发电机差动保护原理
发电机零序差动保护原理
发电机零序差动保护原理你看啊，发电机就像一个超级大的能量源，它在发电的时候，里面的电流那可是相当复杂的。
零序差动保护呢，就像是给发电机安排的一个小卫士，专门盯着一些特殊的情况。
咱先从什么是零序电流说起。
想象一下，在发电机的三相线路里，正常情况下，三相电流是平衡的，就像三个小伙伴手拉手，力量均匀分配。
但是呢，一旦有故障了，比如说某一相接地了，这就像这个小伙伴突然被拉走了，平衡就被打破了。
这个时候就会产生零序电流，就好像是多出来的一个小捣蛋鬼。
这个零序电流啊，它有自己独特的路径，在三相四线制系统里，它会通过中性线流回去。
那这个零序差动保护怎么发现这个小捣蛋鬼呢？它是通过比较发电机中性点侧和机端侧的零序电流来工作的。
你可以把中性点侧和机端侧想象成两个小岗哨。
正常的时候，这两个地方的零序电流应该是一样的，就像两个岗哨看到的情况是相同的。
但是当有接地故障之类的问题出现时，中性点侧和机端侧的零序电流就不一样了。
比如说机端侧因为靠近故障点，零序电流可能就变大了，而中性点侧可能还保持原来的状态或者变化比较小。
这时候，零序差动保护就开始发挥作用啦。
它就像一个超级敏感的小侦探，一旦发现这两个岗哨报告的零序电流不一样，而且这个差别达到了它设定的一个小标准，它就会觉得大事不妙，肯定是发电机哪里出问题了。
然后呢，它就会迅速采取行动，比如说给控制中心发送信号，让工作人员知道发电机可能有故障了，严重的时候它还能直接让发电机停下来，避免故障变得更严重。
再说说这个保护原理的好处吧。
它对于发电机的保护那可是相当精准的。
就像给发电机穿上了一件特制的铠甲，专门针对这种零序电流异常的情况。
不像其他一些保护方式可能比较笼统，零序差动保护就像是一把精准的手术刀，直切要害。
而且啊，它能很快地发现故障，这就减少了故障对发电机的损害。
你想啊，如果发电机一直带病工作，就像一个人生病了还一直干活，那肯定会越来越严重的。
但是有了这个小卫士，就可以在故障刚冒头的时候就把它抓住，让发电机得到及时的治疗。
发电机组差动保护
发电机是电力系统中重要的组成部分,发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用,同时发电机本身也是十分贵重的电气设备，尤其是大型同步发电机组，对电力系统的影响可谓是举足轻重。随着电力系统的不断发展，发电机的单机容量也越来越大。在国内，单机600 MW以上的发电机组已不再少见。发电机的主要故障类型有定子绕组相间短路、定子绕组匝间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点或两点接地等,对发电机破坏性最大的就是定子绕组相间短路，发电机差动保护作为发电机定子绕组相间短路故障的主保护已广泛在电力系统中应用。发电机单机容量的提高,相应地对完成发电机定子短路主保护的差动保护也提出了更高的要求。自微机在继电保护上应用以后，由于微机保护的智能的特点及高速运算的能力，微机发电机差动保护的新原理大量涌现，给继电保护带来了一片生机。差动保护的性能也得到了前所未有的提高。
子绕组发生短路和匝间短路时，TAO上会流过较大的基频零序短路流过电流大于动作门槛电压时，横差保护出口, 即Id＞ Id.set（Id为横差电流的基波分量, Id.set为横差保护电流定值）。
2 比率制动式微机
为了防止差动保护在外部短路时，发电机有很大穿越电流使CT误差增大时误动作，采用比率差动原理。该保护采用机端电流If作为制动电流，而不采用中性点侧电流或两侧电流的综和电流作为制动电流。这样既能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用,特别是发电机尚未与系统并联运行而发生内部短路时,机端三相没有电流，中性点侧电流只作为动作电流,因此提高了内部短路的灵敏度.为防止因CT断线引起比率差动保护误动该保护带有CT断线闭锁功能。该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为例。
当满足以下条件时比率差动保护动作
发电机保护类型及原理介绍
3．保护的整定原则 动作电流
Iop (0.2 ~ 0.3)Ig.n
需增设 0.5～1 秒的延时， 以躲过转子回路的瞬时两点接地故障。
(二) 纵向零序电压原理的匝间短路保护
适用于中性点侧没有6个或4个引出端子的 发电机定子匝间短路。
该保护利用发电机定子绕组发生匝间短路 时，机端三相对发电机中性点出现的零序电压 而构成。
对发电机并未造成直接危害。
1．1正常时 正极对地电压
U
E R2 E R2R2 2
负极对地电压
U
E 2
加在绝缘介质上的电压为励磁电压的一半。
1．2一点接地时
设：正极接地， U ，0 U E
则：另一端对地电压上升为Ｅ，如某点绝缘比较薄弱，则有可 能被击穿，造成两点接地故障。
转子绕阻绝缘破坏的故障形式及其危害
一、发电机相间短路的纵联差动保护
作用: 反映发电机定子绕组及其引出线相间短路 故障的主保护 发电机纵差保护的接线方式 完全纵差动保护 不完全纵差动保护
发电机完全纵差保护和不完全纵差保护均是比较 发电机两侧同相电流的大小和相位而构成
