差動(dòng)保護(hù)基本原理

1、差動(dòng)保護(hù)基本原理1、 母線差動(dòng)保護(hù)基本原理母線差動(dòng)保護(hù)基本原理,用通俗的比喻，就是按照收、支平衡的原理進(jìn)行判斷和動(dòng)作的。因?yàn)槟妇€上只有進(jìn)出線路，正常運(yùn)行情況，進(jìn)出電流的大小相等，相位相同。如果母線發(fā)生故障，這一平衡就會(huì)破壞。有的保護(hù)采用比較電流是否平衡，有的保護(hù)采用比較電流相位是否一致，有的二者兼有，一旦判別出母線故障，立即啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作元件，跳開(kāi)母線上的所有斷路器。如果是雙母線并列運(yùn)行，有的保護(hù)會(huì)有選擇地跳開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)和有故障母線的所有進(jìn)出線路斷路器，以縮小停電范圍2、 什么是差動(dòng)保護(hù)？為什么叫差動(dòng)？這樣有什么優(yōu)點(diǎn)？差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，是按循環(huán)電流原理裝設(shè)的。 主要用來(lái)保護(hù)雙繞組或三繞組變

2、壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來(lái)保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。 在繞組變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)電流互感器，其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線，即如果兩側(cè)電流互感器的同級(jí)性端都朝向母線側(cè)，則將同級(jí)性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過(guò)的電流是兩側(cè)電流互感器的二次電流只差，也就是說(shuō)差動(dòng)繼電器是接在差動(dòng)回路的。 從理論上講，正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，差動(dòng)回路電流為零。實(shí)際上由于兩側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，差動(dòng)回路中仍有不平衡點(diǎn)流Iumb流過(guò)，此時(shí)流過(guò)繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=Iumb 要求不平衡點(diǎn)流應(yīng)盡量的小，以確保

3、繼電器不會(huì)誤動(dòng)。 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路故障時(shí)，在差動(dòng)回路中由于I2改變了方向或等于零（無(wú)電源側(cè)），這是流過(guò)繼電器的電流為I1與I2之和，即 Ik=I1+I2=Iumb 能使繼電器可靠動(dòng)作。 變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍是構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流互感器之間的電氣設(shè)備、以及連接這些設(shè)備的導(dǎo)線。由于差動(dòng)保護(hù)對(duì)保護(hù)區(qū)外故障不會(huì)動(dòng)作，因此差動(dòng)保護(hù)不需要與保護(hù)區(qū)外相鄰元件保護(hù)在動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)限上相互配合，所以在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，可以瞬時(shí)動(dòng)作。3、 為什么220KV高壓線路保護(hù)用電壓取母線TV不取線路TV事實(shí)上，兩個(gè)電壓都接入保護(hù)裝置的，它們的作用各不相同 母線電壓，一般用來(lái)判別正方向故障和反方向故障，通過(guò)電流與電壓

4、之間的夾角來(lái)判別 線路電壓，一般用來(lái)重合閘的時(shí)候用，作為線路有壓無(wú)壓的判據(jù) 現(xiàn)在220kV線路保護(hù)比較常用的就是一套光纖電流差動(dòng)以及一套高頻距離保護(hù) 也有采用兩套光纖電流，兩套高頻的比較少了4、 變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理1、變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理 與線路縱差保護(hù)的原理相同，都是比較被保護(hù)設(shè)備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的大小。2、變壓器差動(dòng)保護(hù)與線路差動(dòng)保護(hù)的區(qū)別： 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不相等再加上變壓器各側(cè)電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作，須適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器的變比，及各側(cè)電流相位的補(bǔ)償使得正常運(yùn)行和區(qū)外短路故障時(shí)，兩側(cè)二次電流相等。 例如圖8-5所示的雙

