4.4 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

1、4.4 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù),縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù) 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,1.縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,kd,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,1.縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理 在正常行運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)， ，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流（不平衡電流）為： 電流繼電器正確動(dòng)作時(shí)，差動(dòng)電流（動(dòng)作電流） 應(yīng)躲過(guò)最大不平衡電流，即：,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,在工程上，不平衡電流穩(wěn)態(tài)值采用電流互感器的10%的誤差曲線按下式計(jì)算：,可見(jiàn)：不平衡電流的大小和外部短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，不平衡電流越大。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,因此，差動(dòng)保護(hù)的判據(jù)有兩種思路：,（1）躲過(guò)最

2、大不平衡電流iunb.max，這種方法可以防止區(qū)外短路的誤動(dòng)，但對(duì)區(qū)內(nèi)故障則降低了差動(dòng)保護(hù)的靈敏度；,（2）采用浮動(dòng)門(mén)坎，即帶制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)。因?yàn)閰^(qū)外故障時(shí)流過(guò)差動(dòng)回路的不平衡電流與短路電流的大小有關(guān)系，短路電流小，不平衡電流也越小，因此可以根據(jù)短路電流的大小調(diào)整差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作門(mén)坎。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,外部短路時(shí)穿過(guò)兩側(cè)電流互感器的實(shí)際短路電流 可以采用以下方法計(jì)算：,在差動(dòng)繼電器的設(shè)計(jì)中，差動(dòng)的動(dòng)作門(mén)坎隨著 的增大而增大， 起制動(dòng)作用，稱為制動(dòng)電流。動(dòng)作方程為：,比率制動(dòng)方式,標(biāo)積制動(dòng)方式,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,2.輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)特性分析 （1）不帶

3、制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器特性 動(dòng)作方程： 的選擇方法： 1）躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流 2）躲過(guò)最大負(fù)荷電流,外部短路時(shí)流過(guò)電流互感器 的最大短路電流（二次值）,線路正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流的二次值,取兩者中的較大者作為整定值。,可靠系數(shù)，取1.22,非周期分量系數(shù)，差動(dòng)回路采用速飽和變流器時(shí)取1；采用串聯(lián)電阻時(shí)取1.52；,互感器10%誤差系數(shù),互感器同型系數(shù)，取0.5或1,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,（1）不帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器特性 靈敏度檢驗(yàn)：保護(hù)應(yīng)滿足在單側(cè)電源運(yùn)行發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)有足夠靈敏度的要求。,單側(cè)最小電源作用且被保護(hù)線路末端短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小短路電流。,若縱差動(dòng)保護(hù)

4、不滿足靈敏度要求，可采用帶制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,（2）帶制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器特性 這種原理的差動(dòng)繼電器有兩組線圈：制動(dòng)線圈和動(dòng)作線圈。制動(dòng)線圈流過(guò)兩側(cè)互感器的電流之差（循環(huán)電流） ， 動(dòng)作線圈流過(guò)兩側(cè)互感器的電流之和 ，動(dòng)作條件為：,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,區(qū)外故障時(shí)（k2點(diǎn)短路），,很大，制動(dòng)作用強(qiáng),很小，動(dòng)作作用弱,提高了外部短路時(shí) 不動(dòng)作的可靠性。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理,區(qū)內(nèi)故障時(shí)（k1點(diǎn)短路），,較小，制動(dòng)作用較弱,很大，動(dòng)作作用很強(qiáng),提高了內(nèi)部短路時(shí) 保護(hù)動(dòng)作的靈敏性,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),1.縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)

5、的工作原理 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)要求傳輸兩端的電流相量，對(duì)傳輸設(shè)備的容量和速率都有較高的要求，并要求兩端的數(shù)據(jù)要嚴(yán)格同步，利用電力線載波通道很難滿足要求。因此縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器和母線等元件上。 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)僅利用輸電線路的兩端電流相位在區(qū)外短路時(shí)相差180、區(qū)內(nèi)短路時(shí)相差0來(lái)區(qū)分故障范圍。此時(shí)需要傳遞兩端各自的相位信息，需要傳遞的信息量小。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),在傳遞相位信息時(shí)，兩端保護(hù)僅在本端正半波（負(fù)半波）時(shí)啟動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)送高頻信號(hào)，這樣外部故障時(shí)兩端電流按照規(guī)定的正方向相位為反相，則輸電線路上將出現(xiàn)連續(xù)的高頻信號(hào)；若是內(nèi)部故障，兩端電流近似同相，輸電線

6、路上將出現(xiàn)間斷的高頻信號(hào)。 因此可以從高頻信號(hào)的連續(xù)和間斷反應(yīng)兩端電流相位比較結(jié)果，構(gòu)成相位縱聯(lián)保護(hù)。 下面結(jié)合圖形具體說(shuō)明。,區(qū)外故障時(shí),180,360,180,360,當(dāng)某端的電流處于正半波時(shí)，由該端保護(hù)向輸電線上發(fā)出高頻信號(hào)。 該高頻信號(hào)可以同時(shí)被本端保護(hù)和對(duì)端保護(hù)所接收。 可見(jiàn)，區(qū)外故障時(shí)，兩端電流反向，輸電線路上存在連續(xù)的高頻信號(hào)。,區(qū)內(nèi)故障時(shí),180,360,180,360,可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩端電流同相，向線路發(fā)送高頻信號(hào)的時(shí)刻基本相同，因此，輸電線路上的高頻信號(hào)是不連續(xù)的。,過(guò) 濾 器,&,啟 發(fā) 信,收 信,跳閘,對(duì)稱短路 時(shí)啟動(dòng),不對(duì)稱短 路時(shí)啟動(dòng),發(fā)信機(jī)操作 元件，正波發(fā)

