差动保护原理及整定计算(020805)
电动机差动保护及差动速断保护的整定计算
电动机差动保护及差动速断保护的整定计算Revised by Liu Jing on January 12, 2021电动机差动保护及差动速断保护的整定计算目前，国内生产及应用的微机型电动机的差动保护，由差动速断元件和具有比率制动特性的差动元件构成。
差动速断元件没有制动特性，实质上是差流越限的高定值元件。
与发电机差动保护一样，差动元件的动作特性为具有二段折线式的比率制动特性。
对电动机差动保护的整定计算，就是要整定计算差动元件的初始动作电流Idz0、拐点电流Izd0、比率制动系数及差动速断元件的动作电流。
1、差动元件的初始动作电流Idz0与发电机差动保护相同，电动机差动元件的初始动作电流，应按照躲过电动机额定工况下的最大不平衡电流来整定。
即：Idz0＝Krel×IHeδmax＝Krel （K1+K2)INIHeδmax－最大不平衡电流Krel－可靠系数，取1.5~2IN－电动机的额定电流K1－两侧TA变比误差，由于电动机的TA通常精度较低，可取0.1。
K2－通道调整及传输误差，取0.1。
综上所述，得Idz0＝（0.3~0.4）IN，实取0.4IN（TA二次值）。
2、拐点电流Izd0在厂用电压切换的暂态过程中，由于电动机两侧差动TA二次回路中的暂态过程不一致，将在差动回路产生较大的差流。
因此，为防止电动机差动保护误动，应减少拐点电流。
为此拐点电流可取Izd0＝（0.5~0.6）IN。
（TA二次值）3、比率制动系数KZ电动机的启动电流很大，最大启动电流高达电动机额定电流的8倍以上。
另外电动机电源回路上发生短路故障时，电动机将瞬间供出较大的电流。
为了防止在上述过程中差动保护误动，差动元件的比率制动系数KZ应按躲过电动机启动及电源回路故障时产生的最大不平衡电流来整定。
KZ=Krel×（IHeδmax/Imax）Krel－可靠系数，取1.15~1.2IHeδmax－最大不平衡电流，它等于（K1+K2+K3)ImaxImax－电动机启动或电源回路故障时电动机的最大电流，取8IN。
差动保护整定计算
500kV线路电流差动的定值
0.7
变压器差动保护
稳态量差动
中灵敏度定值，平台0.4Ie，拐点0.8Ie；3Ie。
突变量差动或零序差动或负序差动
低灵敏度定值，平台0.25Ie，拐点0.5Ie；2Ie。
发电机差动保护
稳态量差动
高灵敏度定值，平台0.3Ie，拐点0.8Ie；3Ie。
突变量差动或负序差动
低灵敏度定值，平台0.2Ie，拐点0.5Ie；2Ie。
事实上，改进的标积制动继电器就意识到这一点，在标积制动继电器的基础上作如下补充：如果 成立动作；如果不成立，再判 则判定区外短路， 为被保护设备的额定电流，B为系数，一般取B=1.5；如果 则降低 值。
1.2现行差动继电器特性分析
以相量和差制动继电器为基准，采用 在复平面和动作电流 与制动电流 两维平面的比较方法。取恰当的制动系数所有差动继电器的动作特性，在复平面中，都是对称与负实轴的封闭曲线。假定所有差动继电器的动作特性 都经过负实轴靠近原点的同一点 。给定模值和制动系数K，计算其它制动系数和交于负实轴的两点。除最大值制动外，其它制动都交于负实轴的两点（ ），最大值制动交于负实轴的两点（ ）。
。最大值制动系数 。
复式制动与模值和制动的关系 ；
标积制动与相量和差制动的关系 。
K
K，Sres
K
差动继电器参考数据
模值和
0.2
0.3
0.4
0.5
最大值
0.333
0.462
0.571
0.667
相量和差
0.2
0.3
0.4
0.5
标积
0.167
0.396
0.762
1.333
变压器差动保护整定计算
变压器差动保护整定计算一、差动保护原理变压器差动保护是通过测量变压器两侧电流的差值来实现。
差动电流是指变压器两侧电流的差值，当变压器正常运行时，两侧电流大小是相等的，差动电流为零。
但当变压器发生内部故障时，两侧电流会不同，产生差动电流，差动保护即通过检测差动电流实现对变压器内部故障的保护。
二、整定计算方法1、动作电流的整定（1）按变压器额定电流进行整定动作电流整定值为变压器额定电流的5%~15%。
（2）按变压器额定容量进行整定动作电流整定值为变压器额定容量的3%~10%。
（3）按计算值进行整定由于变压器容量的变化和负荷的波动，按照变压器的额定电流或额定容量进行整定会产生误判。
因此，一般采用计算法进行动作电流的整定。
