继电保护原理电网的差动保护
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继电保护原理
第七章 电网的差动保护
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
中国电力出版社
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
中国电力出版社
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。
中国电力出版社
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。
1TA
1QF G
I K1
1KA
3TA 1WL 2KA 2WL
3QF
2QF
2TA
IK 2
4TA 4QF
Fra Baidu bibliotek
图7-6（a）
中国电力出版社
2、内部故障
(1)设线路WL1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IK1〉IK2，流入继电器1KA、2KA中电流 分别为： I 1 I I I
I r I I 2 I II 2
1 I I I II KTA
中国电力出版社
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
中国电力出版社
解决办法：
－、纵联差动保护的基本原理
电网的纵联差动保护反应被保护 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7-1所示。
电流互感器采用环流法接线。 流入继电器的电流为两个电流互 感器二次电流的差。即
IIIII2 I 2 2
II
I II
I II 2
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。
中国电力出版社
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
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。
中国电力出版社
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 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。
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2．暂态不平衡电流
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
中国电力出版社
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
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
I op K rel K err K st K np I K max KTA
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
中国电力出版社
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5～7km 线路）才采用。
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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。
KD的起动电流是按大于不平衡电
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。
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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
第七章 电网的差动保护
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
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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
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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。
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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。
1TA
1QF G
I K1
1KA
3TA 1WL 2KA 2WL
3QF
2QF
2TA
IK 2
4TA 4QF
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图7-6（a）
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2、内部故障
(1)设线路WL1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IK1〉IK2，流入继电器1KA、2KA中电流 分别为： I 1 I I I
I r I I 2 I II 2
1 I I I II KTA
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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
中国电力出版社
解决办法：
－、纵联差动保护的基本原理
电网的纵联差动保护反应被保护 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7-1所示。
电流互感器采用环流法接线。 流入继电器的电流为两个电流互 感器二次电流的差。即
IIIII2 I 2 2
II
I II
I II 2
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。
中国电力出版社
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
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。
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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 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。
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2．暂态不平衡电流
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
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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
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
I op K rel K err K st K np I K max KTA
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
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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5～7km 线路）才采用。
中国电力出版社
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。
KD的起动电流是按大于不平衡电
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。
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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