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1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)三峽電力職業(yè)學(xué)院動力工程系繼電保護(hù)教學(xué)第五章輸電線路全線快速保護(hù)輸電線路的電流保護(hù)、方向電流保護(hù)和距離保護(hù)都是按照階段式配置的??焖賱幼鞯蘑穸伪Wo(hù)是通過限制保護(hù)范圍來滿足選擇性,只能達(dá)到線路全長的80%~85%,而能夠保護(hù)線路全長的Ⅱ段和Ⅲ段保護(hù)都要經(jīng)過延時。電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性要求高電壓、大容量、長距離的重要線路,保護(hù)必須滿足線路全長范圍故障是快速切除的。5.1輸電線路的縱聯(lián)差動保護(hù)被保護(hù)線路上發(fā)生短路和被保護(hù)線路外發(fā)生短路,線路兩側(cè)電流的大小和相位均不相同,因此可以通過比較線路兩側(cè)電流的大小和相位來區(qū)分是線路內(nèi)部短路,還是線
2、路外部短路。由于從原理上不需要與相鄰元件配合,所以可以做到全線瞬時切除故障。5.1.1縱聯(lián)差動保護(hù)原理為實現(xiàn)全線短路故障時能快速切除,必須采用線路兩側(cè)電氣量作為保護(hù)的測量信息,通過信息交換,對區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障位置進(jìn)行判斷,從而實現(xiàn)全線快速保護(hù)。電流差動原理比較電流的大小電流相位差原理比較電流的相位方向比較原理比較功率方向5.1.1.1電流差動原理線路縱聯(lián)差動保護(hù)(簡稱縱差)的工作原理:比較被保護(hù)線路始端及末端電流的大小與相位。在線路兩端安裝型號相同,變比一致的電流互感器,它們的二次繞組用電纜連接起來。其連接方式應(yīng)該使正常運(yùn)行或外部短路故障時,繼
3、電器中沒有電流。而在被保護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生短路故障時,其電流應(yīng)該等于短路點處的短路電流。正常運(yùn)行:如圖網(wǎng)絡(luò),保護(hù)1與保護(hù)2檢測到的電流分別為和K1短路:K2短路:K3短路:保護(hù)不應(yīng)動作時,兩側(cè)電流和為零。保護(hù)動作時,兩側(cè)電流和為短路點短路電流5.1.1.2電流相差原理正常運(yùn)行:如圖網(wǎng)絡(luò),保護(hù)1與保護(hù)2檢測到的電流分別為和K1短路:K2短路:K3短路:保護(hù)不應(yīng)動作時,兩側(cè)電流相位差為180°保護(hù)應(yīng)該動作時,兩側(cè)電流相位差為0°5.1.1.3方向比較原理正常運(yùn)行:保護(hù)1為正方向,保護(hù)2為反方向如圖網(wǎng)絡(luò),保護(hù)1與保護(hù)2分別裝置方向元件K1短路:保護(hù)1為
4、正方向,保護(hù)2為正方向K2短路:保護(hù)1為正方向,保護(hù)2為反方向K3短路:保護(hù)1為反方向,保護(hù)2為正方向保護(hù)不應(yīng)動作時,兩側(cè)功率方向相反保護(hù)應(yīng)該動作時,兩側(cè)功率方向相同要實現(xiàn)上述的比較,需要將線路一側(cè)的信息傳送到另一側(cè),只有借用通道實現(xiàn)線路縱聯(lián)差動保護(hù):將線路兩側(cè)測量信息傳送到對側(cè)進(jìn)行比較而構(gòu)成的全線速動保護(hù)。線路縱聯(lián)差動保護(hù):不需要與其他保護(hù)配合,不受負(fù)荷電流影響,不反映系統(tǒng)振蕩,有良好的選擇性。高頻保護(hù):由高頻通道組成的縱差保護(hù)??v聯(lián)差動保護(hù)(導(dǎo)引線保護(hù)):用電纜通道組成的縱差保護(hù)。光纖縱聯(lián)差動保護(hù):用光纖通道組成的縱聯(lián)保護(hù)5.1.2縱聯(lián)差
5、動保護(hù)的構(gòu)成單相縱聯(lián)差動保護(hù)的構(gòu)成如圖要求線路兩側(cè)的電流互感器型號、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)按換流法連接成回路,差動電流繼電器接入差動回路。用環(huán)流回路比較兩側(cè)電流大小和相位,相位相同時差動回路幾乎無電流理想情況下:nTA1=nTA2=nTA,互感器其他性能完全一致5.1.2.1縱聯(lián)差動保護(hù)的工作原理線路正常運(yùn)行時,流入差動繼電器KD的電流為K1短路時,流入差動繼電器KD的電流為K2短路時,流入差動繼電器KD的電流為K3短路時,流入差動繼電器KD的電流為正常運(yùn)行或外部短路時,對側(cè)互感器的二次電壓剛好抵消,相當(dāng)于
6、導(dǎo)引線開路,無電流,繼電器不會動作。內(nèi)部短路時,兩端不再是等電位,有較大的電流使繼電器動作。上述接法是環(huán)流法,還有一種接法稱為均壓法由于各種誤差的影響,環(huán)流法接線在外部故障時會出現(xiàn)不平衡電流,影響繼電器的工作。均壓法在內(nèi)部故障時,繼電器中電流增大不顯著,靈敏性不及環(huán)流法接線。隨著輸電線路長度的增加,環(huán)流法接線有更大的優(yōu)越性。1、穩(wěn)態(tài)不平衡電流5.1.2.2不平衡電流即使是同一個廠家生產(chǎn)的相同型號、相同變比的電流互感器,由于勵磁電流的作用,勵磁特性也不完全相同。當(dāng)一次電流比較小時,電流互感器鐵芯不飽和,兩側(cè)電流互感器特性曲線相差不大。當(dāng)一次電流
7、較大時,電流互感器鐵芯開始飽和,勵磁電流開始明顯增大。當(dāng)一次電流很大時,電流互感器鐵芯過飽和,勵磁電流急劇增大。此時由于飽和程度不同,兩個勵磁電流上升的程度不同,二次電流區(qū)別較大。短路電流越大,鐵芯飽和程度越嚴(yán)重,這個差別就越大。差動繼電器中就有電流Ir流過,稱為不平衡電流Iunb2、暫態(tài)不平衡電流正常運(yùn)行或外部故障時,縱差保護(hù)中一定流過不平衡電流,而且在外部短路暫態(tài)過程中,不平衡電流可能很大。為了防止誤動作,可以采用帶速保護(hù)變流器或帶制動特的縱差保護(hù),以提高縱差保護(hù)的靈敏度。由于差動保護(hù)瞬時動作,應(yīng)考慮短路電流的非周期分量。由于非周期分量時
8、間變化率遠(yuǎn)小于周期分量,所以非周期分量很難變換到二次側(cè),但是卻引起鐵芯嚴(yán)重飽和,導(dǎo)致勵磁電流劇增,從而使二次電流的誤差增大。5.2平行線路差動保護(hù)平行線路:線路長度