差动保护培训技巧电气稿课件

1差动保护配置及保护整定电气工程师培训教材施工部20151www.cwcec总目录1、差动保护基本原理2、不平衡电流问题3、解决不平衡电流问题的措施4、被保护元件内部严重故障时的处置5、微机型与电磁常规型差动保护的异同6、差动保护的整定7、其他类型差动保护2总目录1、差动保护基本原理21、差动保护基本原理

3差动保护1、差动保护基本原理3差动保护差动保护

1）头、尾CT并联，称为纵联差动；

2）CT安装点为界，形成区内区外；

3）理论基础为“基尔霍夫”定律：流入节点电流的代数和为零。关于保护原理图的几点说明：1）被保护元件可以是变压器、发电机、电动机、母线，甚至是一段线路。相应地也就形成了一系列的差动保护类型，如：主变差动、发电机差动、电动机差动、母线差动和线路差动等。

2）装有差动保护的主电路可以是单侧电源也可以是多侧电源。差动保护差动保护3）差动保护与CT安装处的电压等级没有关系，可以是同一电压等级，也可以是不同电压等级。4)安装在被保护元件各侧的CT一般应为同型CT。2、不平衡电流问题理想情况下，区外出现短路故障时，流过继电器线圈的电流：

i=i1-i2=0区内出现短路故障时，流过继电器线圈的电流：

i=i1+i2=2i15差动保护3）差动保护与CT安装处的电压等级没有关系，可差动保护实际情况，i1≠i2，产生电流不平衡的原因如下：（1）电流互感器误差；（2）一次元件及相应电流互感器接线方式；（3）变压器调压分接头改变；（4）空载励磁电流。（3）、（4）是专对变压器差动而言。对（1）的解释如下：由于CT产品的分散性，即使同型号的产品，精度也有差别，通过的电流越大，差别越大。对（2）的解释如下：差动保护实际情况，i1≠i2，产生电流不平衡的原因如下：差动保护差动保护差动保护名称高、低压侧数值额定电压（kV）11010.5额定电流Ie（A）31500/√3x110=16531500/√3x10.5=1732电流互感器的接线方式Dy电流互感器一次电流计算值√3x165=285.81732选用电流互感器变比300/5=602000/5=400电流互感器二次额定电流Iez(A)285.8/60=4.761732/400=4.33差动保护名称高、低压侧数值额定电压（kV）11010.5差动保护由此例可以看出，因为CT的接线方式和产品的标准变比因素，CT二次输出自然存在约9%的误差。对（3）的解释如下：根据变压器的基本工作原理，I1≈I2•W2/W1，如果变压器的调压开关不在基本位，此时变压器的一、二次线圈匝数比（W2/W1）变化了，I2不变时，I1改变了。对（4）的解释如下：在变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复过程中，变压器的励磁涌流很大（有时可达4~8Ie），且励磁涌流只出现在电源侧，相当于差流。不平衡电流过大的后果就是差动保护的误动作，差动保护由此例可以看出，因为CT的接线方式和产品的标准变比因差动保护本来区内无故障或区外故障，差动保护也可能动作。区外短路电流越大，不平衡电流越大。3、解决不平衡电流问题的措施对于常规的电磁继电器，主要有以下措施：1）设置平衡线圈，解决2、（2）产生的问题；2)设置短路绕组，解决2、（1）、（3）、（4）产生的问题；其基本原理是利用非区内短路时暂态电流中的非周期分量来磁化变流器中的导磁体，提高其饱和程度从而构成躲避励磁涌流及穿越性故障时不平衡电流的作用。差动保护差动保护差动保护差动保护3）设置制动绕组，解决2、（1）、（3）、（4）产生的问题；其原理与设置短路绕组基本相同，只是通过的电流不同而已。4）设置二次谐波制动环节，专用于解决2、（4）产生的问题；励磁涌流中，含有很大比例的二次谐波电流，通过谐波滤过器，利用二次谐波电流起制动作用，防止励磁涌流导致的误动作。差动保护差动保护4、被保护元件内部严重故障时的处置设置不带任何制动的差动速断环节。当被保护元件内部出现严重故障（如引出线短路），短路电流很大，各侧CT严重饱和，二次电流中可能出现很大的各次谐波分量，继电器或许出现拒动或缓动，后果严重。不带任何制动的差动速断则可解决这一问题。差动速断比较独立，与一般电流速断没什么区别。差动保护差动保护5、微机型与常规电磁型差动保护的异同

