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ABB SPAD 346 C3 Differential Protection差动保护
时间: 2025-06-20浏览次数：
ABB SPAD 346 C3 Differential Protection差动保护
ABB SPAD 346 C3 Differential Protection差动保护
范围与简介
文档目的：介绍 SPAD 346 C3 保护继电器模块 SPCD 3D53 的差动保护设置计算，适用于两绕组电力变压器，并涉及三绕组电力变压器、电机、发电机等的差动保护，包含设置建议及中间电流互感器（CT）需求讨论。
保护原理：通过比较被保护对象两侧的相电流，当某相电流的差动电流超过稳定动作特性的启动值或瞬时保护阶段值时，继电器发出动作信号，具备动作速度快、区外故障稳定性高、区内故障灵敏度高的特点，且 CT 选择和继电器设置需谨慎。
两绕组电力变压器保护
（一）矢量组匹配（SGF1）
通过 SGF1/1...8 开关对电力变压器的矢量组在高压（HV）和低压（LV）侧进行数值匹配，基于继电器内的相移和数值 delta 连接，无需中间 CT，且能自动消除相电流中的零序分量，不同矢量组对应不同开关位置及校验和。
（二）CT 变比校正（I₁/In, I₂/In）
当 CT 二次电流与电力变压器额定负载下的额定电流不同时，需对变压器两侧的 CT 变比进行校正。先计算电力变压器的额定负载
I nT=S n/( 3×U n)，再计算变比校正设置 I 1/In=I nT/I p（HV 侧）和 I 2/In=I T/I p（LV 侧），其中 I p
为 CT 额定一次电流，且继电器 HV 侧和 LV 侧的额定输入电流（1A 或 5A）可不同，使用 1A 二次电流可提高 CT 性能。
（三）启动比率（S）
由于 CT 不准确性和分接开关位置变化，负载电流增加会导致差动电流按相同百分比增长，启动比率设置（S）影响继电器动作特性在第一个（固定 0.5×In）和第二个转折点（设置 I 2tp）之间的斜率，其计算为两侧 CT 精度、分接开关调节范围、继电器动作精度（4%）和所需裕度（通常 5%）之和。
（四）基本启动设置（P/In）
基本设置（P）定义保护的最小灵敏度，考虑电力变压器的空载电流，一般计算为
P=0.5×S+P，其中 P ′代表变压器在最大电压下的空载损耗，通常在未知实际值时使用
P ′=10%。
（五）第二转折点（I₂tp/In）
第二转折点定义动作特性中启动比率 S 的影响结束且开始 100% 斜率的点，其设置需在稳定性和灵敏度间平衡，在电力变压器保护应用中通常选择 1.5 - 2 范围内，1.5 对区外故障更稳定，2.0 对区内故障更灵敏。
（六）二次谐波闭锁（Id2f/Id1f>）
电力变压器励磁时的励磁涌流含大量二次谐波，通过检测二次谐波含量来闭锁差动保护（低设置阶段），电力变压器保护中二次谐波闭锁的推荐设置为 15%，通过设置开关 SGF2/1=1 启用，且首次励磁时可将设置降低至 10%。
（七）瞬时差动电流阶段（Id/In>>）
推荐与低设置阶段一起使用，在严重故障时提供比低设置阶段更快的保护，且不受谐波闭锁，其设置需足够高以防止变压器励磁时差动继电器模块跳闸，通常为 6 - 10。
（八）五次谐波闭锁和解锁（Id5f/Id1f>, Id5f/Id1f>>）
用于在突然电压升高（或频率下降）时闭锁继电器动作，基于变压器励磁电流的五次谐波分量监测过励磁，由于需知道变压器的磁化特性，通常不启用，即 SGF2/3 和 SGF2/4 设为 0。
（九）干扰记录器
继电器模块的内部干扰记录功能是分析变压器涌流和跳闸原因的有力工具，正常运行时使用工厂默认设置，涌流研究时需更改串行通信参数 V241 和 V245。
三绕组电力变压器保护
SPAD 346 C 继电器可用于三绕组变压器或带两个输出馈线的两绕组变压器，在变压器的双馈线侧，每相的两个 CT 电流必须通过并联连接求和，通常需要中间 CT 处理矢量组和 / 或比率不匹配，且至少 75% 的短路功率应从与继电器只有一个连接的变压器侧馈入，否则可能导致保护不稳定。
电机和发电机保护
电机或发电机差动保护应用的设置计算过程与电力变压器非常相似，但矢量组应设置为 Yy0，启动比率（S）计算为两侧 CT 精度、继电器动作精度（4%）和所需裕度（通常 2.5 - 5%）之和，第二转折点（I₂tp/In）在电机启动时因电流可能导致 CT 部分饱和，典型设置值为 1.0，发电机通常在 1.0 - 1.5 之间，且电机和发电机通常不需要二次或五次谐波闭锁。
电机和自耦变压器组合保护
差动继电器测量被保护对象两侧的相电流，保护区域包括自耦变压器和电机，所有自耦变压器 / 电机组合与网络之间的电流必须测量，其设置与普通电机保护应用相同，自耦变压器在电机启动过程中会有从供电到作为并联电抗器再到旁路的典型启动顺序。
变频电机及其电力变压器保护
SPAD 346 C 只能用于保护为变频器供电的电力变压器，不适用于保护由变频器供电的电力变压器或电机，因为继电器中的基频分量通过傅里叶滤波器进行数值滤波，不适用于测量变频器的输出。
短架空线或电缆线保护
SPAD 346 C 可用于架空线或电缆线的差动保护，测量点之间距离较长时可能需要中间 CT 以减少 CT 负载，使用 1A 二次电流可降低 CT 负载，通过计算 CT 的实际精度极限因子（Fa）确保满足要求。
总结
本指南描述了如何为 SPAD 346 C 保护继电器选择和计算差动保护设置，介绍了继电器工作原理和设置效果，并通过示例呈现计算过程，还描述了三绕组电力变压器、电机和发电机等的保护应用示例，讨论了 SPAD 346 C 继电器在变频器应用中的适用性，最后通过计算中间 CT 实际精度极限因子的示例描述了短架空线或电缆线的差动保护。
