第三講輸電線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

第三講輸電線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)三、高頻保護(hù)概述四、相差高頻保護(hù)五、方向高頻保護(hù)第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1.電流保護(hù)和距離保護(hù)的缺陷第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1.電流保護(hù)和距離保護(hù)的缺陷互感器傳變的誤差、線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器本身的測(cè)量誤差等原因，可能將被保護(hù)線路對(duì)端所連結(jié)的母線上的故障，或母線所連接的其它線路出口處的故障，誤判斷為本線路末端的故障而將被保護(hù)線路切斷。第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1.電流保護(hù)和距離保護(hù)的缺陷改進(jìn)措施保護(hù)的I段定值整定為線路全長的80%~85%；帶時(shí)限的第II段切除對(duì)于其余的15%~20%線路段上的故障；對(duì)于某些重要線路采用縱聯(lián)保護(hù)；第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)2.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理是同時(shí)比較被保護(hù)線路始端和末端電流的電氣量，判斷故障是否在本線路范圍之內(nèi)。導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是最簡單的一種用輔助導(dǎo)線或稱導(dǎo)引線作為通道的縱聯(lián)保護(hù)。第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)3.元件的環(huán)流法縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)一次側(cè)電流的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)的線路；兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性均置于靠近母線的一端，二次回路的同極性端子相聯(lián)接；差動(dòng)繼電器并聯(lián)聯(lián)接；第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行差動(dòng)回路電流：繼電器不動(dòng)作。第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外部故障差動(dòng)回路電流：繼電器不動(dòng)作。第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)內(nèi)部故障差動(dòng)回路電流：單電源：1)2)雙電源：當(dāng)，繼電器動(dòng)作于跳閘。第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)元件環(huán)流法縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)引線中存在環(huán)流；繼電器反應(yīng)于電流而動(dòng)作；適用于變壓器、發(fā)電機(jī)和母線。第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)4.輸電線的環(huán)流法縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行或外部故障繼電器端電壓較小，不動(dòng)作第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)4.輸電線的環(huán)流法縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正常運(yùn)行或外部故障繼電器端電壓較大，動(dòng)作第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)環(huán)流法的特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)引線中存在環(huán)流；當(dāng)導(dǎo)引線發(fā)生開路故障時(shí)，保護(hù)要誤動(dòng)；當(dāng)導(dǎo)引線發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)要拒動(dòng)。第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)5.輸電線的均壓法縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線圖：第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)均壓法的特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)引線兩端電壓相等，方向相反；導(dǎo)引線開路，保護(hù)拒動(dòng)；導(dǎo)引線短路，保護(hù)誤動(dòng)。第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)環(huán)流法和均壓法的比較在導(dǎo)引線發(fā)生故障的情況下，導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不能正確工作；裝有導(dǎo)引線監(jiān)視和電力系統(tǒng)故障檢測(cè)元件時(shí)，僅導(dǎo)引線發(fā)生故障是不會(huì)誤跳閘的；當(dāng)被保護(hù)線路與導(dǎo)引線幾乎同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置不正確工作是不可避免的；如果被保護(hù)線路先發(fā)生故障，由于導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間很快，一般在導(dǎo)引線故障前能可靠發(fā)出跳閘脈沖，保護(hù)不會(huì)拒動(dòng)；如果導(dǎo)引線先發(fā)生故障，由于這類事故常由外力破壞引起，導(dǎo)引線大多屬于開路故障，因此環(huán)流式的保護(hù)不受影響，能正確跳閘，而均壓式的保護(hù)將拒絕動(dòng)作。因此，通常多采用環(huán)流式接線的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6.