状态继电器类型CT接线区外故障励磁涌流区内严重故障CT断线常规电磁式继电器1)对应一次回路的CT接线方式解决相位差；2)环流回路串接平衡线圈1）比率制动：环流回路串制动线圈，或2）直流偏磁制动。二次谐波制动。差动速断整定时避越微机型综合保护继电器四方1)CT一律Y接；2）软件算法平衡各侧相位和幅值差。三段式折线的比率制动1）二次谐波制动；2）模糊识别闭锁；3）五次谐波闭锁。差动速断断线检测许继自适应式的比率制动1）二次谐波制动；2）波形畸变闭锁；3）五次谐波闭锁。断线判据南自二段式折线的比率制动1）二次谐波制动；2）三次谐波闭锁。断线判据南瑞三段式折线的比率制动二次谐波制动；断线检测差动保护5、微机型与常规电磁型差动保护的异同差动保护6、差动保护的整定

以最常用的三段式折线保护为例：差动保护6、差动保护的整定差动保护比率制动差动保护的整定

以三段式折线比率制动为例。a.最小动作电流（比率差动启动电流）按躲过最大负荷电流条件下流入保护装置的不平衡电流整定

Iop.0=Kk•(Ker+∆U+∆m)•Ie/naKk-可靠系数，取1.3~1.5；

Ker-电流互感器的比值误差，取0.1；

na-电流互感器的变比；

∆U-变压器调压引起的误差，取调压范围的一半（百分值）；∆m-电流互感器变比未完全匹配所引起的误差，取0.05。

Iop.0一般取（0.3~0.8）Ie/na差动保护比率制动差动保护的整定差动保护b.比率制动系数（斜率）动作电流与制动电流之比称之为比率制动系数。

Kz1=Iop•max/Ires•max=Kk

•(Kap•Kcc•Ker+∆U+∆m)•Id•max/Ires•max

Kap-非周期分量系数，两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0;

Kcc-电流互感器同型系数，取1.0;

当Ires•max=Id•max时，折线斜率为：

S=(Iop•max-Iop•0)/(Ires•max-Ires•0)=(Iop•max-Iop•0)/(Id•max/na-Ires•0)

不管是常规电磁型还是微机型纵合保护继电器，Kz1一般取0.5。第三段折线斜率取0.7。c.拐点的确定第一拐点横轴值（Ires•0）有选0.5Ie，0.6Ie也有选1Ie的；第二拐点横轴值（Ires•1）有选3Ie，也有选5Ie的；建议查样本确定；

差动保护b.比率制动系数（斜率）差动保护d.差动速断的整定差电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流，一般取

Iop.sd=KsdIeKsd视变压器容量和系统电抗大小而不同，推荐值如下：

6300~31500kVA4.5~7.040000~120000kVA3.0~6.0e.二次谐波制动比的整定二次谐波制动比为：差电流中二次谐波分量与基波分量的比值。根据经验，一般可整定15%~20%。差动保护差动保护

f.灵敏系数的校验

Ksen=I(2)d•min/I'op•na

I(2)d•min-最小运行方式下绕组引出端二相金属短路的短路电流值；

I'op-根据I(2)d•min在动作曲线上查得的动作电流。

Ksen≥2才符合要求。差动保护差动保护7、其他类型差动保护7.1短线纵差保护1）短线纵差保护原理示意图可实现全线路瞬动保护。差动保护7、其他类型差动保护差动保护2)传统电磁式短线纵差保护继电器组成电流综合装置-将三相电流变单相电流；a.纵联差动元件比较回路-利用电桥原理对两侧电流进行比较,且具备外部短路制动功能；补偿回路-解决导引线上分布电容影响,利用导引线串隔直电容。负序电压元件-反映各种不对称故障；b.电压闭锁元件相间低电压元件-反映三相短路故障。作用是避免导引线回路或电流回路断相、短路等原因造成保护误动作。电源部分；c.导引线监视元件监视导引线短路与断线；监视导引线绝缘。仅一端装设。差动保护2)传统电磁式短线纵差保护继电器组成差动保护d.防御导引线过电压-导引线与电力电缆同沟敷设时，由于电缆线路接地短路，零序电流通过电磁耦合，导引线感应高电压，或单相接地时，非故障相电位升高时导致的高电压。e.执行部分-保护出口及信号电路。3）微机型线路光纤纵差继电器特点：a.差动保护和多种后备保护集合于一体；

b.导引线采用光纤，因此没有分布电容、导引线短路、绝缘损坏、导引线过电压等问题，从而取消了导引线监视、防御过电压等许多环节；

c.差动保护的动作曲线，根据各自厂家的产品而有所不同，有两段折线，也有三段折线。但基本都是由平行于横轴的直线和过圆点的斜线组成。整定方法与发电机差动整定类似。差动保护d.防御导引线过电压-导引线与电力电缆同沟敷设时，由差动保护7.1母线差动保护不完全母线差动保护-保护装置仅接入有源支路的电流。第一段保护采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏性不符合要求时，可采用电流闭锁电压速断保护；第二段保护采用过电流保护，当灵敏性不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路，以降低保护的起动电流。注：不完全母线差动一般用于6~10kV母线保护。差动保护7.1母线差动保护差动保护差动保护差动保护