发电机完全纵差动保护
●
G
●
● ●
图9—1 发电机纵差保护原理接线示意图
2．保护的原理分析
1）当定子绕组的同分支匝间短路时：
2）定子绕组不同分支间发生短路时：
3)保护的接线
2
跳闸
t
图9－6 单元件式横联差保护原理接线图 1-三次谐波滤过器；2－横差保护
4)评价：
保护接线较简单，灵敏度较高。
保护存在死区：当 很小时或者不同分 支间的短路匝数相同时, 保护不能动作。
电桥式转子两点接地保护
RL’
发变组保护保护原理
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发变组保护原理
4、转子接地保护
• 对1MW及以下发电机的转子一点接地故障，可装设定期 检测装置。
• 1MW及以上的发电机应装设专用的转子一点接地保护装 置延时动作于信号，宜减负荷平稳停机，有条件时可动作 于程序跳闸。
• 对旋转励磁的发电机宜装设一点接地故障定期检测装置。
－摘自GB14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程
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发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 和应涌流，区外故障及其切除过程中由于两侧TA传变特 性不一致，都易导致差动保护误动；
dia
Id
dIA
Ir
图a 相电流波形
图b 差动电流和制动电流波形
1次判别 25次判别
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发变组保护原理
1、发电机差动保护
• 采用循环闭锁原理，进一步提高差动保护的可靠性； • 具有完善的抗TA饱和能力，以及故障恢复过程中不平
发变组保护原理
6、失步保护
jX
6区
5区 4区 3区
2区
1区
Xs B
Xt
减速失步
加速失步
-Rs -Rj 0
Rj
Rs
R
δ4
δ3
δ2 δ1
A
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7、逆功率保护
理论 传统
动作区 动作区
发变组保护原理
jQ
理想
P -Pset
• 对发电机变电动机运行的异常运行 方式，200MW及以上的汽轮发电机， 宜装设逆功率保护。
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发变组保护原理
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发变组保护原理
9、变压器差动保护
• 难点：
涌流的识别； TA饱和的识别； 和应涌流或区外故障切除后各侧TA暂态特性不一致导致的 差动保护误动。
继电保护技术培训(差动保护)
利用变压器励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特征，通 过检测差动电流中的二次谐波分量大小来闭锁差动保护。 动作方程如下：
I cd 2＞K xb I cd
Icd2 Kxb Kxb A、B、C任一相中二次谐波分量值； 二次谐波制动系数；取值范围为0.1～0.35 对应相的差动电流数值；
二次谐波制动系数一般取0.2，若出现变压器空载合闸（充电）时 差动保护误动情况，可将系数值适当降低。
3.4 两折线比率差动保护整定值 A 制动系数Kz取值范围一般为0.3～0.5， 三折线特性时取较小值。 B 制动电流Ig取值范围一般为0.5～1.0IN， 一般取 1.0IN 较为合理。 C 门槛电流Iqd=Kz×IN 确保制动系数不随制动电流而变化。 D 差动速断电流Isd取值范围一般为4～ 10IN ，小容量变压器取较大值，反之 亦然。 注意：
外部故障时： I1 与 I 2 数值大小不等，但相位相反。 制动电流IZd ＞ 差动电流Icd 内部故障时： I1 与 I 2 数值大小不等，相位相同。 制动电流IZd ≈
1 差动电流Icd 2
原理示意图
四川能投集团继保培训
差动保护整定计算
四、变压器差动保护的整定计算
3.3 两折线比率差动保护动作方 程 任一相动作方程如下：
2.5 变压器励磁涌流的影响
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。
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差动保护整定计算
Hale Waihona Puke 三、几种差动保护方案的比较
1、需考虑相位补偿方案
变压器差动保护
2、需考虑励磁涌流的影响 3、需考虑分接头调整的影响
发电机保护实验
1、发电机差动保护所谓“循环闭锁”方法，即当两相动作则认为是相间短路；单相动作且机端负序电压大于6V认为一点区内另一点区外的相间短路；仅单相动作且负序电压小于6V，则判为TA 断线，可选择闭锁差动或不闭锁差动。
为防止TA断线误闭锁差动保护，当机端电流或中性点侧电流大于过流解锁定值时，解除TA断线闭锁。
