浅谈供电差动保护整定

【摘 要】本问系统阐述了供电差动保护的定义、原理和差动保护整定的方法及技术手段。

【关键词】供电；差动保护；整定

1、差动保护的定义

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。

差动保护是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断路器跳开，使故障设备断开电源。

2、差动保护的原理

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故障点电流，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、母线差动保护等等。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，按回路电流法原理，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，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器。

如果内部故障，流入继电器的电流等于短路点的总电流。当流入继电器的电流大于动作电流，保护动作断路器跳闸。

差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。

从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流流过，此时流过继电器电流Ik=I1-I2=Iumb，要求不平衡电流应尽量小，确保继电器不误动。

3、差动保护的整定

3.1电量保护

3.1.1差动速断保护

（1）整定原则：按躲过牵引变压器空载投入时或短路故障切除后电源电压恢复正常时的最大励磁涌流进行整定（最大励磁涌流按7～10倍变压器额定电流计算，一般取为8倍）。

（2）整定计算：

式中： I e ：变压器一次侧额定电流，ＮL：一次侧流互变比。

3.1.2 二次谐波闭锁的比率差动保护

（1）整定原则：差动电流保护应可靠躲过区外故障最大不平衡电流，满足灵敏度要求。

（2）整定计算

1)差动电流的整定：

式中：Kj：接线系数（差动保护二次接线系数，流互接Kj = 1.732，流互Y接Kj=1）。Kk：可靠系数，取1.2 ，I e ：一次侧变压器额定电流，ＮL：一次侧流互变比。

2)二次谐波闭锁比例系数的整定：按15%进行整定。

3)平衡系数的整定：应根据各厂家说明书进行计算。

4）制动电流（拐点）及制动系数（斜率）

比率制动一般有2段式、3段式，其中：I1为第一段比率制动电流，一般设置为I e×Kj/高压侧流互变比；I2为第二段比率制动电流，一般设置为3I e×Kj/高压侧流互变比；K1为第一段比率制动系数，整定为0.3～0.5；K2为第二段比率制动系数，整定为0.5～0.7。

3.1.3 主变高压侧或低压侧低电压启动过电流保护

（1）整定原则：过电流保护的电流定值按躲过主变高压侧或低压侧额定电流整定，低电压保护的电压定值按躲过27.5kV母线最低工作电压整定。

（2）整定计算

1）起动电流整定：

式中：ＫK=1.2（可靠系数），Ie ：变压器高压侧或低压侧额定电流，Ｋf=0.9（返回系数），ＮL―高压侧或低压侧流互变比。出现PT断线的情况，对具备自动抬高过电流功能的保护装置应按躲过最大负荷电流进行整定，按末端最小短路电流进行校核，当灵敏度不能满足时，应降低整定值来满足灵敏度要求。

2）动作电压整定：

式中：ＫK =1.15（可靠系数），Umin：最大负荷时的母线最低工作电压，Ｋf =1.05～1.1（返回系数），Ｎy―压互变比

3）灵敏度校验

低电压过电流保护主要校验低电压起动元件的灵敏度：

计算出系统在最大运行方式下，供电臂末端的短路电流Idmax，这时最大母线短路电压Udmax为： …… Z－供电臂阻抗（全长）

按远后备保护灵敏度不得小于1.2。

（3）整定时限：27.5kV侧应按馈线阻抗II段保护时限+t（0.2～0.3）整定 (综合自动化取0.2，110kV侧应27.5kV侧时限+0.3s，但应满足电力系统保护配合要求)。

3.1.4 零序过电流保护

（1）整定原则：作为变压器及相邻元件接地故障的后备保护，可按主变额定电流整定。

（2）整定计算：

式中：Ｋk =1.2（可靠系数），Ｉe ：变压器高压侧额定电流，Ｋf =0.9（返回系数），ＮL：高压侧流互变比

（3）整定时限：3～5S。

3.1.5 过负荷

（1）整定原则：按主变额定电流整定。

（2）整定计算：

式中：Kk=1.2～2，Ie：变压器一次侧额定电流，Ｋf =0.9（返回系数），ＮL：一次侧流互变比

（3）整定时限：9～30S。

3.1.6 进线失压保护

（1）整定原则：按额定电压整定。

（2）整定计算：

式中：Ue：110kV进线额定电压，Ｋk=1.2（可靠系数），Ｋf =1.1（返回系数），Ｎy―压互变比。

（3）整定时限：根据电力系统情况整定，一般取3～6s。

3.2非电量保护

3.2.1 瓦斯保护

轻瓦斯保护整定：250～300毫升；重瓦斯保护整定：一般变压器0.6～1米/秒；强迫油循环变压器1.1～1.4米/秒。

3.2.2主变通风和过热：起动通风：65℃或55℃；停止通风：55℃或45℃；主变过热：70℃。