差动保护的概念及原理(线路、变压器、电动机差动)

差动保护的概念及原理
Q：差动保护的概念。

A：差动保护是输入CT（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）。

按保护的设备分为线路纵差保护、变压器差动保护、电动机差动保护。

Q：差动保护的原理。

A：1、线路纵差保护：通过比较线路两端电流的大小和相位决定是否动作。

（1）系统正常运行或区外短路时，线路上流经两个电流互感器的电流如图1（a）,I1m=I1n,因此，流入差动保护的电流Ikd=I2m-I2n≈0，保护不会动作。

（2）线路上发生短路，线路上流经两电流互感器的电流如图1（b）,此时短路点电流为Ik=I1m+I1n,流入电流元件的电流Ikd=I2m+I2n= (I1m+I1n) /n BC = Ik/n BC,（n BC为互感器变比）数值很大，使保护动作切除故障。

2、变压器差动保护：动作原理与线路纵差保护相同，通过比较变压器两端电流的大小和相位决定是否动作。

（1）变压器正常运行或外部故障，根据图2（a）所示电流分布，此时流入差动保护KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之差，即Ikd=│I1＇-I2＇│=│I1＇/n1BC -I2＇/n2BC│, （n1BC、n2BC为互感器变比）实际流入差动保护的电流为不平衡电流，不会动作。

（2）变压器内部故障，根据图2（b）所示电流分布,此时流入差动保护KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之和，使保护动作。

若变压器两侧有电源，则Ikd=│I1＇+I2＇│=│I1＇/n1BC+I2＇/n2BC│；若变压器只有一侧电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流入差动保护。

使用场合：电压在 10kV 以上、容量在10MVA 及以上的变压器，采用纵差保护。

3、电动机差动保护：用于容量为2MW及以上、或容量小于2MW但电流速断保护不能满足灵敏度要求的电动机，作为电动机定子绕组及电缆引线相间短路故障的主保护。

电动机容量在5MW以下时，采用两相式接线；5MW以上时，采用三相式接线，以保证发生一点接地在保护区内，另一点接地在保护区外时，差动保护能够动作，跳开电动机。

如图3 所示。

保护采用比率制动特性，应保证：
（1）躲过电动机全电压下起动时，差动回路的最大不平衡电流；
（2）躲过外部三相短路电动机向外供给短路电流时，差动回路的不平衡电流；
（3）最小动作电流应躲过电动机正常运行时，差动回路的不平衡电流；电流互感器二次回路断线时应闭锁保护，并发出断线信号。

Q：适用标准和相应的设计规范有哪些？
A：《GB 50062电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
《GB/T 14285继电保护和安全自动装置技术规程》。