差动保护是输入CT(电流互感器)的两端电流矢量差,当达到设定的动作值时启动动作元件。

1.差动保护什么意思

差动保护是线路、发电机、变压器的主保护。是在被保护对象的两端安装电流互感器,利用电流互感器里采集的电流进行比较,计算差值。如果差值超出定值,再满足电压的闭锁条件,一般是低电压,因为发生相间短路或者接地的时候,电流会升高,所以电压就会降低。当电压降低到一定程度,电流高于定值的时候,满足条件了,会保护动作出口。

 

差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。

 

差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点,那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等,差动电流等于零。当设备出现故障时,流进被保护设备的电流和流出的电流不相等,差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时,上位机报警保护出口动作,将被保护设备的各侧断路器跳开,使故障设备断开电源。

 

(图片来源于互联网)

 

2.差动保护的原理及作用

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流的和正比于故障点电流,差动继电器动作。

 

差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时,一直用于变压器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。

 

变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。其接线方式,按回路电流法原理,把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流,变压器正常运行或外部故障,如果忽略不平衡电流,在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器,即:iJ=ibp=iI-iII=0。

 

(图片来源于互联网)

 

3.差动保护接线方式

一般地,对于Y/A接线方式的变压器,定义电流的正方向为自母线流向变压器,其差动保护的接线如下图所示。该接线图中包含了两个方面的内容:

 

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1)由于Y/A接线方式,导致两侧CT一次电流之间出现一定的相位偏移,所以应对Y侧(或△侧)CT一次电流进行相位补偿;

 

2)由于I1、I2所在侧的电压等级不同,所以二者的有名值不能直接进行运算,二者必须归算到同一电压等级。一般的处理方法为将I2归算到I1侧(通常即高压侧)。

 

针对以上两点,传统的方法是通过将Y测的CT做△接,同时△侧的CT做Y接,实现相位补偿(即保护内部五校正),由此而导致的¥侧电流放大√3倍则结合CT变比的选择以及CT 的不平衡补偿完成,最后将处理后的电流l1'、I2’引入保护;随着微机型变压器差动保护的出现,为了简化现场接线,通常要求变压器各侧CT均按星型接线方式,CT极性端均指向同一方向(如母线侧),然后将各侧的CT二次电流I1、I2直接引入保护,而以上关于相位和CT变比的不平衡补偿则在保护内部通过软件进行补偿。

 

4.差动保护分类

1、线路差动保护:标准的线路差动保护装置一般具有差动速断保护;二次谐波制动的比例差动保护;CT断线闭锁比例差动保护;CT断线告警等功能,主要用到电厂的变电站两条线路之间的差动保护。

 

2、变压器差动保护:变压器差动保护是变压器的主保护,用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

 

3、电动机差动保护:电动机差动保护装置主要用在大型高压电动机发电厂,化工厂等地方。如果发生严重故障导致电机烧毁,将严重影响生产的正常进行,造成巨大的经济损失,因此必须对其提供完善的保护。

 

4、光纤纵差保护:用于线路光纤纵差保护,输电线路一般在5公里以内,两条线路两端的保护采用光纤连接,采用此线路差动保护;此保护主要用于发电厂到变电站的短线路差动保护。

 

5、母线差动保护:母线差动保护分为母线完全差动保护和母线不完全差动保护,主要用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线以及分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的各种主接线方式的母线,母线上允许所接的线路与元件数最多为20个(包括母联)。

 

6、主变差动保护:主变差动保护分为两圈变主变差动保护和三圈变主变差动保护,一般较大型变压器都装有差动保护.差动保护主要保护变压器内部线圈匝间短路,它的动作原理是利用变压器高低压两侧的两组差动保护专用电流互干器完成.差动保护的保护范围就是两组互感器之间的部分。

 

7、发电机差动保护:发电机差动保护是一种比较发电机两端电流大小和方向的保护,它能很灵敏的反应并切除发电机绕组及引出线相间故障,是发电机相间短路的主保护。

 

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