輸電線縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性理論上，縱差保護(hù)動(dòng)作是個(gè)突變的過程，既流過繼電器的電流要么為零，要么大于動(dòng)作電流；實(shí)際存在不平衡電流；動(dòng)作特性：在電流特性圖上劃分動(dòng)作與不動(dòng)作區(qū)域。第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6.輸電線縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性幅值特性第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6.輸電線縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性相位特性當(dāng)電流增大時(shí)，使保護(hù)誤動(dòng)作的相位差減??；電流幅值大的時(shí)候可靠性高。第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)6.輸電線縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性復(fù)數(shù)比特性兩端電流的復(fù)數(shù)比描述保護(hù)動(dòng)作特性；保護(hù)的動(dòng)作量=使保護(hù)動(dòng)作的方程圓外為動(dòng)作區(qū)第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)7.影響輸電線縱差動(dòng)保護(hù)正確工作的因素電流互感器的誤差和不平衡電流；導(dǎo)引線的阻抗和分布電容；導(dǎo)引線的故障和感應(yīng)過電壓；

第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)CT誤差和不平衡電流的影響故障的特征量包含在一次電流中；動(dòng)作的判斷依據(jù)是二次電流；一切導(dǎo)致一次電流到二次電流錯(cuò)誤變換的因素都會(huì)引起繼電器誤動(dòng)作；一切導(dǎo)致一次電流到二次電流錯(cuò)誤變換的表現(xiàn)就是不平衡電流的存在。第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)環(huán)流法的穩(wěn)態(tài)不平衡電流分析不平衡電流主要受勵(lì)磁電流影響CT鐵芯越飽和，勵(lì)磁電流越大，隨之增加二次電流的誤差；一次電流確定時(shí)，二次負(fù)荷越大，鐵芯越飽和；二次負(fù)荷確定時(shí)，一次電流越大，鐵芯越飽和；第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)CT的要求縱差保護(hù)的二次負(fù)荷一定，鐵芯飽和程度主要受一次電流影響；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，一次電流較大，鐵芯飽和；內(nèi)部故障時(shí)，繼電器必須動(dòng)作，無需考慮不平衡電流的影響；因此，只需考慮外部故障時(shí)，出現(xiàn)不平衡電流的問題。CT容量滿足10%誤差曲線時(shí)，不平衡電流的穩(wěn)態(tài)值計(jì)算第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流故障發(fā)生后，電網(wǎng)會(huì)經(jīng)過短暫的過渡過程到達(dá)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行；暫態(tài)過程中存在幅值衰減的周期分量和緩慢衰減的非周期分量；CT主要針對(duì)工頻設(shè)計(jì)，幾乎不能將緩慢變化的非周期分量變換到二次側(cè)，而成為勵(lì)磁電流；二次側(cè)也存在非周期分量，增加了勵(lì)磁電流；暫態(tài)過程中，勵(lì)磁電流、不平衡電流大大超過穩(wěn)態(tài)；第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)短路電流示例第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)CT的選型為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的選擇性，差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流必須躲開最大不平衡電流Ibp.max；因此，Ibp.max越小，保護(hù)的靈敏性就越好，故如何減小不平衡電流就成為一切差動(dòng)保護(hù)的中心問題；為減小不平衡電流，對(duì)于輸電線縱差動(dòng)保護(hù)以及其它縱差動(dòng)保護(hù)應(yīng)采用型號(hào)相同、磁化特性一致、鐵心截面較大的高精度的電流互感器，在必要時(shí)，還可采用鐵心磁路中有小氣隙的電流互感器。第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)導(dǎo)引線的阻抗和分布電容對(duì)保護(hù)的影響當(dāng)縱差動(dòng)保護(hù)用于較長的輸電線時(shí)，導(dǎo)引線的阻抗增大，使隔離變壓器GB的二次負(fù)載增大，因而使GB的傳變誤差增大。為了減小其二次負(fù)載，可以提高GB的變壓比，但將使導(dǎo)引線上的分布電容電流和漏電流增大，同樣增大GB的傳變誤差；GB二次電壓過高時(shí)，將出現(xiàn)設(shè)備和人身安全，以及設(shè)備的管理體制等問題?？v差動(dòng)保護(hù)只適于用在較短（一般應(yīng)在20km以下）而且重要的輸電線上。第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、輸電線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)導(dǎo)引線的故障及感應(yīng)過電壓對(duì)保護(hù)的影響對(duì)于環(huán)流法接線，導(dǎo)引線斷線將造成保護(hù)誤動(dòng)作，導(dǎo)引線短路將造成輸電線內(nèi)部短路時(shí)保護(hù)拒動(dòng)；對(duì)于均壓法接線，導(dǎo)引線斷線將造成保護(hù)拒動(dòng)，導(dǎo)引線短路將造成輸電線內(nèi)部短路時(shí)保護(hù)誤動(dòng)；短路電流、雷電可在導(dǎo)引線中感應(yīng)產(chǎn)生過電壓，應(yīng)采取過電壓保護(hù)措施。第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)1.橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)的原理通過比較兩回線路短路電流大小和方向，從而有選擇地切除故障線路。裝設(shè)在平行線路的兩側(cè)，每一側(cè)將兩回線路電流互感器的二次側(cè)用差接方式連接，并將繼電器的電流線圈接入差電流回路中。