1、第5章 差动保护知识与能力要求：掌握差动继电器的构成与使用；理解差动保护的基本原理与组成。5.1 纵差保护的基本原理 纵联差动保护是通过比较被保护对象纵向两侧电流的大小和相位的原理实现的。假定被保护对象是变压器，变比等于1，Y/Y-12组别，如图：被保护对象正常运行和外部短路时，流过差动继电器的电流为 ，理想情况下，被保护对象两侧的电流大小和相位都是相同的，故流入继电器的电流为零。实际由于电流互感器的误差等因素，流过继电器的电流并不为零，称之为不平衡电流。内部故障时，流如差动继电器的电流为：该电流大于KD的动作电流时，KD动作。由此可见，按照该原理构成的差动保护，对故障有极高的灵敏度，保护范围
2、为“构成差动保护的两侧电流互感器之间的所有元件”，可以灵活运用，但需将被保护对象纵向两侧的TA二次侧连接成闭合环流回路。工程实践中，由于输电线路距离长，采用该保护方式不现实。故差动保护一般用于贵重而距离短的电气设备保护，如变压器、发电机、母线等。特别短的输电线路也可考虑采用。22IIIrIII22IIIrIII5.2 纵差保护的不平衡电流 纵差保护在运用中，被保护对象正常运行或外部故障时，总会有一个电流流入继电器，称之为“不平衡电流”，该电流的大小直接决定了保护的灵敏度。引起不平衡电流的因素主要有：一、电流互感器计算变比与实际变比不一致 根据纵差保护的原理可知，最理想的情况就是两侧TA二次侧电
3、流大小相等，通过接线方式使其相减，则不平衡电流为零。所以TA变比的选择公式是：但为了便于组织生产，国家规定了TA的标准变比系列值，实际采用的TA变比可能与该计算值不等，从而造成二次侧电流相减结果不等于零，从而形成不平衡电流。二、两侧电流互感器型号不同511NTAIn522NTAIn 由于配电装置布置、设计人员喜好、厂家不同等原因，有可能出现两侧TA型号不同的情况，即使是型号相同，由于TA误差也会造成两侧电流大小不等，从而形成不平衡电流。以上两项不平衡电流可以利用平衡绕组补偿一部分，不能完全补偿，剩余部分靠动作整定值躲过。（关于平衡绕组在差动继电器 中讲述）三、变压器调压分接头位置改变 当纵差保
4、护用于保护变压器时，一般变压器在其高压侧绕组上都设有调压分接头，分有载调压和无载调压两种。当调压分接头位置改变时，变压器的变比也改变，从而两侧TA二次侧电流的大小也改变。这对已经配置好的纵差保护来讲，就会形成不平衡电流。该项不平衡电流只能依靠保护的动作整定值躲过。四、变压器接线组别 当纵差保护用于保护变压器时，电力系统主变一般采用Y/D11。该接线组别的含义是：D侧电压、电流相量超前Y侧30，因此TA二次侧电流相量差并不为零，形成不平衡电流。解决措施：将两侧的TA按下图所示连接，进行补偿。采用了相位补偿接线后，在电流互感器绕组接成三角形的一侧，流入差动臂中的电流要比电流互感器的二次电流大 倍。
5、可通过适当选择电流互感器变比来消除。变压器星形侧变比：变压器三角形侧变比：35311NTAIn522NTAIn五、励磁涌流的影响 所谓励磁涌流，就是变压器空载合闸时的暂态励磁电流。由于变压器的励磁电流只流经它的电源侧，故造成变压器两侧电流不平衡，从而在差动回路内产生不平衡电流。当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，可能出现很大的励磁涌流，其值可达变压器额定电流的68倍。可能造成保护误动作.若空载合闸正好在电压瞬时值为零的瞬间接通电路，则铁芯中就具有一个相应的磁通，而铁芯中的磁通又是不能突变的，所以在合闸时必将出现一个非周期性磁通分量。因非周期性磁通分量的衰减比较慢，经过半个周期后，它与稳
6、态磁通相叠加的结果，将使铁芯中的总磁通达到的数值 ，如果铁芯中还有方向相同的剩余磁通 ，则总磁通将为 +。由于铁芯高度饱和，使励磁电流剧烈增加，从而形成了励磁涌流。励磁涌流的最大特点是：含有很大成分的非周期分量；含有大量的高次谐波；max2resmax2res为了消除励磁涌流的影响，通常采取的措施是：接入速饱和变流器。为了消除励磁涌流非周期分量的影响，通常在差动回路中接入速饱和变流器 。当励磁涌流进入差动回路时，其中很大的非周期分量使速饱和变流器的铁芯迅速严重饱和，励磁阻抗锐减，使得一、二次之间的传变性能变差，差动继电器的电流很小，保护不起动。通常将速饱和变流器与电流继电器合在一起生产，从而产
7、生出差动继电器。satT带速饱和变流器的接线 采用以二次谐波制动原理构成纵联差动保护装置。采用鉴别波形间断角原理构成差动保护。采用差动电流速断保护。利用励磁涌流随时间衰减的特点，借保护固有的动作时间，躲开最大的励磁涌流。5.3 差动继电器差动继电器一、DCD2差动继电器的基本原理 结构原理示意图：它由加强型速饱和变流器和电流继电器KA组成。加强型速饱和变流器是一个三柱铁芯，中间柱的截面积比两边柱、的截面积大一倍。在中间柱上除绕有差动线圈和两个平衡线圈 和 外，还绕有短路线圈 。在A柱上绕有 。在C柱上绕有二次绕组 。当在差动线圈Wd上仅有周期分量电流 时，B柱上的磁通分别通过A柱和C柱，并在短
8、路绕组中感生电势，产生电流 。如果 =2 则 ，当铁芯未饱和时，相当于短路绕组不存在。当铁芯饱和后，磁阻变大，传变性能变坏，在短路绕组中感应电势减小，由 、产生的磁通也减小。值的注意的是，A、B柱上磁通减小的程度不同，A柱减小更多，对C柱而言呈去磁作用，进一步使二次绕组感生电势减小。因此，短路绕组在差动线圈中流动非周期性电流时，是起“去磁”作用，有利于加强继电器躲闭励磁涌流的能力。同时，短路绕组的匝数越多，去磁作用越强。1bW2bWkWkW2WrIkIkWkWkACkBC kkWIkkWI DCD2 差动继电器差动继电器5.4 用用DCD2差动继电器构成的纵差保护差动继电器构成的纵差保护变压器纵差保护展开接线图变压器纵差保护展开接线图信 号 回 路不考虑相位补偿时纵差保护展开图不考虑相位补偿时纵差保护展开图信 号 回 路发电机纵差保护原理接线示意图发电机纵差保护原理接线示意图信号跳QF跳灭磁开关至延时信号
