继电保护 第6章线路的纵联保护解读

为了保持一定的准确度，导引线保护使用的电流互感器TA应按10%误差曲线选取负载，则可保证变比误差不超过10%，角度误差不超过7°。当保护范围外部短路时，通过电

?，若一侧电流互感器TA的误差为零，另一侧误差为流互感器TA一次侧的最大电流为Ik.max??达到最大，为I10%，即fi = 0.1，外部短路时的不平衡电流Iunb.max。由于导引线保护采unb?用型号和特性完全相同、误差接近的D级电流互感器TA，故在不平衡电流Iunb.max中引入同

型系数KSS，KSS在两侧电流互感器TA型号相同时取0.5，不同时取1，因此，流入差动继电器KD的最大不平衡电流为

?Imax?? （6-8） IKD?Iunb.max?fiKSSk·nTA2. 暂态过程中的不平衡电流

由于导引线保护的动作是瞬时性的，因此，必须考虑在保护范围外部短路时的暂态过程中，流入差动继电器KD的不平衡电流iunb。此时，流过电流互感器TA一次侧的短路电流

ik中，包含有周期分量和非周期分量，如图6-4所示。ik中由于非周期分量对时间的变化率

?di??dI?因而很难??远小于周期分量的变化率??，

dtdt????ik传变到二次侧，大部分作为励磁电流进入励磁回路而使电流互感器TA的铁芯严重饱和。此外，电流互感器TA励磁回路以及二次回路的电感中的磁通不能突变，将在二次回路中引起自由非周期分量电流，因此，暂态过程中的励磁电流将大大超过其稳态值，其中包含大量缓慢衰减的非周期分量电流，使励磁电流曲线偏于时间轴的一侧。由于励磁回路具有很大的电感，励磁电流不能很快上升，因此在短路后的几个周波才出现最大不平衡电流。

0tiunb（a）0（b）t图6-4 外部短路暂态过程中的短路电流和不平衡电流（a)一次侧短路电流；（b）不平衡电流考虑到非周期分量电流ik的影响，在式（6-8）中应引入非周期分量影响系数Kun，取1.5~2，当采取措施消除其影响时，取为1，则最大不平衡电流幅值的计算式为

Iunb.max?fiKSSKunIk·max （6-9） nTA130 |

为了保证导引线保护在外部短路时的选择性，其动作电流必须躲过最大不平衡电流

Iunb.max来整定；为了提高导引线保护在内部故障时的灵敏度，应采取措施减小不平衡电流。

三、 减小导引线保护不平衡电流的主要措施

（1） 减小稳态情况下的不平衡电流的措施是导引线保护采用型号和特性完全相的D级电流互感器TA，并按10%误差曲线进行校验、选择负载。减小暂态过程中不平衡电流的主要措施通常是在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器TA，如图6-5（a）所示。也可以采用在二次回路和差动继电器KD之间串入电阻的方法，如图6-5（b）所示。接入电阻可以减小差动继电器TA中的不平衡电流并使其加速衰减，但效果不甚显著，一般用于小容量的变压器和发电机上。 四、导引线保护的整定计算

1. 导引线保护动作电流的整定按以下两种情况计算 （1）躲过外部短路时的最大不平衡电流Iunb.max

（a）（b）+KA+RKA图6-5 防止非周期分量影响的措施（a）接入速饱和变流器；（b）接入电阻IOP?KrelIunb.max?KrelfiKSSKun式中 Krel——可靠系数，一般取1.2~1.3；

Ik·max （6-10） nTA Kup——非周期分量影响系数，当保护采用带有速饱和变流器的差动继电器时取1。

（2）躲过电流互感器二次回路断线时流入差动继电器KD的最大负荷电流IL.max

IOP?KrelIL·max （6-11） nTA 取式（6-9）和式（6-10）中较大者作为差动继电器的整定值。为了防止断线时又发生外部短路而引起导引线保护误动作，还应装设断线监视装置，二次回路断线时，在发出信号的同时将保护自动退出工作。

2. 导引线保护灵敏度的校验

导引线保护的灵敏度应按单侧电源供电线路保护范围末端短路时，流过保护的最小短路电流校验，要求灵敏系数Ksen≥1.5~2，即

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Ksen?Ik.min?1.5~2 （6-12） IOP第三节 线路的高频保护

