继电保护-线路的导引线保护

线路的导引线保护

一、导引线保护的基本原理

导引线保护是通过比较被保护线路始端和末端电流幅值、相位进行工作的。为此，应在

线路两侧装设变比、特性完全相同的差动保护专用电流互感器TA,将两侧电流互感器二次

绕组的同极性端子用辅助导引线纵向相连构成导引线保护的电流回路，差动继电器KO并接

在电流互感器的二次端子上，使正常运行时电流互感器二次侧电流在该回路中环流，根据基

尔霍夫电流定律，流入差动继电器KD的电流等于零，如图6-1(a)所示。通常称此连

接方法为环流法，将环流法接线构成的保护称为导引线保护。

根据以上接线原理，对图6-1所示导引线保护原理进行分析。

当线路正常运行或外部上点短路时，通过差动继电器KD的电流为

(6-1)

图6-1导引线保护原理说明

(a)正常运行、外部短路时：(b)内部短程时

当线路内部任意一点女短路时，分以下两种情况分析。

(1)线路为两侧电源供电，若两侧电源向短路点k提供的短路电流分别为4人.和

以,短路点的总电流为ik=/u+hk，则流入继电器KD的电流

-/+-J.L

KD~71.2十/【I.2一十一(6-2)

心吗^

1

当晨达到差动继电器KD的动作电流时，差动继电器小瞬时动作，断开线路两电源

侧断路器Q凡

(2)线路为单侧电源供电，且设/以=0,若电源向短路点％提供的短路电流为人.一

则流入继电器KO的电流

w=;,-2=i(6-3)

当晨达到差动继电器K。的动作电流时，差动继电器K。瞬时动作，断开线路电源侧

断路器QF。

由以上分析可见，线路两侧电流互感器以之间所包括的范围，就是导引线保护的保护

范围。

导引线保护按环流法接线的三相原理如图6-2(a)所示,

实际导引线保护为了减少所需导线的根数，通常采用电流综合器Z7,将三相电流综合

成一单相电流，然后传送到线路对侧进行比较。

线路两侧的电流综合器£7合成的单相电流/；和经隔离变压器7V后变成电压"'和

图6-2导引线保护三相原理图

(a)导引线保护原理接线图：(b)一次三相电流相量图：(c)Z7磁流相量图

再由导引线Q3连接起来。隔离变压器7V的作用是将保护装置回路与导引线回路隔

离，防止导引线回路被高电压线路或雷电感应产生的过电压损坏保护装置，同时还可以监视

导引线的完好性。另外，通过隔离变压器7V提高电压，减小长期正常运行状态下导引线中

的电流和功率消耗。

图6-2(a)所示的综合器Z7的A相匝数为n+2,B相匝数为n+1,C相匝数为n,正

2

常运行时系统的一次电流如图6-2(b)所示，则综合器Z7的磁流相量如图6-2(c)所示。

可见，正常运行时，综合器Z7有一不平衡输出，但对侧的综合器Z7也有不平衡输出，而

且方向相反，因此，理想情况下，差动继电器K。的输入量为零，不会动作。用环流法分析，

结果相同。

正常运行或2侧外部短路时，4方向与图&2(a)所示方向相反，且等于匕，即

12——/j,——I.(6-4)

理想情况下，流入差动继电器K。的电流/初为

IKD=/；+/；=()(6-5)

继电器K。不动作。

内部k点短路时，如图6-2(a)所示，流入继电器KD的电流人力=继电

器将动作。

实际上，外部短路时，由于各种误差的影响以及线路两侧电流互感器7X的特性不可能

完全相同，故会有一个不平衡电流乙加流入继电器KD,若流入差动继电器KD的不平衡电

流忆,过大，差动继电器TA必须采用更高的动作值，才能使导引线保护不误动作，从而降

低了保护在线路内部故障时的灵敏度。这也是所有按环流法接线的导引线保护共同存在的问

题。因此，有必要分析不平衡电流乙”〃产生的原因，并设法减小它。

二、导引线保护的不平衡电流

1.稳态情况下的不平衡电流

在导引线保护中，若电流互感器具有理想的特性，则在系统正常运行和外部短路时，差

动继电器KD中不会有电流流过。但实际上，线路两侧电流互感器TA的励磁特性不可能完

全相同，如图6-3所示。当电流互感器力一次电流较小

时，铁芯未饱和，两侧电流互感器方特性曲线接近理想

状态，相差很小。当电流互感器以一次电流较大时，铁

芯开始饱和，由于线路两侧电流互感器TA铁芯的饱和点

不同，励磁电流差别增大,当电流互感港以•次电流大

到使铁芯严重饱和的程度，则会因励磁阻抗的卜.降而使

线路两侧电流互感器TA的励磁电流剧烈增加，差别显图6-3电流互感器4=f(4)的

特性曲线和不平衡电流

3

中由于非周期分量对时间的变化率远小于周期分量的变化率（日〕，因而很难传变到二

\dt）\dt）

次侧，大部分作为励磁电流进入励磁回路而使电流互感器力的铁芯严重饱和。此外，电流

互感器力励磁1可路以及二次呵I路的电感中的磁通不能突变，将在二次回路中引起自由非周

期分量电流，因此，暂态过程中的励磁电流将大大超过其稳态值，其中包含大量缓慢衰减的

非周期分量电流，使励磁电流曲线偏于时间轴的一侧。由于励磁回路具有很大的电感，励磁

电流不能很快.上升，闪此在短路后的几个周波才出现最大不平衡电流。

考虑到非周期分量电流4的影响，在式（6-8）中应引入非周期分量影响系数Klir,取

1.5-2,当采取措施消除其影响时，取为I,则最大不平衡电流幅值的计算式为

(6-9)

nTA

为了保证导引线保护在外部短路时的选择性，其动作电流必须躲过最大不平衡电流

皿,来整定；为了提高导引线保护在内部故障时的灵敏度，应采取措施减小不平衡电流。

三、减小导引线保护不平衡电流的主要措施

（1）减小稳态情况下的不平衡电流的措施是导引线保护采用型号和特性完全相的D

级电流互感器TA,并按10%误差曲线进行校

验、选择负载。减小暂态过程中不平衡电流

的主要措施通常是在差劲回路中接入具有快

速饱和特性的中间变流器7A,如图6-5（a）

所示。也可以采用在二次回路和差动继电器

KD之间串入电阻的方法,如图6-5（b）所示。

接入电阻可以减小差动继电器TA中的不平

衡电流并使其加速衰减，但效果不甚显著，图6-5防止非周期分量影响的措施

（a）接入速饱和变流器：（b）接入电阻

一般用于小容量的变压器和发电机上。

四、导引线保护的整定计算

1.导引线保护动作电流的整定按以下两种情况计算

（1）躲过外部短路时的最大不平衡电流

/”二=K/KssKmU（6-10）

flTA

式中K,1----可靠系数，一般取1.2~1.3；

5

Klip——非周期分量影响系数，当保护采用带有速饱和变流器的差动继电器时取1。

（2）躲过电流互感器二次回路断线时流入差动继电器KD的最大负荷电流…

IoP=^re,-（6-11）

取式（6-9）和式（6/0）中较大者作为差动继电器的整定值。为了防止断线时又发生

外部短路而引起导引线保护误动作，还应装设断线监视装置.，二次回路断线时，在发出信号

的同时将保护自动退出工作。

2.导引线保护灵敏度的校验

导引线保护的灵敏