a.按循环电流原理构成的电流差动保护-母线各元件电流互感器的二次组按统一变比同极性相连构成差动回路，接差动继电器。

b.母联电流相位比较差动保护-利用经速饱和变流器的总差动电流作起动判据，比较母联电流与总差动电流的相位来选择故障母线。差动保护差动保护

2）完全母线差动保护

c.母线电流比相保护-采用按相比较母线上所有元件电流相位的原理构成。

d.超高压电网新型母线保护（略）差动保护差动保护差动保护28谢谢大家！28谢谢大家！

29差动保护配置及保护整定电气工程师培训教材施工部20151www.cwcec总目录1、差动保护基本原理2、不平衡电流问题3、解决不平衡电流问题的措施4、被保护元件内部严重故障时的处置5、微机型与电磁常规型差动保护的异同6、差动保护的整定7、其他类型差动保护30总目录1、差动保护基本原理21、差动保护基本原理

31差动保护1、差动保护基本原理3差动保护差动保护

1）头、尾CT并联，称为纵联差动；

2）CT安装点为界，形成区内区外；

3）理论基础为“基尔霍夫”定律：流入节点电流的代数和为零。关于保护原理图的几点说明：1）被保护元件可以是变压器、发电机、电动机、母线，甚至是一段线路。相应地也就形成了一系列的差动保护类型，如：主变差动、发电机差动、电动机差动、母线差动和线路差动等。

2）装有差动保护的主电路可以是单侧电源也可以是多侧电源。差动保护差动保护3）差动保护与CT安装处的电压等级没有关系，可以是同一电压等级，也可以是不同电压等级。4)安装在被保护元件各侧的CT一般应为同型CT。2、不平衡电流问题理想情况下，区外出现短路故障时，流过继电器线圈的电流：

i=i1-i2=0区内出现短路故障时，流过继电器线圈的电流：

i=i1+i2=2i133差动保护3）差动保护与CT安装处的电压等级没有关系，可差动保护实际情况，i1≠i2，产生电流不平衡的原因如下：（1）电流互感器误差；（2）一次元件及相应电流互感器接线方式；（3）变压器调压分接头改变；（4）空载励磁电流。（3）、（4）是专对变压器差动而言。对（1）的解释如下：由于CT产品的分散性，即使同型号的产品，精度也有差别，通过的电流越大，差别越大。对（2）的解释如下：差动保护实际情况，i1≠i2，产生电流不平衡的原因如下：差动保护差动保护差动保护名称高、低压侧数值额定电压（kV）11010.5额定电流Ie（A）31500/√3x110=16531500/√3x10.5=1732电流互感器的接线方式Dy电流互感器一次电流计算值√3x165=285.81732选用电流互感器变比300/5=602000/5=400电流互感器二次额定电流Iez(A)285.8/60=4.761732/400=4.33差动保护名称高、低压侧数值额定电压（kV）11010.5差动保护由此例可以看出，因为CT的接线方式和产品的标准变比因素，CT二次输出自然存在约9%的误差。对（3）的解释如下：根据变压器的基本工作原理，I1≈I2•W2/W1，如果变压器的调压开关不在基本位，此时变压器的一、二次线圈匝数比（W2/W1）变化了，I2不变时，I1改变了。对（4）的解释如下：在变压器空载投入或外部短路故障切除后电压恢复过程中，变压器的励磁涌流很大（有时可达4~8Ie），且励磁涌流只出现在电源侧，相当于差流。不平衡电流过大的后果就是差动保护的误动作，差动保护由此例可以看出，因为CT的接线方式和产品的标准变比因差动保护本来区内无故障或区外故障，差动保护也可能动作。区外短路电流越大，不平衡电流越大。3、解决不平衡电流问题的措施对于常规的电磁继电器，主要有以下措施：1）设置平衡线圈，解决2、（2）产生的问题；2)设置短路绕组，解决2、（1）、（3）、（4）产生的问题；其基本原理是利用非区内短路时暂态电流中的非周期分量来磁化变流器中的导磁体，提高其饱和程度从而构成躲避励磁涌流及穿越性故障时不平衡电流的作用。差动保护差动保护差动保护差动保护3）设置制动绕组，解决2、（1）、（3）、（4）产生的问题；其原理与设置短路绕组基本相同，只是通过的电流不同而已。4）设置二次谐波制动环节，专用于解决2、（4）产生的问题；励磁涌流中，含有很大比例的二次谐波电流，通过谐波滤过器，利用二次谐波电流起制动作用，防止励磁涌流导致的误动作。差动保护差动保护4、被保护元件内部严重故障时的处置设置不带任何制动的差动速断环节。当被保护元件内部出现严重故障（如引出线短路），短路电流很大，各侧CT严重饱和，二次电流中可能出现很大的各次谐波分量，继电器或许出现拒动或缓动，后果严重。不带任何制动的差动速断则可解决这一问题。差动速断比较独立，与一般电流速断没什么区别。差动保护差动保护5、微机型与常规电磁型差动保护的异同

