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分相电流差动保护的优点和特点

分相电流差动保护的优点和特点

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分相电流差动保护的优点和特点

随着光纤通信技术的发展,分相电流差动保护已被广泛应用在输电线路上,作为输电线路的主保护。本篇来说说的它的优点。


1. 天然的选相功能,同杆架设双回线异名相跨线故障可以正确选相。

分相电流差动保护是按相计算差流的,只要每相输电线路两侧CT之间没有物理支路搭碰,那么线路各相两侧电流就是穿越的,理论上该相差流就为零,如果有故障就存在第三支路搭碰,那么差流就不会为零,就很容易知道故障相别。

同杆架设的双回线容易发生异名相跨线故障,特别是当跨线故障发生在线路一侧出口处时,远离故障点侧的普通的方向纵联保护(如距离纵联、零序纵联等)会因无法正确选相而三跳闭重,双回线将被全切。而使用分相电流差动保护可以将两异名相分别选出,而实现选跳重合,双回线恢复运行的概率极大提高。

这里需要说明的是,不是所有的方向纵联保护对于跨线故障都无能为力,其中多命令的允许式方向纵联也可以解决跨线故障的选跳问题。但是其保护原理复杂性,可靠性差,有的要依靠纵续动作,因此分相电流差动保护有其绝对优势。


2. 不受平行双回线零序互感影响。

平行双回线之间存在零序互感,在其中一回线有零序电流流过时,将在另一回线中产生纵向的零序互感电势,在该电势的作用下将在被感应线路中产生零序电流,该零序电流是借助两侧主变中性点流通的环流,当两回线磁耦合关系强而电联系较弱时,在该环流作用下线路两侧的零序功率方向元件均会判为正方向(分析方法与线路单相断线时两侧零序方向元件动作行为分析类似),此时零序纵联保护将会误切该线路。这也是曾经困扰过保护专业的一个难题,虽然现在的保护原理日趋完善,也添加了不少辅助判据来防止零序纵联误动,但是原理复杂可靠性就下降,连带的负面影响就增加,这是一个很客观的问题。

然而随着分相电流差动保护的问世,这个问题就迎刃而解了,而且是彻底解决!因为被感应的纵向电势所产生的零序环流对于该线路两侧来讲是穿越的电流,各相差流为零,保护可靠不动作!


3. 不受系统振荡影响。

系统发生振荡时,包括非全相振荡时,对于被保护线路来讲两侧电流都是穿越的,各相差流为零,保护可靠不动作。当振荡中心在本线路而又发生线路区内故障时,分相电流差动保护可能存在延缓动作问题,不得不说还是小有影响,但是问题的发生概率极低。理论上只要差动比例制动系数K值小于1,即便两侧电流反向,分相电流差动保护也存在动作的可能,这一点可以用阿氏圆理论来证明。


4. 不受PT断线影响。

发生PT断线时涉及使用电压量的方向元件将全部失去,普通方向纵联保护将退出运行。而分相电流差动保护只与电流相关,不受PT断线影响。虽然弱馈逻辑中应用到电压,但是有差动元件把关,不会造成区外误动,而若馈线区内故障时,PT断线可视为低电压条件满足,不影响正确动作。一个思考题:

为什么普通方向纵联保护在发生PT断线时重合闸允许灯熄灭(放电),而分相电流差动保护发生PT断线时重合闸允许灯不熄灭(不放电)?


5. 不受功率倒向影响。

并列运行双回线,一回线出口处发生故障时,故障线路近故障点侧开关可能先于对侧开关跳闸,此时将会在非故障线路上出现功率倒向,非故障线路上安装的方向纵联保护的两侧方向元件动作行为将在功率倒向中发生变化,当变化不一致时,会短时出现两侧均判正方向的问题,此时将可能误切非故障线路,一般采取的措施是有功率倒向则延时动作,等待方向元件可靠翻转。延时动作肯定对稳定不利,而使用分相电流差动保护这个问题就不存在了,因为在非故障线路上的电流始终是穿越的,差流为零,保护可靠不动作。


6. 自适应弱馈。

普通方向纵联保护在联络线和馈供线上投入运行时需要使用不同的定值,关键在于弱电源侧的弱馈控制值字的投退,因此无法对运行方式自适应,在联络线运行与馈供线运行方式变化时需要改定值。而分相电流差动保护由于有差动元件把关,能可靠区分区内外故障,理论上只要差动比例制动系数小于1(实际仅为0.5左右),就可以做到一套定值适应两种不同运行方式。自适应弱馈提高了电网运行方式的灵活性,也提高了电网事故处理的速度。


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