繼電保護(hù)-線路的導(dǎo)引線保護(hù)

線路的導(dǎo)引線保護(hù)

一、導(dǎo)引線保護(hù)的基本原理

導(dǎo)引線保護(hù)是通過比較被保護(hù)線路始端和末端電流幅值、相位進(jìn)行工作的。為此，應(yīng)在

線路兩側(cè)裝設(shè)變比、特性完全相同的差動(dòng)保護(hù)專用電流互感器TA,將兩側(cè)電流互感器二次

繞組的同極性端子用輔助導(dǎo)引線縱向相連構(gòu)成導(dǎo)引線保護(hù)的電流回路，差動(dòng)繼電器KO并接

在電流互感器的二次端子上，使正常運(yùn)行時(shí)電流互感器二次側(cè)電流在該回路中環(huán)流，根據(jù)基

爾霍夫電流定律，流入差動(dòng)繼電器KD的電流等于零，如圖6-1(a)所示。通常稱此連

接方法為環(huán)流法，將環(huán)流法接線構(gòu)成的保護(hù)稱為導(dǎo)引線保護(hù)。

根據(jù)以上接線原理，對(duì)圖6-1所示導(dǎo)引線保護(hù)原理進(jìn)行分析。

當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部上點(diǎn)短路時(shí)，通過差動(dòng)繼電器KD的電流為

(6-1)

圖6-1導(dǎo)引線保護(hù)原理說明

(a)正常運(yùn)行、外部短路時(shí)：(b)內(nèi)部短程時(shí)

當(dāng)線路內(nèi)部任意一點(diǎn)女短路時(shí)，分以下兩種情況分析。

(1)線路為兩側(cè)電源供電，若兩側(cè)電源向短路點(diǎn)k提供的短路電流分別為4人.和

以,短路點(diǎn)的總電流為ik=/u+hk，則流入繼電器KD的電流

-/+-J.L

KD~71.2十/【I.2一十一(6-2)

心嗎^

1

當(dāng)晨達(dá)到差動(dòng)繼電器KD的動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)繼電器小瞬時(shí)動(dòng)作，斷開線路兩電源

側(cè)斷路器Q凡

(2)線路為單側(cè)電源供電，且設(shè)/以=0,若電源向短路點(diǎn)％提供的短路電流為人.一

則流入繼電器KO的電流

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

當(dāng)晨達(dá)到差動(dòng)繼電器K。的動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)繼電器K。瞬時(shí)動(dòng)作，斷開線路電源側(cè)

斷路器QF。

由以上分析可見，線路兩側(cè)電流互感器以之間所包括的范圍，就是導(dǎo)引線保護(hù)的保護(hù)

范圍。

導(dǎo)引線保護(hù)按環(huán)流法接線的三相原理如圖6-2(a)所示,

實(shí)際導(dǎo)引線保護(hù)為了減少所需導(dǎo)線的根數(shù)，通常采用電流綜合器Z7,將三相電流綜合

成一單相電流，然后傳送到線路對(duì)側(cè)進(jìn)行比較。

線路兩側(cè)的電流綜合器￡7合成的單相電流/；和經(jīng)隔離變壓器7V后變成電壓"'和

圖6-2導(dǎo)引線保護(hù)三相原理圖

(a)導(dǎo)引線保護(hù)原理接線圖：(b)一次三相電流相量圖：(c)Z7磁流相量圖

再由導(dǎo)引線Q3連接起來。隔離變壓器7V的作用是將保護(hù)裝置回路與導(dǎo)引線回路隔

離，防止導(dǎo)引線回路被高電壓線路或雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓損壞保護(hù)裝置，同時(shí)還可以監(jiān)視

導(dǎo)引線的完好性。另外，通過隔離變壓器7V提高電壓，減小長期正常運(yùn)行狀態(tài)下導(dǎo)引線中

的電流和功率消耗。

圖6-2(a)所示的綜合器Z7的A相匝數(shù)為n+2,B相匝數(shù)為n+1,C相匝數(shù)為n,正

2

常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的一次電流如圖6-2(b)所示，則綜合器Z7的磁流相量如圖6-2(c)所示。

可見，正常運(yùn)行時(shí)，綜合器Z7有一不平衡輸出，但對(duì)側(cè)的綜合器Z7也有不平衡輸出，而

且方向相反，因此，理想情況下，差動(dòng)繼電器K。的輸入量為零，不會(huì)動(dòng)作。用環(huán)流法分析，

結(jié)果相同。

正常運(yùn)行或2側(cè)外部短路時(shí)，4方向與圖&2(a)所示方向相反，且等于匕，即

12——/j,——I.(6-4)

理想情況下，流入差動(dòng)繼電器K。的電流/初為

IKD=/；+/；=()(6-5)

繼電器K。不動(dòng)作。

內(nèi)部k點(diǎn)短路時(shí)，如圖6-2(a)所示，流入繼電器KD的電流人力=繼電

器將動(dòng)作。

實(shí)際上，外部短路時(shí)，由于各種誤差的影響以及線路兩側(cè)電流互感器7X的特性不可能

完全相同，故會(huì)有一個(gè)不平衡電流乙加流入繼電器KD,若流入差動(dòng)繼電器KD的不平衡電

流憶,過大，差動(dòng)繼電器TA必須采用更高的動(dòng)作值，才能使導(dǎo)引線保護(hù)不誤動(dòng)作，從而降

低了保護(hù)在線路內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度。這也是所有按環(huán)流法接線的導(dǎo)引線保護(hù)共同存在的問