计算公式为：式中，Is为动作电流，S为变压器容量，k为重合闸系数，一般取0.8~0.9。
2、校对系数的整定差动保护装置精度有一定的误差，为了提高差动保护的精度，需要进行校对系数的整定。
校对系数的整定方法一般有以下两种：（1）按精度等级进行整定按照差动保护装置的精度等级进行整定，一般取0.8~0.9。
（2）按变压器灵敏系数进行整定根据变压器的灵敏系数进行整定，灵敏系数一般取0.1~0.3。
3、时间延迟的整定为了避免因瞬时故障而误动，差动保护需要进行时间延迟的整定，延迟时间一般为0.15~0.3s。
三、差动保护整定计算示例假设一个变压器的容量为1000kVA，额定电流为100A，差动保护装置的精度等级为0.5级，重合闸系数为0.9，灵敏系数为0.2，时间延迟为0.2s。
则进行差动保护的整定计算如下：（1）动作电流的整定按计算值进行动作电流的整定，Is=0.2某1000某0.9/100=1.8A（2）校对系数的整定根据设备的精度等级进行整定，校对系数为0.9。
（3）时间延迟的整定时间延迟为0.2s。
以上就是变压器差动保护整定计算的详细介绍，差动保护整定是保障变压器安全运行的重要环节，需要进行合理的整定计算，以提高差动保护装置的精度和可靠性。
什么是差动保护
什么是差动保护公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]差动保护[1]电流差动保护是中的一种保护。
正相序是A超前B,B超前C各是120度。
反相序（即是逆相序）是 A 超前C,C超前B各是120度。
有功方向变反只是和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。
差动保护是根据“电路中流入电流的总和等于零”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，保护动作，将被保护设备的各侧跳开，使故障设备断开电源。
差动保护原理差动保护差动保护是利用电流定理工作的，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，差动不动作。
当时，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和的正比于，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、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，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。
如果内部故障，如图ZD点短路，流入继电器的电流等于短路点的总电流。
即：iJ=ibp=iI2+iII2。
当流入继电器的电流大于，保护动作断路器跳闸。
技术参数1.环境条件正常温度： -10℃~55℃极限温度： -30℃~70℃存储温度： -40℃~85℃相对湿度：≤95%，不凝露大气压力： 80~110kPa2.工作电源电压范围： 85~265V（AC或DC)正常功耗：<10W最大功耗：<20W电源跌落：200ms上电冲击：4A隔离耐压：3kV3.控制电源额定电压：220V（AC/DC)过载能力：70%~12%额定电压，连续工作隔离耐压：4kV4.交流电流回路额定电流：5A功率消耗：<每相过载能力：2倍额定电压，连续工作10倍额定电流，允许10S40倍额定电流，允许1S隔离耐压：4kV5.交流电压回路额定电压：100V 功率消耗：<每相过载能力：2倍额定电压，连续工作隔离耐压：4kV6.开关量输入回路额定电压：24VDC 功率消耗：<每相过载能力：2倍额定电压，连续工作隔离耐压：4kV7.继电器输出回路分段电压： 250VAC、220VDC分段功率：1250VA交流或120W直流（电阻性负载）功能[2]差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。
差动保护原理
差动保护原理比较被保护设备各端口电流的大小和（或）相位的继电保护。
当被保护设备在正常运行或外部短路以及系统振荡时，由于被保护设备各端口电流之和等于零，所以差动保护不会误动作；而在被保护设备本身发生内部短路时，各端口电流之和将等于总短路电流，差动保护将灵敏动作。
为实现差动保护，就必须在被保护设备各端口装设电流互感器（见互感器），并敷设长度与被保护设备相应的二次电缆，这就极大地限制了差动保护在超高压远距离输电线上的应用。
