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1、第四章第四章 电网的差动保护电网的差动保护 一、电网的纵联差动保护二、平行线路横联差动保护第一节第一节 电网的纵联差动保护电网的纵联差动保护 电流、电压和距离保护属于单端保护，不能电流、电压和距离保护属于单端保护，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。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？时切除高压输电线路故障？解决办法：解决办法：采用线路纵差动保护采用线路纵差动保护 线路纵差动保护线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的
2、原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内和相位的原理来构成输电线路保护的。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。任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。、纵联差动保护的工作原理、纵联差动保护的工作原理 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下图所示。理接线如下图所示。流流入入继继电电器器的的电电流流为为I2I2，即为电流互感器二次电流的差。即为电流互感器二次电流的差。正常运行：正常运行：流入差回路的电流流入差回路的电流
3、 外部短路：外部短路：流入差回路中的电流为流入差回路中的电流为 被保护线路在正常运行及区外故障时，被保护线路在正常运行及区外故障时，在理想状态下，流入差动保护差回路中的在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。实际上，差回路中还有一个不电流为零。实际上，差回路中还有一个不平衡电流平衡电流Iunb。差动继电器。差动继电器KD的起动电流的起动电流是按大于不平衡电流整定的，所以，在被是按大于不平衡电流整定的，所以，在被保护线路正常及外部故障时差动保护不会保护线路正常及外部故障时差动保护不会动作。动作。内部短路：内部短路：流入差动保护回路的电流为流入差动保护回路的电流为 被保护线路内部故障时，流入
4、差回路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，断开动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。线路两侧断路器。结论：结论：1、差动保护灵敏度很高差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定保护范围稳定 3 3、可以实现全线速动、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护不能作相邻元件的后备保护 二、纵联差动保护的不平衡电流二、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的差。差动该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回路中
5、产生不平衡电流最大值为回路中产生不平衡电流最大值为 式中式中 Kerr一电流互感器一电流互感器 10误差；误差；Kst电电流流互互感感器器的的同同型型系系数数，两两侧侧电电流流互互感感器器为为同同型型号号时，取时，取0.5，否则取，否则取l；Id max被被保保护护线线路路外外部部短短路路时时，流流过过保保护护线线路路的的最最大大短短路路电流。电流。2暂态不平衡电流暂态不平衡电流 纵纵联联差差动动保保护护是是全全线线速速动动保保护护，需需要要考考虑虑在在外外部部短短路路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为其最大值为式中式中Knp非周期分量的影响系数，
6、在接有非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器速饱和变流器时，取为时，取为1，否则取为，否则取为1.5 2。三、纵联差动保护的整定计算三、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电流整定 为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电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流互感器二次断线整定 灵敏度校验：灵敏度校验：四、纵联差动保护的评价四、纵联差动保护的评价 优点：优点：全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。灵敏度较高。缺点：缺点：
7、需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求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。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。线断线应将纵联差动保护闭锁。在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的短线路（一般不超过短线路（一般不超过57km 线路）才采用。线路）才采用。应用：应用：第二节第二节 平行线路横联差动方向保护平行线路横联差动
8、方向保护 一、横联差动方向保护的工作原理一、横联差动方向保护的工作原理 横横差差方方向向保保护护：是是用用于于平平行行线线路路的的保保护护装装置置，它它装装设设于于平平行行线线路路的的两两侧侧。其其保保护护范范围围为为双双回回线线的的全全长长。横横差差方方向向保保护护的的动动作作原原理理是是反反应应双双回回线线路路的的电电流流及及功功率率方方向向，有有选选择择性地瞬时切除故障线路。性地瞬时切除故障线路。正常运行及外部发生短路：正常运行及外部发生短路：两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的电两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的电流仅为很小的不平衡电流，小于继电器的起动电流，电流仅为很小
9、的不平衡电流，小于继电器的起动电流，电流继电器不会起动。流继电器不会起动。内部故障时内部故障时：如在线路如在线路W WLl的的d点发生短路，点发生短路，M M侧电流继电器中的电流侧电流继电器中的电流 当当IrIop时，电流继电器时，电流继电器1动作。动作。功率方向继电器功率方向继电器2承受正方向功率动作，功率方向继电器承受正方向功率动作，功率方向继电器3承受负功率不动作，因而跳开承受负功率不动作，因而跳开1QF。线路线路N侧：侧：流过差回路中的电流流过差回路中的电流 当当IrIop时，电流继电器动作。时，电流继电器动作。功率方向继电器功率方向继电器 2 承受正功率，接点闭合，跳开承受正功率，接
10、点闭合，跳开 3QF瞬时切除故障线路瞬时切除故障线路W WL1横差保护退出工作，非故障线路横差保护退出工作，非故障线路W WL2继续运行。继续运行。三、横联差动方向保护的整定计算三、横联差动方向保护的整定计算 1电流继电器的动作电流电流继电器的动作电流（l）为为保保证证横横差差保保护护范范围围外外故故障障保保护护不不动动作作，横横差差保保护护的的动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定电流继电器的起动电流电流继电器的起动电流（2）躲开单回线运行时的最大负荷电流）躲开单回线运行时的最大负荷电流2灵敏度校验灵敏度校验 在平行的双回线路上，两侧的断路器都处
11、在合闸位置。在平行的双回线路上，两侧的断路器都处在合闸位置。当区内发生故障时，应能保证至少有一侧保护有足够的灵敏当区内发生故障时，应能保证至少有一侧保护有足够的灵敏度。为此，应在两侧保护灵敏度相等的那一点发生故障时，度。为此，应在两侧保护灵敏度相等的那一点发生故障时，两侧都有足够的灵敏度。这样，当故障点向一侧移动时，靠两侧都有足够的灵敏度。这样，当故障点向一侧移动时，靠近故障点的一侧保护的灵敏系数增大，而远离故障点的一侧近故障点的一侧保护的灵敏系数增大，而远离故障点的一侧保护的灵敏度必然下降。在相同灵敏系数点发生故障时，要保护的灵敏度必然下降。在相同灵敏系数点发生故障时，要求保护的灵敏度为求保
12、护的灵敏度为2，即，即 当当一一侧侧断断路路器器已已经经断断开开的的情情况况下下，要要求求另另一一侧侧保保护护的的灵灵敏度系数敏度系数大于大于1.5。四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围 优点：优点：能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。缺点：缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时，切除故障的时间增加时间增加1倍倍。保护装置还存。保护装置还存在在死区死区。需加装单回线运行时线路的主保护。需加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。和后备保护。适用于适用于66kV及以下的平行线路上。及以下的平行线路上。应用：应用：复习思考题：复习思考题：4-1 纵联差动保护与电流保护的区别是什么？纵联差动保护与电流保护的区别是什么？4-2 纵联差动保护的原理及优缺点是什么？纵联差动保护的原理及优缺点是什么？4-3 横联差动保护的原理及优缺点是什么？横联差动保护的原理及优缺点是什么？