5、繞組變壓器，應(yīng)使1.全線速動(dòng)保護(hù) 在高壓輸電線路上，要求繼電保護(hù)無(wú)時(shí)限地切除線路上任一點(diǎn)發(fā)生的故障。 2.單側(cè)測(cè)量保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng) 所謂單側(cè)測(cè)量保護(hù)是指保護(hù)僅測(cè)量線路某一側(cè)的母線電壓、線路電流等電氣量。單側(cè)測(cè)量保護(hù)有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是無(wú)法快速切除本線路上的所有故障，最長(zhǎng)切除 時(shí)間為0.5秒左右。 由上圖可以看出本線路末端故障k1與下線路始端故障k2兩種情況下，保護(hù)測(cè)量到的電流、電壓幾乎是相同的。如果為了保證選擇性，k2故障時(shí)保護(hù)不能無(wú)時(shí)限切除，則本線路末端k1故障時(shí)也就無(wú)法無(wú)時(shí)限切除?？梢?jiàn)單側(cè)測(cè)量保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)的根本原因是考慮到互感器、保護(hù)均存在誤差，不能有效地區(qū)分本線路末端故障與

6、下線路始端故障。 3.雙側(cè)測(cè)量保護(hù)原理如何實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)保護(hù)，保護(hù)判據(jù)由線路兩側(cè)的電氣量或保護(hù)動(dòng)作行為構(gòu)成，進(jìn)行雙側(cè)測(cè)量。雙側(cè)測(cè)量時(shí)需要相應(yīng)的保護(hù)通道進(jìn)行信息交換。雙側(cè)測(cè)量線路保護(hù)的基本原理主要有以下三種： （1）以基爾霍夫電流定律為基礎(chǔ)的電流差動(dòng)測(cè)量； （2）比較線路兩側(cè)電流相位關(guān)系的相位差動(dòng)測(cè)量； （3）比較兩側(cè)線路保護(hù)故障方向判別結(jié)果，確定故障點(diǎn)的位置。 上圖為電流差動(dòng)保護(hù)原理示意圖，保護(hù)測(cè)量電流為線路兩側(cè)電流相量和，也稱(chēng)差動(dòng)電流。將線路看成一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)，流入這個(gè)節(jié)點(diǎn)的總電流為零，正常運(yùn)行時(shí)或外部故障時(shí) ，線路內(nèi)部故障時(shí) ，即 。 忽略了線路電容電流后，在下線路始端發(fā)生故

7、障時(shí)，差動(dòng)電流為零；在本線末端發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)電流為故障點(diǎn)短路電流，有明顯的區(qū)別，可以實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)保護(hù)。電流差動(dòng)原理用于線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、線路光纖分相差動(dòng)保護(hù)以及變壓器、發(fā)電機(jī)、母線等元件保護(hù)上。 上圖為相位差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱(chēng)“相差保護(hù)”）原理示意圖，保護(hù)測(cè)量的電氣量為線路兩側(cè)電流的相位差。 正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流過(guò)線路的電流為“穿越性“的，相位差為1800；內(nèi)部故障時(shí)，線路兩側(cè)電流的相位差較小。相位差動(dòng)保護(hù)以線路兩側(cè)電流相位差小于整定值作為內(nèi)部故障的判據(jù)，主要用于相差高頻保護(hù)，由于該保 護(hù)對(duì)通道、收發(fā)信機(jī)等設(shè)備要求較高，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，微機(jī)型線路保護(hù)已不采用相差高頻保護(hù)原理。 圖為比較線路兩側(cè)保

