第4章輸電線路全線快速保護(hù)

教學(xué)要求：掌握輸電線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的工作原理；熟悉反映故障分量電流相位差動(dòng)保護(hù)工作原理；熟悉橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)工作原理；了解平衡保護(hù)工作原理；掌握高頻方向保護(hù)和高頻相差保護(hù)原理。4.1輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)被保護(hù)線路上發(fā)生短路和被保護(hù)線路外短路，線路兩側(cè)電流大小和相位是不相同的。故比較線路兩側(cè)電流大小和相位，可以區(qū)分是線路內(nèi)部短路，還是線路外部短路。1、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成要求：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的單相構(gòu)成如圖5-1所示，它要求線路兩側(cè)的電流互感器型號(hào)、變比完全相同，性能一致。輔助導(dǎo)引線將兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按環(huán)流法連接成回路，差動(dòng)電流繼電器接入差動(dòng)回路。2、工作原理1）正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，流入差動(dòng)繼電器電流為2）線路內(nèi)部短路故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器電流為，且有很大電流流入差動(dòng)繼電器，繼電器動(dòng)作，將線路兩側(cè)斷路器斷開。3、不平衡電流1）穩(wěn)態(tài)不平衡電流

在差動(dòng)保護(hù)中，由于電流互感器總是具有勵(lì)磁電流，且勵(lì)磁特性不完全相同。即使同一生產(chǎn)廠家相同型號(hào)，相同變比的電流互感器也是如此。當(dāng)一次電流較小時(shí)，電流互感器鐵芯不飽和，兩側(cè)電流互感器特性曲線差別不明顯。當(dāng)一次電流較大時(shí)，鐵芯開始飽和，于是勵(lì)磁電流開始明顯增大。當(dāng)一次電流很大時(shí)，電流互感器鐵芯達(dá)到過飽和，勵(lì)磁電流便急劇增大。由于兩側(cè)電流互感器勵(lì)磁特性不同，即兩鐵芯飽和程度不同，所以兩個(gè)勵(lì)磁電流劇烈上升的程度不一樣，因而造成兩個(gè)二次電流有較大的差別。鐵芯飽和程度越嚴(yán)重，這個(gè)差別就越大。于是差動(dòng)繼電器中就有電流流過，這個(gè)電流就稱為不平衡電流。2）暫態(tài)不平衡電流

非周期分量對(duì)時(shí)間變化率遠(yuǎn)小于周期分量，故非周期分量很難變換到二次側(cè)，但卻使鐵芯嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致勵(lì)磁阻抗急劇下降，勵(lì)磁電流劇增，從而使二次電流的誤差增大。3）減小不平衡電流影響的方法采用帶速飽和變流器或帶制動(dòng)特性的縱差保護(hù)，是一種減少影響、提高保護(hù)靈敏度的有效方法。4、縱差保護(hù)整定計(jì)算1）按躲過區(qū)外短路故障時(shí)的最大不平衡電流整定2）按躲過電流互感器斷線條件整定動(dòng)作值取上述兩式較大值。3）靈敏度計(jì)算靈敏系數(shù)按單側(cè)電源供電情況下被保護(hù)線路末端短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最小短路電流校驗(yàn)。5、利用故障分量的電流差動(dòng)保護(hù)1）電流縱差保護(hù)原理從故障信息觀點(diǎn)看，電流縱差保護(hù)最為理想。這是因?yàn)椴顒?dòng)回路的輸出電流反映著被保護(hù)對(duì)象內(nèi)部的信息。假設(shè)被保護(hù)對(duì)象內(nèi)部故障，并規(guī)定電流正方向?yàn)槟妇€指向被保護(hù)對(duì)象，則兩側(cè)電流分別為差動(dòng)回路輸出電流或由此可見，在差動(dòng)回路的輸出中完全消除了非故障狀態(tài)下的電流。不論非故障狀態(tài)變化多么復(fù)雜，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理具有精確提取內(nèi)部故障分量的能力。2）電流相位差動(dòng)保護(hù)同時(shí)由圖不難看出，當(dāng)比較線路兩端的故障分量電流的相位時(shí)，可以消除負(fù)荷電流或非故障狀態(tài)電流的不利影響，也可消除故障點(diǎn)過渡電阻的影響，從而大大提高保護(hù)的靈敏度和可靠性。3）線路兩端故障分量電流的特征如圖所示，在線路內(nèi)部及外部發(fā)生短路故障時(shí)，線路兩端故障分量電流可以用圖示附加狀態(tài)求出。1）兩端電源線路線路內(nèi)部故障時(shí)，線路兩端故障分量電流之間的相位為當(dāng)線路外部短路時(shí)：2）單端電源線路線路上發(fā)生內(nèi)部短路故障，其故障附加狀態(tài)如圖（b）所示，其中為負(fù)荷阻抗。

3）過渡電阻的影響過渡電阻將影響故障點(diǎn)電流、保護(hù)安裝處的故障分量電流的大小，但不影響兩端電流的相位差。4.2自適應(yīng)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)自適應(yīng)縱差保護(hù)由電流相位比較式原理，方向比較式原理和自動(dòng)控制三部分組成的一種保護(hù)。1、保護(hù)的基本要求1）線路正常運(yùn)行情況下，線路全長范圍內(nèi)各種短路保護(hù)均應(yīng)正確動(dòng)作。2）線路非全相運(yùn)行時(shí)，線路全長范圍內(nèi)各種短路保護(hù)均應(yīng)正確動(dòng)作。3）手動(dòng)，自動(dòng)合閘到故障線路時(shí)，保護(hù)應(yīng)正確動(dòng)作。4）電力系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩、電壓回路斷線時(shí)，線路內(nèi)各種短路保護(hù)盡可能正確動(dòng)作。2、自適應(yīng)縱差保護(hù)1）構(gòu)成原理方向比較式和電流相位比較式縱差保護(hù)原理各有優(yōu)缺點(diǎn)，故把兩種原理結(jié)合構(gòu)成一種由自動(dòng)控制部分控制自動(dòng)切換的縱差保護(hù)，稱為自適應(yīng)縱差保護(hù)。自適應(yīng)性能：1）正常情況下，退出電流相位比較式原理，保護(hù)方向比較式原理動(dòng)作。2）在系統(tǒng)振蕩、暫態(tài)或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定破壞、電壓回路斷線、線路兩相運(yùn)行、手動(dòng)合閘和自動(dòng)重合閘時(shí)，退出方向比較原理，保護(hù)按電流相位比較原理動(dòng)作。2）保護(hù)構(gòu)成自適應(yīng)保護(hù)包括：方向比較、相位比較和自適應(yīng)控制。1）方向比較部分包括有方向比較式縱差保護(hù)的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，其核心元件是判別故障方向的方向元件。2）相位比