220kV变压器保护设计毕业设计.docx

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1、本科毕业设计（论文）题目22OkV变压器保护设计学院：电气工程与自动化学院专业名称：电气工程及其自动化年级班级：电气087班学生姓名：指导老师:摘要变压器是电力系统的重要组成部分。它的正常与否直接关系到电力系统的安全和经济运行。本次设计是220kV变压器保护的初步设计，主要包括：变压器保护的配置；由变压器的原始数据，选择变压器微机保护的型号；变压器各种继电保护的原理与整定计算。根据继电保护及安全自动装置反事故措施要点实施细则的规定，22OkV变压器的保护应有两套保护。本设计选择了瓦斯保护和纵联差动保护作为变压器的主保护，以保护变压器油箱内发生故障和变压器内部和引出线套管的故障；选择复合电压启动

2、的过电流保护作为变压器纵联差动保护的后备保护，以保护外部相间短路引起的变压器过电流；由于本设计要保护的变压器是处在中性点直接接地的电力系统中，所以采用零序过电流作为变压器接地的后备保护；在本次设计中，过负荷保护还作为变压器的后备保护。关键词：变压器、变压器保护、微机保护、整定计算AbstractThetransformerisanimportantPartofthepowersystem.Thenorma1ofitisdirect1yre1atedtotheeconomicoperationofthee1ectricpowersystemsecurity.Thisisthepre1iminar

3、ydesignof220kVtransformerprotection.Thisdesigninc1udetheconfigurationprotection;thechoiceofmicrocomputermode1softransformerprotectionaccordingtotheorigina1databytransformer;a11kindsoftransformersre1ayprincip1eprotectionandsetting.Accordingtotheregu1ationofthedetai1edru1esforimp1ementationofanti-acci

4、dentmeasurespointsaboutre1ayprotectionandsafetyautomaticdevice,220kVtransformerprotectionshou1dhavetwosetsofprotection.Inordertoprotectthefau1tcausedbytransformertankandinteroftransformerandpipes1eeveoutgoing1ine,Ichosethegasprotectionandtransformer1ongitudina1differentia1protectionasthemainprotecti

5、onoftransformer.AndIchosetheprotectionofthecompoundvo1tagestartovercurrentprotectionasthebackupprotectionoftransformerprotection,inordertoprotectthetransformerofovercurrenthascausedbyexterna1shortcircuitbetweentwophase.Inthisdesign,theoneoftransformerisinthepowerofsystemwhichtheneutra1pointisdirect1

6、yconnectedwithground,soIa1sochosethezerosequencecurrentprotectionasabackupprotection.AndIchosea1oadoftransformerprotectionasthebackupprotection,too.Keywords：transformer;transformerprotection;microcomputerprotection;settingca1cu1ation目录1绪论11.1 变压器保护的历史现状11.2 变压器保护的发展趋势21.3 设计的原始资料31 .3.1电气一次部分基本情况32

7、.3.2220KV系统阻抗32变压器保护配置42.1变压器的故障类型及保护措施42.1.1变压器故障及不正常运行状态42.1.2变压器继电保护的配置42.222Okv变压器微机型保护双重化52.2.1220kV变电站主变保护双重化保护技术配置原则62.2.2变电所主变各侧TA的设置62.2.3双主双后主变保护电流回路接入方式72.3针对220kV主变压器保护的配置92.3.122Okv变压器保护配置的原则9231192.3.1.2后备保护92.3.1.3非电量保护102.3.14I11112.3.1.5其他技术要求H2.3.2两套主保护装置的特点112.3.3变压器保护的二次接线122.3.3

8、.1两套保护采用独立的交流电流和电压回路122.3.3.2电流互感器二次绕组的保护配置132.3.3.3132.3.3.4变压器跳闸出口132.3.3.5非全相保护142t4变压器保护原理*142.4.1瓦斯保护142.4.1.1气体继电器构成和动作原理142.4.1.2瓦斯保护的原理及接线162.4.2变压器纵联差动保护162.4.3变压器相间短路的后备保护192.4.3.1过电流保护202.4.3.2低电压起动的过电流保护212.4.3.3复合电压起动的过电流保护222.4.4变压器接地短路的后备保护242.4.4.1变电所单台变压器的零序电流保护242.4.4.2多台变压器并联运行时的接