一、高频保护的基本原理

线路的导引线保护单从动作的速度来讲，可以满足系统的要求，但是，它必须敷设与被保护线路长度相同的辅助导引线，对于较长线路而言，从经济和技术的角度是难以实现的，因此，导引线保护只能作为5~7km短线路的保护，在国外也只用于长度为30km左右的线路。为了从高电压距离输电线路两侧瞬时切除全线路任一点的故障，可以采用基于线路导引线保护原理基础上构成的高频保护。

高频保护是将测量的线路两侧电气量的变化转化为高频信号，并利用输电线路构成的高频通道送到对侧，比较两侧电气量的变化，然后根据特定关系，判定内部或外部故障，以达到瞬时切除全线路范围内故障的目的。

高频保护根据构成原理来分，主要有相差高频保护、方向高频保护和高频闭锁距离保护以及高频闭锁零序电流保护

目前，我国220kv及以上的高压或超高压线路中广泛采用方向高频保护和高频闭锁距离保护以及高频闭锁零序电流保护。

高频保护主要由故障判别元件和高频通道以及高频收、发信机组成，如图6-6所示。

发信机电气量继电保护收信机收信机高频通道发信机继电保护电气量图6-6 高频保护的组成方框图

故障判别元件即继电保护装置，利用输入电气量的变化，根据特定关系来区分正常运行、外部故障以及内部故障。高频收、发信机的作用是接收、发送高频信号。发信机必须对所发信号进行调制，以使通过高频通道传输到被保护线路对侧的信号荷载保护所需要的信息，收信机收到被保护线路两侧的信号后进行解调，然后提供给保护，作为故障判别的依据。高频通道的作用是将被保护线路一侧反应其运行特征的高频信号，传输的被保护线路的另一侧。在电力系统中，通常利用输电线路间作高频通道，同时传输工频电流和保护所需信号，为了便于区分，继电保护所需要的信号一般采用高频信号。由于高频信号荷载保护所需信息，因此，高频信号被称为载波，高频保护又被称为载波保护。载波信号一般采用40kHz~500kHz的高频电流，若频率低于40kHz，受工频电流的干扰太大，且通道设备构成困难，同时载波

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信号衰耗大为增加，频率过高，将与中波广播相互干扰。

二、高频通道

（一） 高频通道的构成原理

电力系统中工频输电线路同时兼作高频通道。因此，需要对输电线路进行加工，即把高频设备与工频高压线路隔离，以保证二次设备和人身安全。为了防止相邻保护间高频信号的的干扰，影响保证保护动作的选择性，还需要对通道中的高频信号进行阻波，将其限制在本保护范围内。通常将经高频加工的输电线路称为高频信号的载波通道，又称为“高频通道”或简称“通道”。

高频信号是由载波机（收、发信机）将其送入通道的。目前载波机与高频通道的连接，通常采用“相—地”制，或“相—相制两种连接方式。所谓“相—地”制，就是通过结合设备把载波机接入输电线路的一相与大地之间，构成高频信号的“相—地”通道，如图6-7（a）

13421342（a）（b）图6-7 利用输电线路传输高频信号的方式（a）“相-地制”；（b）“相-相”制1—高频阻波器；2—耦合电容器；3—结合滤波器；4—高频收、发信机

所示。所谓“相—相”制，就是通过结合设备把载波机接入输电线路的两相之间，构成高频信号的“相—相”通道，如图6-7（b）所示。两种接线方式特点各异，“相—地”制传输效率低、高频信号衰减大、受干扰也大，但高频加工设备少、造价低，一般能够满足保护装置的要求，而“相—相”制则相反。目前，我国的高频保护大多采用“相—地”高频通道，并逐渐采用“相—相”高频通道。

图6-8所示为“相—地”高频通道的原理接线图，其中，高频加工设备包括高频阻波器、耦合电

图6- 8 “相-地”制高频通道原理接线图726310413104627558899容器、结合滤波器、高频电缆等。

1. 高频阻波器

1—输电线路；2—高频阻波器；3—耦合电容器；4—结合滤波器；5—高频电缆；6—保护间隙；7—接地开关；8—高频收、发信机；9—保护；10—电容器133 |