纵联差动保护的基本原理

4.2.1　纵联差动保护的基本原理

首先以极短的输电线路为例，简要说明纵联差动保护的基本原理。如图4.2所示，在线路的M和N两端各装设特性和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器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相连接（标“·”号者为正极性），差动继电器（I-I）则并联连接在电流互感器的二次端子上。

图4.2　纵差动保护的单相运行原理接线图

在线路两端，仍规定一次侧电流的正方向为从母线流向被保护的线路段，因而在电流互感器采用上述连接方式以后，流入继电器的电流即为各互感器二次电流的总和，即

式中：n _l——电流互感器的变比

当正常运行以及保护范围（指两侧电流互感器之间）外部故障时，实际上是同一个电流从线路的一端流入，又从另一端流出，如图4.2（b）所示。如果不计电流互感器励磁电流的影响，则二次侧也流过相应的电流，此电流在导引线中形成环流，而流入继电器回路（或称差动回路）的电流＝0，继电器不动作。但实际上，由于电流互感器的误差和励磁电流的影响，在正常运行和外部短路情况下，仍将有一定值的电流流入差动回路，此电流称为不平衡电流。

对上述正常运行及外部故障的情况，如按规定的电流正方向看，则如图4.2（c）所示，当不计电流互感器励磁电流的影响时，，所得结果与上相同。

以上两种表示方法，在实用中均可采用。本书中将主要采用按规定电流正方向的方法进行分析。

当保护范围内部（如d₁点）故障时，如为双侧电源供电，则两侧均有电流流向短路点，如图4.2（a）所示，则此时短路点的总电流为，因此流入继电器回路，亦即差动回路的电流为即等于短路点总电流归算到二次侧的数值。当I_J≥I_dzJ时，继电器即动作跳闸。由此可见，在保护范围内部故障时，纵差动保护反应到故障点的总电流两倍而动作。

由于在正常情况下，上述连接方式的纵差动保护二次侧的电流在导引线中形成环流，因此，称为环流法纵差动保护。图4.2的接线只能用于变压器、发电机等电力设备和母线，不能用于输电线路，因此在正常情况下，它要求沿线路敷设流过电流互感器二次电流的多根导引线，这在技术上是不可能的，在经济上也是不合理的。