繼電保護-線路的導(dǎo)引線保護

線路的導(dǎo)引線保護

一、導(dǎo)引線保護的基本原理

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

線路兩側(cè)裝設(shè)變比、特性完全相同的差動保護專用電流互感器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)引線保護的電流回路，差動繼電器KO并接

在電流互感器的二次端子上，使正常運行時電流互感器二次側(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)成的保護稱為導(dǎo)引線保護。

根據(jù)以上接線原理，對圖6-1所示導(dǎo)引線保護原理進行分析。

當(dāng)線路正常運行或外部上點短路時，通過差動繼電器KD的電流為

(6-1)

圖6-1導(dǎo)引線保護原理說明

(a)正常運行、外部短路時：(b)內(nèi)部短程時

當(dāng)線路內(nèi)部任意一點女短路時，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k提供的短路電流分別為4人.和

以,短路點的總電流為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)到差動繼電器KD的動作電流時，差動繼電器小瞬時動作，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％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)到差動繼電器K。的動作電流時，差動繼電器K。瞬時動作，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)引線保護的保護

范圍。

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

實際導(dǎo)引線保護為了減少所需導(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，然后傳送到線路對側(cè)進行比較。

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)引線保護三相原理圖

(a)導(dǎo)引線保護原理接線圖：(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裝置，同時還可以監(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

常運行時系統(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，正常運行時，綜合器Z7有一不平衡輸出，但對側(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，差動繼電器K。的輸入量為零，不會動作。用環(huán)流法分析，

結(jié)果相同。

正常運行或2側(cè)外部短路時，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，流入差動繼電器K。的電流/初為

IKD=/；+/；=()(6-5)

繼電器K。不動作。

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

器將動作。

實際上，外部短路時，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，故會有一個不平衡電流乙加流入繼電器KD,若流入差動繼電器KD的不平衡電

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

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

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)引線保護中，若電流互感器具有理想的特性，則在系統(tǒng)正常運行和外部短路時，差

動繼電器KD中不會有電流流過。但實際上，線路兩側(cè)電流互感器TA的勵磁特性不可能完

全相同，如圖6-3所示。當(dāng)電流互感器力一次電流較小

時，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，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

不同，勵磁電流差別增大,當(dāng)電流互感港以?次電流大

到使鐵芯嚴(yán)重飽和的程度，則會因勵磁阻抗的卜.降而使

線路兩側(cè)電流互感器TA的勵磁電流劇烈增加，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

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中由于非周期分量對時間的變化率遠(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)，大部分作為勵磁電流進入勵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，使勵磁電流曲線偏于時間軸的一側(cè)。由于勵磁回路具有很大的電感，勵磁

電流不能很快.上升，閃此在短路后的幾個周波才出現(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，取為I,則最大不平衡電流幅值的計算式為

(6-9)

nTA

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

皿,來整定；為了提高導(dǎo)引線保護在內(nèi)部故障時的靈敏度，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)引線保護采用型號和特性完全相的D

級電流互感器TA,并按10%誤差曲線進行校

驗、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)電機上。

四、導(dǎo)引線保護的整定計算

1.導(dǎo)引線保護動作電流的整定按以下兩種情況計算

（1）躲過外部短路時的最大不平衡電流

/”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)保護采用帶有速飽和變流器的差動繼電器時取1。

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

IoP=^re,-（6-11）

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

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

的同時將保護自動退出工作。

2.導(dǎo)引線保護靈敏度的校驗

導(dǎo)引線保護的靈敏