題。因此，有必要分析不平衡電流乙”〃產(chǎn)生的原因，并設(shè)法減小它。

二、導(dǎo)引線保護(hù)的不平衡電流

1.穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流

在導(dǎo)引線保護(hù)中，若電流互感器具有理想的特性，則在系統(tǒng)正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，差

動(dòng)繼電器KD中不會(huì)有電流流過。但實(shí)際上，線路兩側(cè)電流互感器TA的勵(lì)磁特性不可能完

全相同，如圖6-3所示。當(dāng)電流互感器力一次電流較小

時(shí)，鐵芯未飽和，兩側(cè)電流互感器方特性曲線接近理想

狀態(tài)，相差很小。當(dāng)電流互感器以一次電流較大時(shí)，鐵

芯開始飽和，由于線路兩側(cè)電流互感器TA鐵芯的飽和點(diǎn)

不同，勵(lì)磁電流差別增大,當(dāng)電流互感港以?次電流大

到使鐵芯嚴(yán)重飽和的程度，則會(huì)因勵(lì)磁阻抗的卜.降而使

線路兩側(cè)電流互感器TA的勵(lì)磁電流劇烈增加，差別顯圖6-3電流互感器4=f(4)的

特性曲線和不平衡電流

3

中由于非周期分量對(duì)時(shí)間的變化率遠(yuǎn)小于周期分量的變化率（日〕，因而很難傳變到二

\dt）\dt）

次側(cè)，大部分作為勵(lì)磁電流進(jìn)入勵(lì)磁回路而使電流互感器力的鐵芯嚴(yán)重飽和。此外，電流

互感器力勵(lì)磁1可路以及二次呵I路的電感中的磁通不能突變，將在二次回路中引起自由非周

期分量電流，因此，暫態(tài)過程中的勵(lì)磁電流將大大超過其穩(wěn)態(tài)值，其中包含大量緩慢衰減的

非周期分量電流，使勵(lì)磁電流曲線偏于時(shí)間軸的一側(cè)。由于勵(lì)磁回路具有很大的電感，勵(lì)磁

電流不能很快.上升，閃此在短路后的幾個(gè)周波才出現(xiàn)最大不平衡電流。

考慮到非周期分量電流4的影響，在式（6-8）中應(yīng)引入非周期分量影響系數(shù)Klir,取

1.5-2,當(dāng)采取措施消除其影響時(shí)，取為I,則最大不平衡電流幅值的計(jì)算式為

(6-9)

nTA

為了保證導(dǎo)引線保護(hù)在外部短路時(shí)的選擇性，其動(dòng)作電流必須躲過最大不平衡電流

皿,來整定；為了提高導(dǎo)引線保護(hù)在內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度，應(yīng)采取措施減小不平衡電流。

三、減小導(dǎo)引線保護(hù)不平衡電流的主要措施

（1）減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流的措施是導(dǎo)引線保護(hù)采用型號(hào)和特性完全相的D

級(jí)電流互感器TA,并按10%誤差曲線進(jìn)行校

驗(yàn)、選擇負(fù)載。減小暫態(tài)過程中不平衡電流

的主要措施通常是在差勁回路中接入具有快

速飽和特性的中間變流器7A,如圖6-5（a）

所示。也可以采用在二次回路和差動(dòng)繼電器

KD之間串入電阻的方法,如圖6-5（b）所示。

接入電阻可以減小差動(dòng)繼電器TA中的不平

衡電流并使其加速衰減，但效果不甚顯著，圖6-5防止非周期分量影響的措施

（a）接入速飽和變流器：（b）接入電阻

一般用于小容量的變壓器和發(fā)電機(jī)上。

四、導(dǎo)引線保護(hù)的整定計(jì)算

1.導(dǎo)引線保護(hù)動(dòng)作電流的整定按以下兩種情況計(jì)算

（1）躲過外部短路時(shí)的最大不平衡電流

/”二=K/KssKmU（6-10）

flTA

式中K,1----可靠系數(shù)，一般取1.2~1.3；

5

Klip——非周期分量影響系數(shù)，當(dāng)保護(hù)采用帶有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器時(shí)取1。

（2）躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)流入差動(dòng)繼電器KD的最大負(fù)荷電流…

IoP=^re,-（6-11）

取式（6-9）和式（6/0）中較大者作為差動(dòng)繼電器的整定值。為了防止斷線時(shí)又發(fā)生

外部短路而引起導(dǎo)引線保護(hù)誤動(dòng)作，還應(yīng)裝設(shè)斷線監(jiān)視裝置.，二次回路斷線時(shí)，在發(fā)出信號(hào)

的同時(shí)將保護(hù)自動(dòng)退出工作。

2.導(dǎo)引線保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)

導(dǎo)引線保護(hù)的靈敏