中国110～220kV输电线应用差动保护限制在5～7km，称为导引线保护；对于更长的超高压输电线差动保护，采用高频载波通道来联系线路两端的电气量，称为载波保护。
为了简化保护装置和节省二次电缆，超高压输电线的导引线保护和载波保护通常均先将三相电流和（或）电压经对称分量滤序器变换为单相的对称分量电流和电压。
为了导引线本身的安全和导引线保护装置的可靠，还应装设导引线的过电压保护和断线监视装置。
电力系统中除输电线路外的其他电工主设备（如发电机、变压器、电抗器、电动机、母线等），由于它们的延伸长度不大，一般不超过几百米，很适合采用差动保护作为它们的主保护。
因此差动保护成为电工主设备广泛应用的一种继电保护装置。
原理和特性以两端口的被保护设备为例，定义各端口电流夒M、夒N的正向为由端口流向被保护设备,如图1所示。
图中icd＝iM＋iNicd为差动电流，它使差动保护动作。
与此相应有izd=iM－iNizd为制动电流，它使差动保护抑制动作。
广泛采用的差动继电器具有比率制动特性(图2),为最小动作电流；izd0为比率制动特性的拐点电流;idz为继电器的动作电流,它随制动电流izd 的大小而变化;差动保护动作区为图中的阴影部分。
外部短路或系统振荡时,夒M＝-夒N,iM＝-iN,相应有制动电流izd＝2iM很大,差动电流icd≈0,保护不动作。
内部短路时izd较小，icd 很大,保护灵敏动作。
母线保护母线差动保护的突出问题是外部故障时故障支路电流特别大，相应的电流互感器严重饱和，而其他非故障支路的电流互感器饱和较轻，从而可能出现很大的不平衡电流而造成保护误动作。
差动保护
差动保护原理：电路中流入节点电流的总和等于零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。
差动保护是根据被保护区域内的电流变化差额而动作的。
它广泛用来保护大容量的电力变压器、变电所母线、高压电动机等。
如右图所示是电力变压器的差动保护原理图。
电流互感器TA1和TA2之间的区域就是差动保护区，当保护区内发生短路故障时，即变压器内部（如dl点），电流继电器KA中将产生较大的启动电流使保护装置动作，而当保护区外短路时，即变压器外部如（d2点），电流继电器中只流过一较小的不平稳电流，保护装置不会动作。
差动保护的整定计算
比率差动保护的整定计算变压器各侧电流互感器二次均可采用星型接线（也可采用常规接线）其二次电流直接进入装置，从而简化了CT 接线，各侧电流互感器均采用减极性，都以指向母线（或指向变压器 ）为同极性端；1、变压器额定电流及平衡系数的计算： 1）计算变压器各侧额定电流ee e U S I 3=式中Se －变压器最大额定容量Ue －计算侧额定电压2）计算各侧二次额定电流及平衡系数HLH He He n I I ..=M LH Me Me n I I ..=LLH Le Le n I I ..=式中：H e I .——高压侧一次额定电流 H LH n .—高压侧CT 变比 He I ——高压侧二次额定电流 M e I .——中压侧额定电流，M LH n .——中压侧CT 变比 ， Me I ——高压侧二次额定电流 L e I .———低压侧额定点流 L LH n .——低压侧CT 变比， Le I ——高压侧二次额定电流 3）高、中压侧平衡系数 BPH= Le I /(He I *K) BPZ= Le I /（Me I *K ）BPH ——高压侧平衡系数； BPZ ——中压侧平衡系数； K 为接线系数，当高（中）压侧为△接线时，K=1.732, 当高（中）压侧为Y 接线时，K=1； 当高压侧为Y 接线时，由于高低压侧存在30度，此时30度（星角转换）软压板应投入，软件对低压侧电流相位自动前移30度。
2、差动速断电流Icdsd 的整定为了防止出现严重短路时产生较大差动电流，保护能可靠动作，特设立差动速断保护，保护整定原则是保证空投变压器时差动速断保护不动作，一般地Icdsd=(4~7)Ie ； 3、 比例差动电流门槛定值Icd 整定 1）差动电流的计算：Icd 为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常额定负载时的最大不平衡电流整定，即 Icd ＝K K (K tx ·f i I e +ΔU H ·I e +ΔU M I e ) = K K (K tx ·f i +ΔU H +ΔU M ) I e式中：I e －变压器额定电流；K K －可靠系数，取1.3～1.5；K tx －电流互感器同型系数，取1.0；f i －电流互感器的最大相对误差，取0.1；ΔU H 、ΔU M －分别为高、中压侧调压抽头引起的误差，取调压范围的一半。