9、地后备保护252.4.5过负荷保护272.4.6变压器的温度保护273短路电流计算与整定293.1短路电流计算293.2变压器保护的整定计算原则323.2.1变压器主保护323.2.222Okv侧后备保护333.2.2.1220kV侧相间后备保护333.2.2.222Okv侧零序后备保护333.2.2.322Okv侧零序过电压保护和间隙零序电流保护333.2.3I1okv侧后备保护343.2.3.1HOkV侧相间后备保护343.2.3.2I1okV侧零序后备保护343.1.3.3I1Okv侧零序过电压保护和间隙零序电流保护343.2.4IOkV侧后备保护353.322OkV主变压器保护整定计算

10、过程353.3.1变压器瓦斯保护353.3.2变压器纵差保护363.2.2.1对220kV变压器纵差保护的技术要求363.3.2.2纵差保护整定计算内容383.3.2.3纵差保护的整定计算383.3.3变压器相间短路后备保护433.3.3.1电流继电器的整定433.3.3.2低电压继电器的整定计算443.3.3.3负序电压继电器的整定463.3.3.4相间故障后备保护方向元件的整定463.3.3.5相间故障后备保护动作时间的整定473.3.4变压器接地短路的后备保护483.3.4.1零序电流483.3.4.2变压器不接地运行时的后备保护493.3.5变压器过负荷保护50总结5153致谢参考文献

11、55附录错误!未定义书签。1绪论1I变压器保护的历史现状追溯变压器保护的发展历史，以1931年RECordray提出比率差动的变压器保护标志着差动保护作为变压器主保护时代的到来。电流差动保护也以其原理简单、选择性好、可靠性高的特点在变压器保护中获得了极其成功的应用。但由此带来的技术难题是如何将变压器的励磁涌流与内部故障区分开来。变压器保护的发展史也自此成为一部变压器励磁涌流鉴别技术发展史。1941年，C.D.Hayward首次提出了利用谐波制动的差动保护，将谐波分析引入到变压器差动保护中，并逐渐成为国外研究励磁涌流制动方法的主要方向。1958年，R.1.Sharp和W.E.G1assBum提出

12、了利用二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方法，并在模拟式保护中加以实现，同时，还提出了差动加速的方案，以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个谐波制动式保护的主体，并一直延续至今。微机变压器保护的研究开始于60年代末70年代初。1969年，Rockerfe1ter首次提出数字式变压器保护的概念，揭开了数字式变压器保护研究的序幕，之后，O.P.Ma1ik9和Degens对变压器保护的数字处理和数字滤波做出了研究；1972年，Skyes发表了计算机变压器谐波制动保护方案，使得微机式变压器保护的发展向实用化方向迈进。变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，不断提出新的励磁涌流鉴别

13、方法，在国内外形成研究热潮。间断角原理从分析励磁涌流波形本质出发，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分型波形对称法相继被提出。现在实用的微机变压器保护中识别励磁通流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。在高压电力系统中，由于TA饱和、补偿电容或长线分布电容等因素的影响，内部故障时差流中的二次谐波分量显著增大，造成保护误闭锁和延时动作。另一方面，现代大型变压器多采用冷轧硅钢片，

14、饱和磁密较低而剩磁可能较小，使得变压器励磁涌流中的二次谐波和间断角均明显变小。不断出现的问题推动了研究的不断深入，文献13提出的“虚拟三次谐波制动法”从理论上可在半周的时间使保护动作，而且采用奇次谐波鉴别使其对对称性励磁涌流的鉴别能力大大强于二次谐波制动。文献14提出的采样值差动原理与励磁涌流波形无关，减少了计算量，提高了保护速度。近年来，新器件、新技术的应用为变压器保护的研究与发展提供了一个广阔的天地。数字信号处理器DSP(Digita1Signa1Processor)的出现，不但可以提高微机保护数据采样与计算的速度和精度，甚至可能改变往常微机保护装置的设计思想，使得复杂的算法得以在保护装置

15、中实现。现代数学工具如：模糊控制，神经网络专家系统，小波分析等开始越来越多的融入到变压器保护的研究领域，一方面为传统的变压器保护方法提供了更有效的工具，另一方面，采用多个信息量，可提高变压器保护的“智能化”程度，改善可靠性和适应性。随着新的传感元件和测量元件的出现，故障诊断及预测充分利用各种现代数学分析手段对变压器的各个运行状态量进行监测与分析，越来越融入到变压器保护中。它实质上是传统变压器保护中电量与非电量保护的一个扩展，它的研究与发展,为变压器保护的研究与发展提供了一个新的思路。对于变压器后备保护，以前的观点是认为其原理相对简单、应用比较成熟，因此学者更为关注其在实现技术方面的研究。但是近年来，随着越来越多的电力变压器投入使用以及电网电压等级的不断提高，实际运行中由变压器后备保护配置不合理引起的事故己不少见。目前，已经