8、護(hù)對(duì)故障方向判別結(jié)果的縱聯(lián)方向保護(hù)原理示意圖。外部故障時(shí)遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)判別為正向故障，而近故障側(cè)保護(hù)判別為反向故障；如果兩側(cè)保護(hù)均判別為正向故障，則故障在本線路上。由于縱聯(lián)方向保護(hù)僅需由通道傳輸對(duì)側(cè)保護(hù)的故障方向判別結(jié)果，屬于邏輯量，對(duì)通道的要求較低，目前廣泛應(yīng)用于高壓線路微機(jī)保護(hù)上。故障方向的判別既可以采用獨(dú)立的方向元件（各種方向縱聯(lián)保護(hù)）也可以利用零序電流保護(hù)、距離保護(hù)中的零序電流方向元件、方向阻抗元件完成（縱聯(lián)零序、縱聯(lián)距離保護(hù)）。 縱聯(lián)保護(hù)分類(lèi) 縱聯(lián)保護(hù)按照通道類(lèi)型、保護(hù)原理、信息含義等有多種分類(lèi)方法。 1.按通道類(lèi)型分類(lèi) 保護(hù)通道類(lèi)型主要有： （1）導(dǎo)引線，兩側(cè)保護(hù)電流回路由二次電纜連

9、接起來(lái)，用于線路縱差保護(hù)； （2）載波通道，使用電力線路構(gòu)成載波通道，用于高頻保護(hù)； （3）微波通道，用于微波保護(hù)； （4）光纖通道，用于光纖分相差動(dòng)保護(hù)。 2.按保護(hù)原理分類(lèi) (1)電流差動(dòng)原理; (2)縱聯(lián)方向原理。 3.按通道傳送信息含義分類(lèi)上圖（a）約定保護(hù)判明故障為反方向時(shí)，發(fā)出“閉鎖信號(hào)”閉鎖兩側(cè)保護(hù)，這就稱(chēng)為“閉鎖式”縱聯(lián)保護(hù)； 圖（b）則約定保護(hù)判明為正向故障時(shí)向?qū)?cè)發(fā)出“允許信號(hào)”，保護(hù)啟動(dòng)后本側(cè)判別為正向故障且收到對(duì)側(cè)保護(hù)的允許信號(hào)時(shí)說(shuō)明兩側(cè)保護(hù)均判別故障為正方向，動(dòng)作于跳閘出口，這種方案為“允許式”縱聯(lián)保護(hù) . 縱聯(lián)保護(hù)還可以在“跳閘信號(hào)“的基礎(chǔ)上構(gòu)成。線路兩側(cè)的段保護(hù)動(dòng)

10、作后跳開(kāi)本側(cè)斷路器，同時(shí)向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)出”跳閘信號(hào)“，對(duì)側(cè)保護(hù)收到跳閘信號(hào)后立即跳閘。只要線路兩側(cè)的段保護(hù)的保護(hù)區(qū)有重疊，就可以構(gòu)成全線速動(dòng)保護(hù)什么是差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定理工作的，通常講的差動(dòng)保護(hù)包含了母線差動(dòng)保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)差動(dòng) 保護(hù)和線路差動(dòng)保護(hù).實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的基本原則是一致的,即各側(cè)或各元件的電流互感器,按差接法接線,正常運(yùn)行以及保護(hù)范圍以外故障時(shí),差電流等于零,保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)差電流等于故障電流,差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流按躲開(kāi)外部故障時(shí)產(chǎn)生的最大不平衡電流計(jì)算整定. 差動(dòng)又分為橫差和縱差；橫差：在平行的雙回線路上，由于阻抗相等，其電流和相位也相等，當(dāng)一回線路故障時(shí)，流過(guò)兩線路的故障電流大小將不等，利用雙回線路這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)。 縱差：比較線路雙側(cè)的電氣量.什么是母線完全差動(dòng)保護(hù)?什么是母線不完全差動(dòng)保護(hù)?1、母線完全差動(dòng)保護(hù)是將母線上所有的各連接元件的電流互感器按同名相、同極性連接到差動(dòng)回路,電流互感器的特性與變比均應(yīng)相同,若變比不能相同時(shí),可采用補(bǔ)償變流器進(jìn)行補(bǔ)償,滿(mǎn)足I=0。差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流按下述條件計(jì)算、整定,取其最大值: 1)