7、信,啟動(dòng)跳閘 元件,故障啟動(dòng)發(fā)信機(jī)元件,收信比較時(shí)間元件，功能分析見(jiàn)后頁(yè),收信比較時(shí)間 元件 時(shí)間元件 在收到輸電線路上的高頻信號(hào)后，將延時(shí) 后有輸出，并展寬 時(shí)間。 延時(shí) 時(shí)間才有輸出的原因,區(qū)外故障,區(qū)內(nèi)故障,區(qū)外故障時(shí)，延時(shí) 后，仍然有高頻信號(hào)，保護(hù)不跳閘； 區(qū)內(nèi)故障時(shí)，延時(shí) 后，高頻信號(hào)出現(xiàn)了間斷，保護(hù)跳閘。,實(shí)際上，考慮短路前兩側(cè)電勢(shì)的相角差、分布電容的影響、高頻信號(hào)的傳輸延遲等因素，在區(qū)外短路時(shí)受到的高頻信號(hào)不完全連續(xù)，內(nèi)部短路時(shí)，高頻電流間斷的時(shí)間也會(huì)小于半個(gè)周波，因而需要對(duì)t3進(jìn)行整定。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),2.縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性和相繼動(dòng)作 縱聯(lián)電流相

8、位差動(dòng)保護(hù)的閉鎖角及其整定：為了保證在任何外部短路條件下保護(hù)都不誤動(dòng)，需要分析區(qū)外短路時(shí)兩側(cè)收到的高頻電流之間可能出現(xiàn)的最大不連續(xù)時(shí)間，據(jù)此得到對(duì)應(yīng)工頻的相角差，以整定t3延時(shí)。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),（1）區(qū)外故障 考慮互感器誤差：+7 考慮器件延時(shí)：+15 考慮傳播延時(shí)：+ 考慮裕量 ：+15 閉鎖角：,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),180,360,180,360,由于各種因素的影響，在區(qū)外故障時(shí)，高頻信號(hào)可能出現(xiàn)間斷，間斷角為 ，可見(jiàn)，只有合理設(shè)置時(shí)間t3才能夠防止其誤動(dòng)作。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),當(dāng)按照上述原則整定閉鎖角以后，還要校驗(yàn)在區(qū)內(nèi)短路最不利于動(dòng)作時(shí)

9、保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。 對(duì)于如圖所示的系統(tǒng)：,m,n,超前 約70，設(shè)在靠近n側(cè)發(fā)生三相短路；,m側(cè)電流 滯后 的角度考慮最不利情況，設(shè)為60；,n側(cè)電流 滯后 的角度考慮最不利情況，設(shè)為90；,因此兩側(cè)電流相位差可達(dá)到100。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),當(dāng)按照上述原則整定閉鎖角以后，還要校驗(yàn)在區(qū)內(nèi)短路最不利于動(dòng)作時(shí)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度。 對(duì)于如圖所示的系統(tǒng)：,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),保護(hù)動(dòng)作的判據(jù)為兩側(cè)電流同相位，而此時(shí)兩側(cè)電流相位相差100，因此，對(duì)保護(hù)動(dòng)作很不利。 若再考慮互感器誤差、保護(hù)裝置的角度誤差和高頻信號(hào)由滯后的n側(cè)傳輸?shù)絤側(cè)的時(shí)間延遲，則在m側(cè)收到的高頻信號(hào)相位差最大

10、可達(dá)：,隨著線路的增長(zhǎng)，兩側(cè)電流相位差增大，高頻信號(hào)不連續(xù)的間隔縮短，有可能進(jìn)入不動(dòng)作區(qū)。 如下圖所示。,m,n,180,360,延遲,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),若再考慮互感器誤差、保護(hù)裝置的角度誤差和高頻信號(hào)由滯后的m側(cè)傳輸?shù)絥側(cè)的時(shí)間延遲，則在n側(cè)收到的高頻信號(hào)相位差最大可達(dá)：,隨著線路的增長(zhǎng)，兩側(cè)電流相位差減小，高頻信號(hào)不連續(xù)的間隔增加，則保護(hù)可以動(dòng)作。 如下圖所示。,（2）區(qū)內(nèi)故障,m,n,180,360,延遲,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù),從上述分析可以看到，由于誤差的影響，m側(cè)保護(hù)可能不能跳閘，為了解決這一問(wèn)題，當(dāng)n側(cè)跳閘后，則停發(fā)高頻信號(hào)，m側(cè)則只能收到自己發(fā)出的高頻信號(hào)，間隔180，滿足跳閘條件，隨機(jī)跳閘。 這種一側(cè)保護(hù)隨著另一側(cè)保護(hù)動(dòng)作而動(dòng)作的情況稱為保護(hù)的“相繼速動(dòng)”，保護(hù)的相繼速動(dòng)使得一側(cè)的保護(hù)切除故障時(shí)間減慢。,4.4.3 影響縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的因素,1.電流互感器誤差和不平衡電流 由縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的原理可知，在外部短路情況下，輸電線兩側(cè)一次電流雖然大小相等，方向相反，理論上其和為零，但由于電流互感器傳變的幅值誤差和相位誤差，使其和不再等于零，保護(hù)可能進(jìn)入動(dòng)作區(qū)。 為了減