差動保護

差動保護是輸入CT（電流互感器）的兩端電流矢量差，當達到設定的動作值時啟動動作元件。保護範圍在輸入CT的兩端之間的設備（可以是線路，發電機，電動機，變壓器等電氣設備）。

電流差動保護是繼電保護中的一種保護。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。有功方向變反只是電壓和電流的之間的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。

差動保護是根據“電路中流入節點電流的總和等於零”原理製成的。

差動保護把被保護的電氣設備看成是一個節點，那么正常時流進被保護設備的電流和流出的電流相等，差動電流等於零。當設備出現故障時，流進被保護設備的電流和流出的電流不相等，差動電流大於零。當差動電流大於差動保護裝置的整定值時，上位機報警保護出口動作，將被保護設備的各側斷路器跳開，使故障設備斷開電源。

基本介紹

• 中文名：差動保護
• 外文名：Differential protection
• 所屬學科：電氣工程
• 原理：基爾霍夫電流定理

原理

差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工作或區外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算後的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比於故障點電流，差動繼電器動作。

差動保護

差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護範圍明確、動作不需延時，一直用於變壓器做主保護。另外差動保護還有線路差動保護、母線差動保護等等。

變壓器差動保護是防止變壓器內部故障的主保護。其接線方式，按迴路電流法原理，把變壓器兩側電流互感器二次線圈接成環流，變壓器正常運行或外部故障，如果忽略不平衡電流，在兩個互感器的二次迴路臂上沒有差電流流入繼電器，即：iJ=ibp=iI-iII=0。

如果內部故障，如圖ZD點短路，流入繼電器的電流等於短路點的總電流。即：iJ=ibp=iI2+iII2。當流入繼電器的電流大於動作電流，保護動作斷路器跳閘。

技術參數

環境條件

正常溫度： -10℃~55℃。

極限溫度： -30℃~70℃。

存儲溫度： -40℃~85℃。

相對濕度：≤95%，不凝露。

大氣壓力： 80~110kPa。

工作電源

電壓範圍： 85~265V（AC或DC)。

正常功耗：<10W。

最大功耗：<20W。

電源跌落：200ms。

上電衝擊：4A。

隔離耐壓：3kV。

控制電源

額定電壓：220V（AC/DC)。

過載能力：70%~120%額定電壓，連續工作。

隔離耐壓：4kV。

交流電流迴路

額定電流：5A。

功率消耗：<0.5VA/每相。

過載能力：2倍額定電流，連續工作。

10倍額定電流，允許10S。

40倍額定電流，允許1S。

隔離耐壓：4kV。

交流電壓迴路

額定電壓：100V 功率消耗：<0.5VA/每相。

過載能力：2倍額定電壓，連續工作。

隔離耐壓：4kV。

開關量輸入迴路

額定電壓：24VDC 功率消耗：<0.5VA/每相。

過載能力：2倍額定電壓，連續工作。

隔離耐壓：4kV。

繼電器輸出迴路

分段電壓： 250VAC、220VDC。

分段功率：1250VA交流或120W直流（電阻性負載）。

功能

差動保護是變壓器的主保護，是按循環電流原理裝設的。

主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環電流法接線，即如果兩側電流互感器的同極性端都朝向母線側，則將同極性端子相連，並在兩接線之間並聯接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動迴路的。

從理論上講，正常運行及外部故障時，差動迴路電流為零。實際上由於兩側電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運行和外部短路時，差動迴路中仍有不平衡電流I_unb流過，此時流過繼電器的電流IK為 Ik=I1-I2=I_unb

要求不平衡電流應儘量的小，以確保繼電器不會誤動。

當變壓器內部發生相間短路故障時，在差動迴路中由於I2改變了方向或等於零（無電源側），這是流過繼電器的電流為I1與I2之和，即

差動保護原理圖

Ik=I1+I2=I_unb

能使繼電器可靠動作。

變壓器差動保護的範圍是構成變壓器差動保護的電流互感器之間的電氣設備、以及連線這些設備的導線。由於差動保護對保護區外故障不會動作，因此差動保護不需要與保護區外相鄰元件保護在動作值和動作時限上相互配合，所以在區內故障時，可以瞬時動作。

差動保護是反映被保護元件（或區域）兩側電流差而動作的保護裝置。差動保護是保護變壓器的內部短路故障，電流互感器安裝在變壓器的兩側，在正常負荷情況或外部發生短路時，流入差動繼電器的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側電流互感器的變壓比和接線方式的條件下，該不平衡電流值很小，並小於差動保護的動作電流，故保護不動作；在變壓器內部發生短路時，流入繼電器的電流大於差動保護的動作電流，差動保護動作於跳閘。

由於變壓器一、二次電流、電壓大小不同，相位不同，電流互感器特性差異，電源側有勵磁電流，都將造成不平衡電流流過繼電器，必須採用相應措施消除不平衡電流的影響。

主要措施

（1）減小穩態情況下的不平衡電流

變壓器差動保護各側用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的D級電流互感器；當通過外部最大穩態短路電流時，差動保護迴路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。

（2）減小電流互感器的二次負荷

這實際上相當於減小二次側的端電壓，相應地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用辦法有：減小控制電纜的電阻(適當增大導線截面，儘量縮短控制電纜長度)；採用弱電控制用的電流互感器(二次額定電流為lA)等。

（3）採用帶小氣隙的電流互感器

這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利於減小不平衡電流。同時也改善了電流互感器的暫態特性。

比率差動保護是差動保護的一種。

差動保護需採取比率差動的原理：防止在變壓器區外故障（穿越性故障）時，高低壓側CT傳變特性不一致，導致差流的產生，並且超過定值而動作，當採用了帶比率制動的差動保護後，隨著穿越電流的增大，差動啟動的門檻將會抬高，保證穿越性故障不誤動。

缺點

差動保護的缺點：對變壓器內部的不嚴重的匝間 短路故障不能反映 。