第4章全线快速保护1

第4章输电线路全线快速保护

教学要求：掌握输电线路纵联差动保护的工作原理；熟悉反映故障分量电流相位差动保护工作原理；熟悉横联差动保护工作原理；了解平衡保护工作原理；掌握高频方向保护和高频相差保护原理。4.1输电线路的纵联差动保护被保护线路上发生短路和被保护线路外短路，线路两侧电流大小和相位是不相同的。故比较线路两侧电流大小和相位，可以区分是线路内部短路，还是线路外部短路。1、纵联差动保护的构成要求：纵联差动保护的单相构成如图5-1所示，它要求线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同，性能一致。辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧按环流法连接成回路，差动电流继电器接入差动回路。2、工作原理1）正常运行或外部短路时，流入差动继电器电流为2）线路内部短路故障时，流入差动继电器电流为，且有很大电流流入差动继电器，继电器动作，将线路两侧断路器断开。3、不平衡电流1）稳态不平衡电流

在差动保护中，由于电流互感器总是具有励磁电流，且励磁特性不完全相同。即使同一生产厂家相同型号，相同变比的电流互感器也是如此。当一次电流较小时，电流互感器铁芯不饱和，两侧电流互感器特性曲线差别不明显。当一次电流较大时，铁芯开始饱和，于是励磁电流开始明显增大。当一次电流很大时，电流互感器铁芯达到过饱和，励磁电流便急剧增大。由于两侧电流互感器励磁特性不同，即两铁芯饱和程度不同，所以两个励磁电流剧烈上升的程度不一样，因而造成两个二次电流有较大的差别。铁芯饱和程度越严重，这个差别就越大。于是差动继电器中就有电流流过，这个电流就称为不平衡电流。2）暂态不平衡电流

非周期分量对时间变化率远小于周期分量，故非周期分量很难变换到二次侧，但却使铁芯严重饱和，导致励磁阻抗急剧下降，励磁电流剧增，从而使二次电流的误差增大。3）减小不平衡电流影响的方法采用带速饱和变流器或带制动特性的纵差保护，是一种减少影响、提高保护灵敏度的有效方法。4、纵差保护整定计算1）按躲过区外短路故障时的最大不平衡电流整定2）按躲过电流互感器断线条件整定动作值取上述两式较大值。3）灵敏度计算灵敏系数按单侧电源供电情况下被保护线路末端短路时流过保护安装处的最小短路电流校验。5、利用故障分量的电流差动保护1）电流纵差保护原理从故障信息观点看，电流纵差保护最为理想。这是因为差动回路的输出电流反映着被保护对象内部的信息。假设被保护对象内部故障，并规定电流正方向为母线指向被保护对象，则两侧电流分别为差动回路输出电流或由此可见，在差动回路的输出中完全消除了非故障状态下的电流。不论非故障状态变化多么复杂，纵联差动保护原理具有精确提取内部故障分量的能力。2）电流相位差动保护同时由图不难看出，当比较线路两端的故障分量电流的相位时，可以消除负荷电流或非故障状态电流的不利影响，也可消除故障点过渡电阻的影响，从而大大提高保护的灵敏度和可靠性。3）线路两端故障分量电流的特征如图所示，在线路内部及外部发生短路故障时，线路两端故障分量电流可以用图示附加状态求出。1）两端电源线路线路内部故障时，线路两端故障分量电流之间的相位为当线路外部短路时：2）单端电源线路线路上发生内部短路故障，其故障附加状态如图（b）所示，其中为负荷阻抗。

3）过渡电阻的影响过渡电阻将影响故障点电流、保护安装处的故障分量电流的大小，但不影响两端电流的相位差。4.2自适应纵联差动保护自适应纵差保护由电流相位比较式原理，方向比较式原理和自动控制三部分组成的一种保护。1、保护的基本要求1）线路正常运行情况下，线路全长范围内各种短路保护均应正确动作。2）线路非全相运行时，线路全长范围内各种短路保护均应正确动作。3）手动，自动合闸到故障线路时，保护应正确动作。4）电力系统出现振荡、电压回路断线时，线路内各种短路保护尽可能正确动作。2、自适应纵差保护1）构成原理方向比较式和电流相位比较式纵差保护原理各有优缺点，故把两种原理结合构成一种由自动控制部分控制自动切换的纵差保护，称为自适应纵差保护。自适应性能：1）正常情况下，退出电流相位比较式原理，保护方向比较式原理动作。2）在系统振荡、暂态或动态稳定破坏、电压回路断线、线路两相运行、手动合闸和自动重合闸时，退出方向比较原理，保护按电流相位比较原理动作。2）保护构成自适应保护包括：方向比较、相位比较和自适应控制。1）方向比较部分包括有方向比较式纵差保护的各个主要环节，其核心元件是判别故障方向的方向元件。2）相位比