差动保护工作原理(一)
差动保护工作原理(一)差动保护工作原理介绍什么是差动保护？差动保护是电力系统中一种常见的保护方式，用于检测和保护电气设备和电网免受电流故障的损害。
差动保护通过测量电流的进出差值来判断设备是否存在故障，并采取相应的保护措施，以防止设备损坏和电力系统的继续故障。
差动保护的原理差动保护的原理基于基尔霍夫电流定律和安培定律。
当电设备正常工作时，进出设备的电流应该是相等的。
如果设备发生故障，比如短路或接触不良，就会导致电流变得不平衡，差动保护系统会检测到这个差值，从而触发保护动作。
差动保护的具体工作流程差动保护的工作流程可以分为以下几个步骤：1.测量进出电流：差动保护系统通过电流互感器或电流传感器测量进出设备的电流。
2.计算差动电流：差动保护系统根据进出电流的测量值，计算出差动电流，即进出电流的差值。
3.设定差动电流动作值：根据设备的特性和保护要求，差动保护系统设置差动电流的动作值，一般是根据设备的额定电流和故障电流来确定。
4.比较差动电流和动作值：差动保护系统会将计算得到的差动电流与设定的差动电流动作值进行比较。
5.触发保护动作：如果差动电流超过了设定的差动电流动作值，差动保护系统会触发相应的保护动作，比如跳闸、报警等。
差动保护的优点和局限性优点：•高速动作：差动保护可以实时地检测电流的差值，实现对设备故障的快速判断和保护动作，从而减少故障对系统的影响。
•灵敏度高：差动保护的动作值可以根据设备的额定电流和故障电流进行设定，可以灵活地适应不同设备的保护需求。
•适用范围广：差动保护适用于各种电力系统，包括发电厂、变电站和配电系统等。
局限性：•误动作风险：差动保护系统可能受到设备的非故障电流（如启动电流）等因素的影响，导致误动作的风险。
•信号传输延迟：差动保护系统需要进行进出电流的测量和计算，信号传输的延迟可能导致保护动作的时效性降低。
•依赖额定电流：差动保护的动作值通常依赖于设备的额定电流，如果设备的额定电流设置不准确，就可能导致保护的准确性受到影响。
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差动保护原理及整定计算
朱新华
一、差动电流互感器基本接线：
差动保护CT 有两种接线方式：1、和电流；2、差电流。
对于双绕组变（两圈变）：差流方程为 C İ=H İ-L İ，故属差电流接线，即电流互感器二次绕组反极性与另一组相接，又称180º接线。
对于三绕组变（三圈变）：差流方程为 C İ= H İ+ M İ +L İ.，故属和电流接线方式，即电流互感器都以正极性接入机箱，又称Oº接线。
二、变压器一次接线所带来的问题及调整方法（以二圈变为例）
为减少三次谐振波的影响，变压器接线一般采用Y/∆-11接线（三圈变为Y/Y/∆-11型接线）。
公式推导：磁势平衡方程： N 1I A =—N 2 Ia ①（N 1，N 2为高低压侧绕组匝数）。
N 1I B =—N 2 Ib
N 1I c =—N 2 Ic 因为N 1ÌA +N 2 Ìa=N 1Ì。
高低压侧的一次电流：
H ÌA = ÌA H ÌB = ÌB HÌc =Ìc
A • I A x
Ic
I b
Iab
Ia
Ic
HI A
LÌA = Ìa –Ìb LÌB = Ìb –Ìc LÌc = Ìc –Ìa
H ÌA =-N 2/N 1·Ìa L ÌA =Ìa – Ìb
H ÌB =-N 2/N 1·ÌB L ÌB =Ìb – ÌC 式一
H ÌC =-N 2/N 1·ÌC L Ìc =Ìc – Ìa 所以说，正常情况下，高、低压侧一次电流的关系如下：
L ÌA =-N 1/N 2 （H ÌA – H ÌB ） L ÌA + N 1/N 2 （H ÌA —H ÌB ）=0
L ÌB = -N 1/N 2（H ÌB – H ÌC ） 即： L ÌB + N 1/N 2 （H ÌB —H ÌC ）=0
L Ìc =-N 1/N 2（H ÌC – H
ÌA ） L ÌC
+ N 1/N 2 （H ÌC —H Ìa ）= 0
