第四章 输电线路的纵联保护.pdfVIP

第 4 章 输电线路纵联保护 电流、电压保护和距离保护都是只反映被保护线路一侧的电量，为了获得选择性，其 瞬时切除的故障范围只能是被保护线路的一部分，即使性能较好的距离保护，在单侧电源 线路上也只能保护线路全长的 80%左右，在双侧电源线路上瞬时切除故障的范围大约只有 线路全长的 60%左右。在被保护线路其余部分发生故障时，都只能由延时保护来切除。这 对于很多重要的高压输电线路是不允许的，为 了电力系统的安全稳定，线路上要求设置具 有无延时切除线路上任意处故障的保护装置，输电线的纵联保护就是在这种背景下产生的。 因此仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障 的，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线 故障的目的。为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生 纵向的联系，这种保护装置称为输电线的纵联保护。 4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型 仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障 的，只有反映线路两侧的电气量才能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故 障的目的。为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵 向的联系。这种保护装置就称为输电线的纵联保护。 4.1.1 输电线路纵联保护的基本原理 当输电线路内部发生如图 4.1 所示的 k1 点短路故障时，流经线路两侧断路器的故障电 图 4.1 输电线路纵联保护的基本原理示意图 流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路(规定电流或功率从母线流向线路为正，反之为 负) 。而当输电线路 MN 的外部发生短路时(如图中的 k2 点) ，流经 MN 侧的电流如图中的虚 线箭头所示，M 侧的电流为正，N 侧的电流为负。利用线路内部短路时两侧电流方向同相 而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路两侧电 流(或功率)方向来区分是线路内部故障还是外部故障 。即纵联保护的基本原理是：当线路 内部任何地点发生故障时，线路两侧电流方向(或功率)为正，两侧的保护装置就无延时地 ·136 · 电力系统继电保护 动作于跳开两侧的断路器；当线路外部发生短路时，两侧电流(或功率)方向相反，保护不 动作。这种保护可以实现线路全长范围内故障 的无时限切除，从理论上这种保护具有绝 对的选择性。 4.1.2 输电线路纵联保护的基本类型 输电线路纵联保护为了交换两侧的电气量信息，需要利用通道。采用的通道不同，在 装置原理、结构、性能和适用范围等方面就具有很大的差别。输电线路纵联保护按照所利 用通道的不同可以分为以下四种类型(通常纵联保护也按此命名) ： (1) 导引线纵联保护(简称导引线保护) 。 (2) 电力线载波纵联保护(简称高频保护) 。 (3) 微波纵联保护(简称微波保护) 。 (4) 光纤纵联保护(简称光纤保护) 。 下面将重点介绍导引线保护和高频保护。 4.2 导引线纵联保护 4.2.1 导引线纵联保护的基本原理 导引线纵联保护是纵联保护中最简单的一种，又常简称为纵联保护，它就是利用辅助 导线或称导引线作为通道将被保护线路一侧的 电流状况与经过导引线传送过来的另一侧的 电流状况进行比较，以辨别短路是发生在被保护线路的内部或是外部，从而判断保护是否 应该动作。导引线所传送的电流状况可分为两大类，其中一类是传送电流的大小(瞬时值) ， 另一类是传送电流的方向。根据传送电流的大小(瞬时值) 以辨别是内部短路还是外部短路 的保护比较简单，目前获得十分广泛的应用。而根据传送电流的方向以辨别是内部短路还 是外部短路的保护则比较复杂，目前应用较少。 首先以极短的线路为例，简要说明纵联保护的基本原理。如图 4.2 所示，在线路的 M 和 N 两侧装设特性和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器的一次回路的正极性均 置于靠近母线的一侧，二次回路的同极性端子连接，差动继电器 KD 则并连接在电流互感 器的二次端子上。 在线路的两端，仍规定一次侧电流的正方向为从母线流向被保护的线路。在线路正常 • 运行