过流解除闭锁定值一般可整定为1.2Ie。
附变压器TA断线试验方法：（1）、单侧有负序电流且负序电流>0.1Ie。
（2）、各侧最大相电流小于1.2Ie。
（3）、其他任何侧加三相对称电流。
（4）、断线侧至少一相无流。
（5）、若投入TA断线时闭锁比例差动，TA断线判据满足时30ms闭锁差动保护，判据不满足时瞬时解锁。
（6）、TA断线判据满足40ms后发TA断线报告，断线后10s不满足断线条件发TA断线恢复报告其中“Ie”为主变高压侧二次额定电流3倍。
我们的发电机和变压器差动保护采用“综合时差”法结合TA暂态及稳态饱和时的波形特征来区分区内故障还是区外故障。
当TA线性传变时间不小于5ms时可保证区内故障TA饱和不拒动，区外故障且TA饱和不误动。
此算法原理为我南自特有，大大提高了差动保护动作的可靠性。
差动CT接线原则:由于差流计算取自变压器各侧（或发电机两侧）电流的向量和，所以差动用CT的极性端必须同为靠近变压器侧（发电机）或远离变压器侧（发电机），且为全“Y“型接线。
实际上差动保护的原理就是把变压器或者发电机作为电路中的一个节点，在主变或者发电机不发生内部短路的情况下，根据基尔霍夫电流定律，流进节点的电流肯定等于流出节点的电流，逆极性的接线原则，就是在正常情况下使A、B、C各相差流为0，而发生内部短路时，故障相的差流是叠加的，差流很大。
2、匝间保护（元件横差保护或者纵向零序电压保护）（1）发电机单元件横差保护装设在发电机两个中性点连线上的横差保护，用作发电机定子绕组的匝间短路、分支开焊故障以及相间短路的主保护。
差动保护基本原理
差动保护基本原理差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测电气设备的内、外部短路故障，并迅速切断故障部分，以保护电器设备的安全运行。
它的基本原理是基于电流差值的测量。
差动保护的原理可以分为两个方面：差动原理和差流原理。
一、差动原理当设备正常运行时，设备两端的电流大小是相等的，因为电器设备是采用闭合的回路。
而当设备发生内、外部短路故障时，由于故障电流的存在，电流的值和方向会发生变化，导致设备两端电流不再相等。
差动保护通过测量设备两端电流的差值，当差值超过设定的阈值时，判断故障发生，并发送保护信号，进行故障切除或报警。
二、差流原理差流原理是差动保护中常用的一种实现方法。
它通过将电流采样器放置在设备两端，测量设备两端的电流，并将测量结果进行差分运算，得到差流信号。
差流信号经过放大、整定之后与设定的阈值进行比较，当差流信号超过设定的阈值时，判断设备发生故障，进行切除或报警。
差流原理的实现可以使用各种电流互感器和差流计算器来完成。
差动保护的基本原理可以用以下示意图来表示：```───────────────────────监控│╔═══╦═══╗│设备1→→││多绕组变压器│←←设备2││││←←信号源│─────→→╚═══╩═══╝││││差动保护装置```以上示意图中，设备1和设备2之间连接一个多绕组变压器，通过变压器的中继作用，将设备两端的电流进行采样并传输到差动保护装置。
差动保护装置通过差分运算，计算设备两端电流的差值，并将计算结果与设定的阈值进行比较，如果差值超过设定的阈值，说明设备发生故障，差动保护装置会发送信号进行保护动作。
差动保护具有快速、可靠的动作特性，可以有效地检测电气设备的内、外部短路故障，并迅速切除故障部分，保护电器设备的安全运行。
差动保护在电力系统中得到广泛的应用，常见的应用包括变压器差动保护、母线差动保护、发电机差动保护等。
并且随着电力系统的智能化发展，差动保护装置也在不断地发展，逐渐向数字化、网络化的方向发展。
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD 接于其差回路中，当正常运行或外部故障时，I 1 与 I 2 反向流入,KD 的电流为11TA I n - 22TA I n =1I '— 2I '≈0 ,故KD 不会动作.当在保护 区内K2点故障时， I1与 I2 同向流入，KD 的电流为：11TA I n + 22TA I n =1I '+ 2I '=2k TAI n当2k TAI n 大于KD 的整定值时，即 1I ' — (3)maxmax /unb st unp i k TA I K K f I n =≠0 ，KD 动作。
这里需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两侧的电流互感器的特性(励磁特性、饱和特性）不可能完全一致，误差也不一样,即nTA1≠nTA2，正常运行及外部故障时,2k TAI n ≥I set ，总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流,用Iunb 表示.通常，在发电机正常运行时，此电流很小,当外部故障时，由于短路电流的作用，TA 的误差增大，再加上短路电流中非周期分量的影响，Iunb 增大，一般外部短路电流越大，Iunb 就可能越大，其最大值可达：.min.min .min()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+式中：Kst —-同型系数，取0.5；Kunp--非周期性分量影响系数,取为1～1。
