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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
2、障有极高的灵敏度，保护范围为“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。,5.2 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
3、电流大 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,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 当纵差保护用于保
4、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
5、的二次电流大 倍。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：,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，它与稳态磁通
6、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；,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，从而产生出差动继电器。,带速饱
7、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,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。,DCD2 差动继电器,5.4 用DCD2差动继电器构成的纵差保护,变压器纵差保护展开接线图,不考虑相位补偿时纵差保护展开图,发电机纵差保护原理接线示意图,