差动保护原理及整定计算
朱新华
一、差动电流互感器基本接线：
差动保护CT 有两种接线方式：1、和电流；2、差电流。
对于双绕组变（两圈变）：差流方程为 C İ=H İ-L İ，故属差电流接线，即电流互感器二次绕组反极性与另一组相接，又称180º接线。
对于三绕组变（三圈变）：差流方程为 C İ= H İ+ M İ +L İ.，故属和电流接线方式，即电流互感器都以正极性接入机箱，又称Oº接线。
二、变压器一次接线所带来的问题及调整方法（以二圈变为例）
为减少三次谐振波的影响，变压器接线一般采用Y/∆-11接线（三圈变为Y/Y/∆-11型接线）。
公式推导：磁势平衡方程： N 1I A =—N 2 Ia ①（N 1，N 2为高低压侧绕组匝数）。
N 1I B =—N 2 Ib
N 1I c =—N 2 Ic 因为N 1ÌA +N 2 Ìa=N 1Ì。
高低压侧的一次电流：
H ÌA = ÌA H ÌB = ÌB HÌc =Ìc
A • I A x
Ic
I b
Iab
Ia
Ic
HI A
LÌA = Ìa –Ìb LÌB = Ìb –Ìc LÌc = Ìc –Ìa
H ÌA =-N 2/N 1·Ìa L ÌA =Ìa – Ìb
H ÌB =-N 2/N 1·ÌB L ÌB =Ìb – ÌC 式一
H ÌC =-N 2/N 1·ÌC L Ìc =Ìc – Ìa 所以说，正常情况下，高、低压侧一次电流的关系如下：
L ÌA =-N 1/N 2 （H ÌA – H ÌB ） L ÌA + N 1/N 2 （H ÌA —H ÌB ）=0
L ÌB = -N 1/N 2（H ÌB – H ÌC ） 即： L ÌB + N 1/N 2 （H ÌB —H ÌC ）=0
L Ìc =-N 1/N 2（H ÌC – H
ÌA ） L ÌC
+ N 1/N 2 （H ÌC —H Ìa ）= 0
这样可以看出，在变压器且两侧同相电流之间除了幅值的差异外，还有角度之差，故为了消除这种影响，可将变压器两侧差动CT 按照一定方式的接线来校正，或通过微机进行内部调整来达到差流的平衡。
第一种调整方式：内部调整（通过DCAP3040软件实现），即：高低压CT 二次绕组全部采取Y 形接线，高低压侧差动CT 正极性接线，低压侧CT 反极性接线，
高压侧 低压侧
如图所示，输入微机的高低压侧电流表示式： Hla=Hl A /CT 1
高压侧 Hl B =Hl B /CT 1 （ CT 1为高压侧CT 变比）
Hlc=Hlc/CT1
Lla=Ll A/CT2
低压侧Ll B=Ll B/CT2 （CT2为低压侧CT变比）
Llc=Llc/CT2
又N1= U相高= U N高/
N2 V N低
提问：电压等级到底指哪些电压？
比较式②、③，由于CT都是根据产品目录选取标准的变比，而变压器变比也是一定的，故很难满足：的关系，故引入了平衡系数K H， K L，使之差流为0。
故微机通过调整后的决流满足，即数学模型：
总结：①平衡系数的推导公式：
②、一次额定电流的计算公式：
③、流入机箱的二次额定电流计算公式：
④、通过调整作为保护用的二次额定电流：
高压侧：
注意：保护用高低压二次额定电流相等，计算用定值及其他差动定值以此电流为参考，并且高、低压侧用定值应相等。
第二种调整方式：外部调整
即通过CT的外部接线调整相位，达到角差为“0”，再通过设置平衡系数来达到幅值一致。
与内部调整方式对照，高压侧产生一个，流入单元箱的电流。
其他公式的推寻与内部调整一样，也引入了平衡系数，计算公式与内部调整方式一样；保护用二次额定与内部调整一样。
故：所有保护定值与调整方式无关。
三、与差动保护相关的其他原理性问题：
1、谐波制动原理：
①、励磁电流产生只流过高压侧，因此会反应到差动回路中，产生不平衡电流正常情况只有2%—10%I N，影响小，当空投或外部故障切除电压恢复时则可能产生很大励磁电流（励磁涌流）。
此电流可达到额定电流的6—8
倍。
②、为什么空投时产生励磁涌流及谐波？
A、情况下，磁通与电压的关系
B、u =o瞬间空载合闸，磁
通与电压的关系，磁通不能U=N·突变，ys为剩磁
C、铁芯的磁化线，铁芯严重饱和
IL剧烈增大。
注意：必须首尾相连，否则差流很
大。
提问：A、如果尾首相连，差流有
什么特点？
B、高、低压极性接反有什么情况？
C、单相极性接反有什么情况？
D、相序接错有什么情况？
D、励磁通流波形，会有大量的非周期
分量和高次谐波分量，经分析，尤以2
次谐波为主，占电流的20%～30%，一
般地饱和系统（非线性系统）产生偶次
谐波，非饱和系统（线性系统）产生奇
波。
③、DCAP3040/3041实现谐波制动的原理：制动方程：Ic D2>K2*Icd
闭锁方式为“或”门，只要有一相超过条件，则闭锁三相差动。
由于空投时，谐波含量20%～30%，故一般K2可I/2 0.5～0.2。
2、比率制动原理：
①、为什么要求比率制动？
当系统发生穿越性故障时，强大电流流过差动CT的两侧，由于不同的电流互感器饱和特性不一致，可能使差动回路产生较大的差流，超过定值而动作；带比率制动的差动保护就是当故障电流超大时，其差动门槛越主，不会因为CT特性不一致而动作。
提问：A、为什么我公司差动单元箱必须做大电流试验70～90A？
B、即然小CT可通过这么大的电流不饱和，为什么还需设置比率制呢？
②、单元箱DCAP3040/3041实现比率制动的原理。
动作条件：a 、Icd≥Idzo
b、Icd ≥ Idzo + K1
（）
动系数电流流定值
动定值
3、CT断线闭锁差动保护问题探讨
CT断线闭尚存在以下问题：
①、目前没有令人信服CT断线判据能准确判断出任何情况下的CT断线，而且完全不谈判，因为电流在一个范围内变化很大，根本不能区分是断线还是故降。
比如目前公司普通用的一种判据：三相电流中，有一相大于0. 4A一相小0.2时认为CT断线。
例如负荷很小，小于0.2A，发生单相短路时满足CT断线的条件，故可能谈判。
②、本身是一种故障，产生高压电弧。
③、如果真的闭锁了差动，则相当于失去了一个主保护，当系统真的发生内部故障时，危及一次设备。
④、出于谨慎，在国家已发布的任何规程中都有明确提出。
⑤、很多厂家都可提供CT断线判据，但如果任何一家可达到100%，必大肆宣扬。
四、整定计算：
所有定值以高压侧二次额定定电流为参考进行计算，即：
保护用的二次额定电流：
1、平衡系数的整定
2、谐波系数的整定
3、动作特性曲线参数的整定。