继电保护第7章

r1
1KA、2KA动作，使断路 器1QF、3QF跳闸，切除故 障线路WL1。
M 1QF 1TA

KTA
K1
K2
op 1
WL1 K
I K1
1KA
IK 2
Ir 2
3TA



3QF N
1 2I K 2 KTA
I op2
2KA WL2
G


2QF
2TA
IK 2
4TA 4QF

图7-6（b）
流整定的，所以，在被保护线路
I I I2 I I I 2 II II 2
I II


I II 2
II
正常及外部故障时差动保护不会 动作。
K
内部短路：流入差动保护回路的电流为
I I I I II ' K KTA KTA KTA
I I I r I2 II 2
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。 特点： 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
M段故障相 继动作区
K
IK 2
I K1
N段故障相 继动作区
IK 2
LN
2.相继动作区长度的计算
假设相继动作区的临界点K的短路电流与N侧母线 上的短路时的短路电流相等 I I I
I K1 I K 2
KN
K 1
K 2
M侧保护差动回路的一次电流为 :
I I 0I I r M K1 K2 op1
当IrN＞IOP2时，电流继电器2KA动作。
功率方向继电器3KP承受负功率,不动作;4KP承受正功 率，接点闭合，跳开QF3,瞬时切除故障线路WL1，非故障线 路WL2继续运行。
I K1
k
IK 2
1KA
1KP
2 KP
3KP
4 KP
2 KA
二、横联差动方向保护的相继动作区和死区
相继动作：线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式。 1、相继动作区 相继动作区：产生相继动作的范围。
为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电 流互感器二次断线整定： K rel I Lmax I op KTA 灵敏度校验： K sen I K min 1.5 ~ 2
I op
四、纵联差动保护的评价
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。 应用： 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8～10km 线路）才采用。
第七章 电网的差动保护
第一节 电网的纵联差动保护
第二节 平行线路横联差动方向保护
第七章 电网的差动保护
基本要求:
1、掌握纵联差动保护的工作原理及其特点 2、理解不平衡电流的概念 3、掌握横联差动方向保护的工作原理、接线 及整定计算，理解相继动作区和死区
第一节 电网的纵联差动保护
电流、电压和距离保护在动作值整定上必须与相 邻元件相配合才能满足动作的选择性，不能实现全线 瞬时切除故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定 的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障？ 采用线路纵联差动保护 带辅助导线的线路纵联差动保护是利用比较被保护线路两 端（侧）电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。 不反应相邻线路故障，不需要在时间上与相邻线路保护相 配合，所以当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能 瞬时切除故障。 解决办法：
I 1 2
IK R 0 mM
M P m
图7-10
1—M端保护一次差电流随短路点位置变化曲线 2—N端保护一次差电流随短路点位置变化曲线
0
t
0
t
图7-4(a)短路电流的变化 图7-4(b)不平衡电流的变化 减小暂态过程中的最大不平衡电流，有两种方法。 1、在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器UA。 2、在差动回路串入电阻R。
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：
I op K rel K err K st K np I K max KTA
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。
1、正常运行及外部短路时
在正常运行或外部短路时，线路1WL和2WL流过相同电 流，1KA和2KA流过不平衡电流Iunb或最大不平衡电流 Iunb.max，整定电流继电器1KA和2KA的动作电流 Iop.r>Iunb.max,则保护装置不会误动作。
2．暂态不平衡电流
暂态过程中，短路电流含有按指数规律衰减的非周期 分量，非周期分量大部分是变化缓慢的直流分量，很难传 变到二次侧。大部分成为励磁电流，在铁芯中产生非周期 分量磁通，使铁芯严重饱和，因此需要考虑在外部短路时 暂态过程中差动回路中出现的不平衡电流,其最大值为
max Kerr Kst Knp I kmax Iunb
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
' " I op Krel I unbmax Krel ( I unb I max unbmax )
I op 电流继电器 I 由两回路参数不同引起的不平衡电流 K con I unb.max op r 的起动电流 KTA Krel 可靠系数，取1.5.
1 (I I ) I r M K1 K2 KTA
功率方向继电器1KP承受正方向功率动作，功率方向继电 器2KP承受负功率不动作，因而跳开QF1。 当IrM＞IOP1时，电流继电器1KA动作。
I K1
K
IK 2
1KA
1KP
2 KP
3KP
4 KP
2 KA
IK 2
2 I rN IK2 线路N侧：流过差动回路中的电流为： KTA
2、内部故障
(2)设线路WL2内部发生故障，则通过线路WL1、WL2短路电 流IK1、IK2的大小与他们由母线M到故障点之间阻抗值成反比。 显然IK2〉IK1，流入继电器1KA、2KA中电流分别为：
1KA、2KA动作，使断路器2QF、 4QF跳闸，切除故障线路WL2。
M 1QF 1TA

1 I r1 I K 2 I K1 KTA
1 I I I II KTA
流入差回路的电流
正常运行和外部短路： 流入差动继电器KD中的 1 电流为：
I r I I 2 I II 2 KTA
I
I
I II 0
IIIII2 I 2 2
II
实际上，差动回路中还有一 个不平衡电流Iunb。差动继电器
KD的起动电流是按大于不平衡电
I opM I KN
l
相继动作区用百分数 mM I opM lM mM 100% 100% 50% 表示 l I KN
K
IK 2
I K1
Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2
lM
l
3、横联差动保护的死区
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％。
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之差。差动 回路中产生不平衡电流最大值为
I unbmax
K err K st I K max KTA
式中: Kerr一电流互感器 10％误差； Kst—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； Ikmax— 被保护线路外部短路时，流过保护线路的最 大短路电流。
Ir 2
3TA
I op1
I op2
1 2I K1 KTA
3QF N
I K1
1KA K

WL1 2KA


G


WL2
2QF
2TA
IK 2
I K1
4TA 4QF

图7-6(c)
图7-7平行线路横差保护单相原理接线图
以上分析表明，差动电流继电器1KA、2KA只能判别平行线路内 部、外部故障，但不能选择出那条线路故障。从图中看出，不同 线路故障通过电流继电器1KA、2KA的电流方向不同，因此，可 用功率方向继电器元件选择故障线路。见图7-7，方向元件电压 接于母线电压互感器二次测，工作电流接于差动回路。
式中Knp——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。
2．暂态不平衡电流
暂态过程中起始段，直流分量大，铁芯高度饱和，一次侧 交流分量很难传变到二次侧。所以不平衡电流不大。 在结束阶段，铁芯饱和消失，电流互感器转入正常工作， 不平衡电流又减小。 最大不平衡电流发生在暂态过程时间的中段。 ik Iunb
.max 由TA误差引起的最大不平衡电流 Iunb
K rel I Lmax （2）躲开单回线运行时的最大负荷电流：I op K re （3）躲过对侧断路器跳闸 K rel I unf max 后流过本侧保护的非故障相 I opr KTA 最大电流：