5； fi —-TA 的最大数值误差，取0.1。
为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作， KD 的动作值必须大于最大平衡电流Iunb.max ，即Iop=KrelIunb 。
max(Krel 为可靠系数，取1。
3)。
Iunb 。
max 越大，动作值Iop 就越大,这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低.此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时，保护不能动作。
差动保护和比率差动保护
差动保护主要就是内部短路的保护,但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互感器,造成差动保护误动作。
因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作,采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护的启动电流。
发电机采用机端电流作为制动电流,能在外部短路时取得足够的制动电流,又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用。
变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。
一般设有CT断线闭锁保护。
如下图:图中Ie为额定电流,Icdqd为启动电流,Ir为制动电流,Kb1为比率制动系数。
阴影部分为动作区差动保护灵敏度与启动电流、制动系数与原理之间的关系摘要:分析了差动保护的有关整定原则,明确提出了差动保护的灵敏度与许多因素有关,如定值、原理与实现方式等。
不能仅改变某一个因素(如定值)来提高灵敏度,而需要综合考虑各个因素的影响,否则适得其反。
0 引言随着继电保护技术的不断发展与进步,技术人员对保护的认识越来越深刻,对许多继电保护约定俗成的做法开始了反思。
如规程上对差动保护规定:使用比率制动原理的差动保护,不要校核灵敏度,其灵敏度自然满足。
那么这个“自然满足”的灵敏度就是什么灵敏度呢?其实对发电机差动保护而言,就就是在发电机机端发生两相短路,该差动继电器的灵敏度校验结果肯定能够满足要求;在现场运行过程中,经常有人将保护中的比率制动系数与比率制动斜率混淆,究竟这两个概念有什么区别,又有什么联系?标积制动原理对提高差动保护的灵敏度有什么有利的地方,它与比率制动之间又有什么关系,它们之间从根本上就是否一致呢?本文就这些用户所关心的问题展开深入的分析与讨论,并阐明作者自己的观点[1,2] 。
1 差动保护灵敏度系数的定义与校验设流入发电机的电流为正方向,取继电电器差动电流Id为:式中:Iop为当时动作电流的整定值。
发电机差动保护的灵敏度就是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流与动作电流的比值。
此情况下,在(Iz,Id)平面上两相金属性短路的故障点应该在斜率为2的内部故障特性线的上方,而一般动作边界的制动系数不会超过1,所以按照规程中整定出来的动作边界肯定能够满足灵敏度系数Klm≥2的要求。
差动保护原理
差动保护原理
差动保护是输入TA（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。
保护范围在输入CT的两端之间的设备（可以是线路，发电机，电动机，变压器等电气设备）。
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。
电流差动保护是继电保护中的一种保护。
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。
有功方向变反只是电压和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。
差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那幺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。
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发电机差动保护的原理介绍：发电机差动保护一般作为发电机的主保护。
根据基尔霍夫定律，正常情况下，流进任何用电设备的电流等于流出设备的电流。
差动保护原理就是利用这一定律，在发电机中性点（电流流入发电机的点）和发电机机端（电流流出发电机的点）各装设一组电流互感器，将这两个电流互感器的二次输出接到差动保护模块，保护模块判断这两个电流是否相等，正常情况下两个电流相等，保护不动作，当发电机定子及其引出线发生短路故障时，发电机输入和输出的电流就不相等了，于是差动保护瞬时动作于发电机出口断路器。
从而保护发电机。