这样可以看出，在变压器且两侧同相电流之间除了幅值的差异外，还有角度之差，故为了消除这种影响，可将变压器两侧差动CT 按照一定方式的接线来校正，或通过微机进行内部调整来达到差流的平衡。
第一种调整方式：内部调整（通过DCAP3040软件实现），即：高低压CT 二次绕组全部采取Y 形接线，高低压侧差动CT 正极性接线，低压侧CT 反极性接线，
高压侧 低压侧
如图所示，输入微机的高低压侧电流表示式： Hla=Hl A /CT 1
高压侧 Hl B =Hl B /CT 1 （ CT 1为高压侧CT 变比）
Hlc=Hlc/CT1
Lla=Ll A/CT2
低压侧Ll B=Ll B/CT2 （CT2为低压侧CT变比）
Llc=Llc/CT2
又N1= U相高= U N高/
N2 V N低
提问：电压等级到底指哪些电压？
比较式②、③，由于CT都是根据产品目录选取标准的变比，而变压器变比也是一定的，故很难满足：的关系，故引入了平衡系数K H， K L，使之差流为0。
故微机通过调整后的决流满足，即数学模型：
总结：①平衡系数的推导公式：
②、一次额定电流的计算公式：
③、流入机箱的二次额定电流计算公式：
④、通过调整作为保护用的二次额定电流：
高压侧：
注意：保护用高低压二次额定电流相等，计算用定值及其他差动定值以此电流为参考，并且高、低压侧用定值应相等。
第二种调整方式：外部调整
即通过CT的外部接线调整相位，达到角差为“0”，再通过设置平衡系数来达到幅值一致。
与内部调整方式对照，高压侧产生一个，流入单元箱的电流。
其他公式的推寻与内部调整一样，也引入了平衡系数，计算公式与内部调整方式一样；保护用二次额定与内部调整一样。
故：所有保护定值与调整方式无关。
三、与差动保护相关的其他原理性问题：
1、谐波制动原理：
①、励磁电流产生只流过高压侧，因此会反应到差动回路中，产生不平衡电流正常情况只有2%—10%I N，影响小，当空投或外部故障切除电压恢复时则可能产生很大励磁电流（励磁涌流）。
此电流可达到额定电流的6—8
倍。
②、为什么空投时产生励磁涌流及谐波？
A、情况下，磁通与电压的关系
B、u =o瞬间空载合闸，磁
通与电压的关系，磁通不能U=N·突变，ys为剩磁
C、铁芯的磁化线，铁芯严重饱和
IL剧烈增大。
注意：必须首尾相连，否则差流很
大。
提问：A、如果尾首相连，差流有
什么特点？
B、高、低压极性接反有什么情况？
C、单相极性接反有什么情况？
D、相序接错有什么情况？
D、励磁通流波形，会有大量的非周期
分量和高次谐波分量，经分析，尤以2
次谐波为主，占电流的20%～30%，一
般地饱和系统（非线性系统）产生偶次
谐波，非饱和系统（线性系统）产生奇
波。
③、DCAP3040/3041实现谐波制动的原理：制动方程：Ic D2>K2*Icd
闭锁方式为“或”门，只要有一相超过条件，则闭锁三相差动。
由于空投时，谐波含量20%～30%，故一般K2可I/2 0.5～0.2。
2、比率制动原理：
①、为什么要求比率制动？
当系统发生穿越性故障时，强大电流流过差动CT的两侧，由于不同的电流互感器饱和特性不一致，可能使差动回路产生较大的差流，超过定值而动作；带比率制动的差动保护就是当故障电流超大时，其差动门槛越主，不会因为CT特性不一致而动作。
提问：A、为什么我公司差动单元箱必须做大电流试验70～90A？
B、即然小CT可通过这么大的电流不饱和，为什么还需设置比率制呢？
②、单元箱DCAP3040/3041实现比率制动的原理。
动作条件：a 、Icd≥Idzo
b、Icd ≥ Idzo + K1
（）
动系数电流流定值
动定值
3、CT断线闭锁差动保护问题探讨
CT断线闭尚存在以下问题：
①、目前没有令人信服CT断线判据能准确判断出任何情况下的CT断线，而且完全不谈判，因为电流在一个范围内变化很大，根本不能区分是断线还是故降。
比如目前公司普通用的一种判据：三相电流中，有一相大于0. 4A一相小0.2时认为CT断线。
例如负荷很小，小于0.2A，发生单相短路时满足CT断线的条件，故可能谈判。
②、本身是一种故障，产生高压电弧。
③、如果真的闭锁了差动，则相当于失去了一个主保护，当系统真的发生内部故障时，危及一次设备。
④、出于谨慎，在国家已发布的任何规程中都有明确提出。
⑤、很多厂家都可提供CT断线判据，但如果任何一家可达到100%，必大肆宣扬。
四、整定计算：
所有定值以高压侧二次额定定电流为参考进行计算，即：
保护用的二次额定电流：
1、平衡系数的整定
2、谐波系数的整定
3、动作特性曲线参数的整定。