第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)2.橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)原理分析正常運(yùn)行或外部故障第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)2.橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)原理分析線路1內(nèi)部故障第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)2.橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)原理分析線路2內(nèi)部故障第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平行雙回線路的橫聯(lián)保護(hù)相繼的動(dòng)作區(qū)在平行雙回線路中，當(dāng)短路點(diǎn)靠近對(duì)側(cè)母線時(shí)，流過該側(cè)保護(hù)的差電流很小，以致起動(dòng)元件和方向元件都不動(dòng)作；但流過對(duì)側(cè)保護(hù)的差電流實(shí)際上為兩回線路短路電流之和，所以差電流很大，對(duì)端保護(hù)動(dòng)作，跳開斷路器，之后全部短路電流將沿故障線路流向故障點(diǎn)，流入本側(cè)繼電器的差電流明顯增大，保護(hù)動(dòng)作。這種情況稱為相繼動(dòng)作，此區(qū)域稱為相繼動(dòng)作區(qū)。第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述1.高頻保護(hù)基本原理將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后，利用輸電線路本身構(gòu)成的高頻（載波）電流通道，將此信號(hào)送至對(duì)端，以比較兩端電流的相位或功率方向的一種保護(hù)。第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述2.高頻保護(hù)的分類按照工作原理的不同，可以分為兩大類：①方向高頻保護(hù)：比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向②相差高頻保護(hù)：比較被保護(hù)線路兩側(cè)的電流相位第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述3.高頻保護(hù)的構(gòu)成①繼電保護(hù)部分②高頻收、發(fā)信機(jī)③高頻通道組成第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述4.高頻通道的構(gòu)成原理相-地制高頻通道的構(gòu)成示意圖。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述5.高頻通道的工作方式（1）“長時(shí)發(fā)信”方式在正常運(yùn)行情況下，收、發(fā)信機(jī)一直處于發(fā)信和收信工作狀態(tài)，高頻通道中始終有高頻信號(hào)通過。（2）“短時(shí)發(fā)信”方式在正常運(yùn)行情況下，收、發(fā)信機(jī)一直處于不工作狀態(tài)，高頻通道中沒有高頻信號(hào)通過。只有在系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，發(fā)信機(jī)才由起動(dòng)元件起動(dòng)，高頻通道中才有高頻信號(hào)通過。（3）“移頻”方式在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)傳送頻率為f1的高頻電流；其作用是閉鎖保護(hù)和對(duì)通道進(jìn)行連續(xù)檢查。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，而發(fā)出頻率為f2的高頻電流。第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、高頻保護(hù)概述6.高頻信號(hào)的作用（1）跳閘信號(hào)高頻信號(hào)是跳閘的充要條件（2）允許信號(hào)高頻信號(hào)是跳閘的必要條件，但不是充分（3）閉鎖信號(hào)收不到高頻信號(hào)是跳閘的必要條件第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相差高頻保護(hù)1.相差高頻保護(hù)工作原理比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位—即利用高頻信號(hào)將電流的相位傳送到對(duì)側(cè)去進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相差高頻保護(hù)2.相差高頻保護(hù)的構(gòu)成相差高頻保護(hù)主要部分包括起動(dòng)元件，操作元件和比相元件。第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相差高頻保護(hù)3.相差高頻保護(hù)的工作原理當(dāng)被保護(hù)線路外部故障時(shí)，兩端電流相位差180°，兩端發(fā)信機(jī)交替發(fā)信，通道中有連續(xù)的高頻電流通過，收信機(jī)的接收端收到連續(xù)高頻電流，輸出解調(diào)為連續(xù)直流信號(hào)，閉鎖比相元件，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)被保護(hù)線路內(nèi)部故障時(shí)，兩端電流同相位，兩端發(fā)信機(jī)同時(shí)發(fā)信，同時(shí)停信，所以通道流通著斷續(xù)的高頻電流，收信機(jī)也收到斷續(xù)的高頻電流，輸出時(shí)有時(shí)無的方波脈沖，在無方波脈沖輸出地半個(gè)周波里，開放比相電路，保護(hù)動(dòng)作切除故障。由于動(dòng)作時(shí)間只有半個(gè)周波（10ms），不足以保證跳閘的可靠性。因此增加脈沖展寬元件，把短脈沖展寬，以保證有足夠的跳閘時(shí)間。第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相差高頻保護(hù)4.閉鎖角的整定兩端電流最大誤差角由最大誤差角便可得到最大間隙角，因此閉鎖角可由確定，一般取45°~60°。閉鎖角在保證外部故障可靠不動(dòng)作時(shí)，還應(yīng)保證在內(nèi)部故障時(shí)可靠動(dòng)作，因此需要對(duì)閉鎖角進(jìn)行校驗(yàn)。第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相差高頻保護(hù)5.閉鎖角的校驗(yàn)按三相對(duì)稱短路時(shí)可能造成的最大電流相位差校驗(yàn)假設(shè)n側(cè)發(fā)生三相對(duì)稱故障m側(cè)相位角，間隙角n側(cè)相位角