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1、第一节 线路的差动保护 基本要求 学习内容 习题与思考题 基本要求 掌握纵联差动保护的工作原理及其特点 掌握横联差动方向保护的工作原理及其相继动 作区和死区 返回 第一节 线路的差动保护 引言 电流、电压、距离保护只有第 段瞬时动作,因而不能瞬时切除全线故障。 原因:测量线路一端的电气量,无法区分是 本线路末端故障还是下一线路首端故障。 对大容量、超高压线路,要求瞬时切除全线 故障,对保护速动性提出更高的要求。 解决办法: 采用线路纵差动保护(瞬时切除全线故 障(全线速动) 1. 线路纵差动保护是利用比较被保护元件 始末端电流的大小和相位的原理来构成 输电线路保护的。当在被保护范围内任 一点发
2、生故障时,它都能瞬时切除故障 。若判断故障在本线路保护范围之外, 不动作。 2、纵联保护按采用的通道分为: 导引线保护利用辅助导线作为通道利用 辅助导线作为通道的纵差保护 高频保护载波保护(为了在远距离输电线 上实现差动保护,必须将线路一端的电 气量传送到另一端,广泛采用的方法之 一是利用高压输电线本身作通道,以50 300kHz的高频电流相互传送两侧电气 量 ) 微波保护(利用微波通道来传送被保护线路 两端比较信号的继电保护 ) 光纤保护 n导引线保护的定义:比较被保护线路 首端和末端电流大小和相位而动作的 保护。 n装设要求:线路两侧装设变比、特性 完全相同的差动保护专用的TA。 n接线要
3、求:环流法,辅助导线将两侧 TA同极性相连。 一、导引线保护的基本原理 工作原理 纵联保护原理:比较线路两端电气量变化而工 作的。即:反应被保护线路首末两端电流的大小和 相位,保护整条线路,全线速动。纵联差动保护原 理接线如图所示。装设要求:线路两侧装设变比、 特性完全相同的差动保护专用的TA。 流入继电器的电流为I2I2, 即为电流互感器二次电流的差。 差回路:继电器回路。 正常运行: 流入差回路的电流 外部短路:流入差回路中的电流为 指出: 被保护线路在正常运行及区外故障 时,在理想状态下,流入差动保护差回 路中的电流为零。实际上,差回路中还 有一个不平衡电流Ibp。差动继电器KD 的起动
4、电流是按大于不平衡电流整定的 ,所以,在被保护线路正常及外部故障 时差动保护不会动作。 内部短路: 流入差动保护回路的电流为 被保护线路内部故障时,流入差回 路的电流远大于差动继电器的起动电流 ,差动继电器动作,瞬时发出跳闸脉冲 ,断开线路两侧断路器。 结论:1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护 二、纵联差动保护的不平衡电流 1稳态情况下的不平衡电流 该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动 回路中产生不平衡电流最大值为 式中 KTA一电流互感器 10误差; Ktx电流互感器的同型系数,两侧电流互感器为同型号 时,取0.5,否则取l
5、; Idmax被保护线路外部短路时,流过保护线路的最大短路 电流。 2暂态不平衡电流 纵联差动保护是全线速动保护,需要考虑在外部短路 时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为 式中Kfz非周期分量的影响系数,在接有速饱和变流器 时,取为1,否则取为1.52。 三、纵联差动保护的整定计算 差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡 电流整定 为防止电流互感器二次断线差动保护误动,按躲开TA 二次断线流入KD的最大负荷电流整定 灵敏度校验: 四、保护特点 1、保护原理本身可以区分内、外部故障 ,可实现全线快速保护 2、保护范围是两个CT之间 3、与系统运行方式无关 4、不受系统振荡的影响
6、 5、可作为线路主保护(配置后备保护:电 流或距离) 6、只能用于短线路(由于通道导线的限制 ) 五、纵联差动保护的总体评价 优点: 全线速动,不受过负荷及系统振荡的影响 ,灵敏度较高。 缺点: 需敷设与被保护线路等长的辅助导线,且要求电 流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10的 误差。这在经济上,技术上都难以实现。 需装设辅助导线断线与短路的监视装置,辅助导 线断线应将纵联差动保护闭锁。 在输电线路中,只有用其它保护不能满足要求的 短线路(一般不超过57km 线路)才采用。 应用: 第二节 平行线路横联差动方向保护 一、横联差动方向保护的工作原理 横差方向保护:是用于平行线路的保护装置,它
7、装设于平 行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保 护的动作原理是反应双回线路的电流及功率方向,有选择 性地瞬时切除故障线路。 正常运行及外部发生短路: 两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的电 流仅为很小的不平衡电流,小于继电器的起动电流,电 流继电器不会起动。 内部故障时 : 如在线路XLl的d点发生短路,M侧电流继电器中的电流 当IjIdz时,电流继电器1动作。 功率方向继电器2承受正方向功率动作,功率方向继电器3 承受负功率不动作,因而跳开1QF。 线路N侧:流过差回路中的电流 当IjIdz时,电流继电器动作。 功率方向继电器 2承受正功率,接点闭合,跳开 3QF 瞬时切
8、除故障线路XL一1横差保护退出工作,非故障线路 XL一2继续运行。 二、横联差动方向保护的相继动作区和死区 1、相继动作区 相继动作:线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式。 相继动作区:产生相继动作的范围。 2、相继动作区长度的计算 假设相继动作区的临界点d的短路电流与N侧母线上的短 路时的短路电流相等 M侧保护中起动元件的一次动作电流为 依据电压平衡方程式 相继动作区的长度百分数 50 3、 死区 功率方向继电器采用90接线,但当出口发生三相短路 时,母线残压为零,功率方向继电器不动作,这种不动作 的范围称为死区。死区在本保护出口,在对侧保护的相继 动作区内。在死区内发生三相短路,两侧横差
9、保护都不能 动作。死区的长度不允许大于被保护线路全长的10。 三、横联差动方向保护的整定计算 1电流继电器的动作电流 (l)为保证横差保护范围外故障保护不动作,横差保护的 动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定 式中Ibpmax电流互感器 10误差引起的最大不平衡电流 Ibpmax=KTA Kfz KtxIdmax ; I“bpmax两回输电线路参数不同引起的最大不平衡电流 ; 电流继电器的起动电流 (2)躲开单回线运行时的最大负荷电流 2灵敏度校验 在平行的双回线路上,两侧的断路器都处在合闸位置。 当区内发生故障时,应能保证至少有一侧保护有足够的灵敏 度。为此,应在两侧保护灵敏度相等的那
10、一点发生故障时, 两侧都有足够的灵敏度。这样,当故障点向一侧移动时,靠 近故障点的一侧保护的灵敏系数增大,而远离故障点的一侧 保护的灵敏度必然下降。在相同灵敏系数点发生故障时,要 求保护的灵敏度为2,即 当在相继动作区内短路时,一侧断路器已经断开的情况 下要求另一侧保护的灵敏度系数大于1.5。 四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围 优点: 能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障 ,实现起来简单、经济,不受系统振荡的影响 。 缺点 : 存在相继动作区,当故障发生在相继动作区 时,切除故障的时间增加1倍。保护装置还存 在死区。需加装单回线运行时线路的主保护 和后备保护。 适用于66kV及以下的平行线路上。 应用 : 返回 复习思考题: 1、纵联差动保护与电流保护的区别是什么? 2、纵联差动保护的优缺点是什么? 3、横联差动保护的优缺点是什么? 4、什么是横联差动保护的相继动作区? 5、什么是横联差动保护的死区? 返回