异步法在T型线路电流差动保护中的应用

2014-07-09金恩淑张有才李全杰

东北电力大学学报 2014年1期

金恩淑，杨健，张有才，赵越，李全杰

(1.东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012;2.华能长春第四热电厂，长春130216)

在T型线路中，由于外部故障流过互感器的电流过大，会引起电流互感器(CT)的饱和，造成二次电流发生畸变。CT饱和引起的传变误差给继电保护带来了很不利的影响［1］，尤其是目前广泛应用的电流差动保护，会严重影响其动作的可靠性。因此CT饱和是研究T型线路电流差动保护时必须考虑的一个问题［2］。

异步法是基于内部故障时差动电流ΔId幅值的上升与制动电流ΔIr幅值的上升基本同步，而外部故障时差动电流ΔId幅值的上升明显滞后于制动电流ΔIr幅值的上升的原理［3］，即使在CT饱和情况下也能准确判别出内部故障和外部故障。目前，异步法只被应用在母线、发电机及变压器的差动保护中，还没有应用于T型线路里。

本文分析了现有的T型线路故障分量电流差动保护的方法，基于异步法的原理，利用发生内、外部故障时差动电流和制动电流异步变化的规律，来判别内部故障和外部故障，在外部故障情况下闭锁差动保护，以避免由CT饱和而引起的保护误动作。

1 CT饱和特性

如图1所示为CT等效电路模型图，其中u1、i1为CT一次电压和电流，u2、i2为折算后的二次电压和电流，um、im为励磁电压和电流，uL、iL为负载ZL上的电压和电流，Z1、Z2分别为一二次绕组阻抗，Zm为励磁阻抗。

图1 CT等效电路模型

CT是一个具有铁芯的非线性元件。当铁芯不饱和时，Zm的数值很大且基本不变，励磁电流im很小，近似地认为励磁支路开路，此时可认为一次电流i1和二次电流i2成正比且误差很小［4］。当接有互感器的一次主回路发生短路故障时，较大的故障电流即一次电流i1容易使CT发生饱和，Zm下降，励磁电流im增大，导致二次电流i2不能准确传变一次电流i1，一、二次电流之间的误差增大，从而影响继电保护装置的正常工作［5］。

2 T型线路的电流差动保护

图2所示线路是典型的T型线路，其中m、n、p表示T型线路的三端，k1、k2是发生内、外部故障时的故障点。

用Δm、Δn、Δp分别表示由m、n、p三端流向故障点的故障分量电流，用Δmax表示三个电流中幅值最大者，另外两个电流矢量和用ΔΣ表示。

图2 T型线路图

目前，最常用的基于故障分量电流差动保护的传统判据如下:

式(1)为辅助判据，al是动作门槛值，其目的是为了防止线路充电或稳态情况下装置误动作而引起的跳闸。式(2)为比率制动判据，用于判断保护是否跳闸，取其制动系数0＜K＜1，不等号的左边和右边分别为差动电流ΔId和制动电流ΔIr。

当发生外部故障CT饱和时，式(2)中的差动电流ΔId将增大，保护可能会误动作。虽然增大制动系数K值可以提高保护动作的可靠性，但其增大的幅度有限，并且随着制动系数K的增大会降低差动保护内部故障的灵敏性。由此可见，若要防止外部故障由于CT饱和引起的差动保护误动作，仅依靠比率制动是不够的［5］。因此，本文将异步法应用于T型线路的电流差动保护中，以判别内部故障和外部故障。