下载文档原格式
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。
一、方向性电流保护的工作原理1、1、问题的提出2.解决办法d1点短路：保护1的短路功率由线路指向母线，保护6的短路功率由母线指向线路。
d2点短路：保护1的短路功率由母线指向线路，保护6的短路功率由线路指向母线。
利用这个特点可构成一种保护，这种保护要求：凡是流过保护的短路功率是由母线指向线路时（正），保护就起动；凡是流过保护的短路功率是由线路指向母线时（负），保护就不起动。
d1点短路：保护2、3、6、7、起动，根据阶梯时限原则t2 ＜t3，t6 ＜t7 ,保护2和6动作，保护3、7返回，从而保证有选择地切除故障d2点短路：保护1、2、3、7起动，t1 ＜t2 ＜t3 ，故保护1和7起动，保护2、3返回，判断短路功率方向，一般采用功率方向继电器。
d1 点短路时：Pd1 =UId1 cos ϕ1 为正值，功率方向继电器动作。
d2 点短路时：Pd2 =UId2 cos ϕ 2 为负值，功率方向继电器不动作。
式中ϕ为电压U与电流I之间的夹角3.方向过电流保护方向过电流保护:增加了功率方向元件的过电流保护。
即是利用功率方向元件与过电流保护配合使用的一种保护装置，其原理接线图下图所示。
二. 整流型功率方向继电器 组成：电压形成回路、比较回路、执行元件1. 电压形成回路电压形成回路把输入的交流电压或电流以及它们的相位，经过小型中间变压器或电抗变压器转换成便于测量的电压，该电压经整流滤波后变成与变流量成正比的直流电压，然后送到比较回路进行比较，以确定继电器是否动作，最后由执行元件表示继电器的工作状态（动作或返回）。
（1）、电抗变换器（TX ）作用：将输入的一次侧较大电流量按比例地变换成二次侧的较低电压U2 。
k j j I e I K U ϕ..=2（2）电压变换器（TM ）作用：将一次侧的强电压成比例地变换成二次侧的弱电压。
式中 KU 为电压变换器的变换系数。
a.相位比较式：设以电网对地电压为基准且为正，电流由母线流向线路为电流的正方向。
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。
第六节方向性电流保护
本节主要讲方向性电流保护工作原理以及中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护。
一、方向性电流保护工作原理
前面所讲的三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进行分析的，各保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧，在发生故障时，它们都是在短路功率从母线流向被保护线路的情况下，按照选择性的条件和灵敏性的配合来协调工作的。
短路功率：一般指短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率，在无串联电容也不考虑分布电容的线路上短路时，认为短路功率从电源流向短路点。
目前双侧电源供电较为普遍。
在下图的双侧电源网络接线中，由于两侧都有电源，则在每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置。
假设断路器8断开，电源不存在，则发生短路时，保护1、2、3、4的动作情况和由电源单独供电是一样的，它们之间的选择性是能够保证的。
如果电源不存在，则保护5、6、7、8由电源单独供电，此时它们之间也同能够保证动作的选择性。
图2-29 双侧电源网络接线
如果两个电源同时存在，当点短路时，按照选择性的要求，应该由距故障点最近的保护2、
6动作切除故障。
但由电源供给的短路电流也将通过保护1，如果保护1采用电流速断且
大于保护装置的起动电流，则保护1的电流速断就要误动作；如果保护1采用过电流保护且其动作时限，则保护1的过电流保护也将误动作。
（b）中k2点短路时，本应由保护1和7动作切除故障，但是由电源供给的短路电流将通
过保护6，如果，则保护6的电源速断要误动作；如果过电流保护的动作时限，则保护6的过电流保护也要误动作。
其他亦如此。
图2-30 方向过电流保护的原理接线图
方向性继电保护的主要特点就是在原有保护的基础上增加一个功率方向判别元件，以在反方向故障时保证保护不致误动作。
原理图如上图所示，主要由方向元件、电流元件和时间元件组成，方向元件和电流元件必须都动作之后，才能去起动时间元件，再经过预定的延时后动作于跳闸。
二、中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护
图2-31
当中性点直接接地的电网（或称大接地电流系统）中发生接地短路时，将出现很大的零序电流，而在正常运行情况下它们是不存在的，因此利用零序电流来构成接地短路的保护，具有显著优点。
在电力系统中发生接地短路时（图a），可以利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系。
短路计算的零序等效网络如图b所示，零序电流可以看成是在故障点出现一个零序电压而产生的，它必须经过变压器接地的中性点构成回路。
零序电流的方向仍然采用母线流向故障点为正，而对零序电压的方向，是线路高于大地的电压为正，如图b中的“↑”所示。
零序分量的参数特点：
（1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，零序电压的分布如图c所示。
（2）当忽略回路的电阻时，按照规定的正方向画出零序电流和电压的矢量图。
而当计算回路电阻时，如取零序阻抗角为80度。
（3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。
（4）在电力系统运行方式变化时，如果送电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络是不变的。
零序电压过滤器：
为了取得零序电压，通常采用图a所示的三个单相式电压互感器或图b所示的三相五柱式电压互感器，其一次绕组接成星形并将中性点接地，其二次绕组接成开口三角形，这样从m、n端子上得到的输出电压。
而对正序或负序分量的电压，因三相相加后等于零，没有输出。
所以这种接线实际上就是零序电压过滤器。
另外，当发电机的中性点经电压互感器或消弧线圈接地时，图c给出从它的二次绕组中取得的零序电压。
在集成电路和微机保护中，由电压形成回路取得三个相电压后，利用加法器将三个相电压相加，也可以从内部合成零序电压。