状态继电器类型CT接线区外故障励磁涌流区内严重故障CT断线常规电磁式继电器1)对应一次回路的CT接线方式解决相位差；2)环流回路串接平衡线圈1）比率制动：环流回路串制动线圈，或2）直流偏磁制动。二次谐波制动。差动速断整定时避越微机型综合保护继电器四方1)CT一律Y接；2）软件算法平衡各侧相位和幅值差。三段式折线的比率制动1）二次谐波制动；2）模糊识别闭锁；3）五次谐波闭锁。差动速断断线检测许继自适应式的比率制动1）二次谐波制动；2）波形畸变闭锁；3）五次谐波闭锁。断线判据南自二段式折线的比率制动1）二次谐波制动；2）三次谐波闭锁。断线判据南瑞三段式折线的比率制动二次谐波制动；断线检测差动保护5、微机型与常规电磁型差动保护的异同差动保护6、差动保护的整定

以最常用的三段式折线保护为例：差动保护6、差动保护的整定差动保护比率制动差动保护的整定

以三段式折线比率制动为例。a.最小动作电流（比率差动启动电流）按躲过最大负荷电流条件下流入保护装置的不平衡电流整定

Iop.0=Kk•(Ker+∆U+∆m)•Ie/naKk-可靠系数，取1.3~1.5；

Ker-电流互感器的比值误差，取0.1；

na-电流互感器的变比；

∆U-变压器调压引起的误差，取调压范围的一半（百分值）；∆m-电流互感器变比未完全匹配所引起的误差，取0.05。

Iop.0一般取（0.3~0.8）Ie/na差动保护比率制动差动保护的整定差动保护b.比率制动系数（斜率）动作电流与制动电流之比称之为比率制动系数。

Kz1=Iop•max/Ires•max=Kk

•(Kap•Kcc•Ker+∆U+∆m)•Id•max/Ires•max

Kap-非周期分量系数，两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0;

Kcc-电流互感器同型系数，取1.0;

当Ires•max=Id•max时，折线斜率为：

S=(Iop•max-Iop•0)/(Ires•max-Ires•0)=(Iop•max-Iop•0)/(Id•max/na-Ires•0)

不管是常规电磁型还是微机型纵合保护继电器，Kz1一般取0.5。第三段折线斜率取0.7。c.拐点的确定第一拐点横轴值（Ires•0）有选0.5Ie，0.6Ie也有选1Ie的；第二拐点横轴值（Ires•1）有选3Ie，也有选5Ie的；建议查样本确定；

差动保护b.比率制动系数（斜率）差动保护d.差动速断的整定差电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流，一般取

Iop.sd=KsdIeKsd视变压器容量和系统电抗大小而不同，推荐值如下：

6300~31500kVA4.5~7.040000~120000kVA3.0~6.0e.二次谐波制动比的整定二次谐波制动比为：差电流中二次谐波分量与基波分量的比值。根据经验，一般可整定15%~20%。差动保护差动保护

f.灵敏系数的校验

Ksen=I(2)d•min/I'op•na

I(2)d•min-最小运行方式下绕组引出端二相金属短路的短路电流值；

I'op-根据I(2)d•min在动作曲线上查得的动作电流。

Ksen≥2才符合要求。差动保护差动保护7、其他类型差动保护7.1短线纵差保护1）短线纵差保护原理示意图可实现全线路瞬动保护。差动保护7、其他类型差动保护差动保护2)传统电磁式短线纵差保护继电器组成电流综合装置-将三相电流变单相电流；a.纵联差动元件比较回路-利用电桥原理对两侧电流进行比较,且具备外部短路制动功能；补偿回路-解决导引线上分布电容影响,利用导引线串隔直电容。负序电压元件-反映各种不对称故障；b.电压闭锁元件相间低电压元件-反映三相短路故障。作用是避免导引线回路或电流回路断相、短路等原因造成保护误动作。电源部分；c.导引线监视元件监视导引线短路与断线；监视导引线绝缘。仅一端装设。差动保护2)传统电磁式短线纵差保护继电器组成差动保护d.防御导引线过电压-导引线与电力电缆同沟敷设时，由于电缆线路接地短路，零序电流通过电磁耦合，导引线感应高电压，或单相接地时，非故障相电位升高时导致的高电压。