元件。

图1−3−20　例1−3−1 接线图(www.xing528.com)

解：（1）计算各保护的动作时限。

保护1、2、4、6 为同方向，其动作时限为

取t4=1.5 s。

取t2=2.5 s。

取t1=3 s。

保护3、5、7、8 为同方向，其动作时限为

取t5=2.5 s。

取t7=3 s。

取t9=3 s。

（2）确定应装设方向元件的保护。

观察A 母线，由于t2＜t1，所以保护2 应装设方向元件；观察B 母线，由于t3=t4＜t11＜t9，所以保护3 和4 均应装设方向元件；观察C 母线，由于t6＜t5，所以保护6 应装设方向元件；观察D 母线，由于t7＞t8，所以保护7 应装设方向元件。

方向电流保护的概念

方向电流保护的工作原理

功率方向继电器的结构和 工作原理

整流型功率方向继电器

功率方向继电器的 接线方式及分析

方向电流保护的整定原则