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1、1目录第一章 ：变压器保护概述 .21.1 国内外变压器差动保护研究发展现状 .21.2 课题内容及意义 .21.3 设计电站的原始资料（地区电网系统接线图） .3第二章 ：变压器的继电保护介绍 .42.1 变压器原理介绍 .42.2 电力变压器的故障类型、异常工作情况 .52.2.1 变压器的故障类型 .52.2.2 变压器的异常工作情况 .52.3 变压器继电保护方式 .62.4 变压器保护的基本要求 .6第三章 变压器差动保护 .73.1 国内外差动保护综述 .73.2 变压器的差动保护 .83.2.1 变压器差动保护的基本原理 .83.2.2.变压器差动回路不平衡电流的分类 .93.3
2、 各种变压器主保护的讨论 .11第四章 短路电流的计算 .154.1 短路计算基本说明及步骤 .154.1.1 短路计算程序运行前的准备工作 .154.1.2 短路计算程序运行步骤 .164.2 短路计算结果 .17第五章 主变差动保护整定计算过程及计算结果表 .185.1 主变差动保护基本原理说明 .185.2 主变差动保护整定计算过程 .195.2.1 计算各侧一次额定电流、差动保护 TA 变比、二次额定电流及平衡系数 .195.3 整定计算结果一览表 .21第六章 集成电路型过电流继电器电子电路设计 .226.1 构成方框图及其说明 .226.1.1 构成方框图 .226.2 典型模块电
3、路及其仿真 .226.2.1 全波整流电路及其仿真 .226.2.2 滤波电路及其仿真 .246.2.3 延时电路及其仿真 .276.2.4 展宽电路及其仿真 .286.3 整体过电流继电器电子电路及其仿真 .306.3.1 过电流继电器整体电子电路 .306.3.2 整体电子电路仿真步骤及仿真结果 .30第七章 总结 .31参 考 文 献 .322变压器主保护 差动保护设计第 1 章：变压器保护概述随着电力系统的出现，继电保护技术就相伴而生。与当代新兴科学技术相比，电力系统继电保护是相当古老了，然而电力系统继电保护作为一门综合性科学又总是充满青春活力，处于蓬勃发展中。之所以如此，是因为它特别
4、注重理论与实践并重，与基础理论、新理论、新技术的发展紧密联系在一起，同时也与电力系统的运行和发展息息相关。电力系统自身的发展是促进继电保护发展的内因，是继电保护发展的源泉和动力，而相关新理论、新技术、新材料的发展是促进继电保护发展的外因，是电力系统继电保护发展的客观条件和技术基础。1.1 国内外变压器差动保护研究发展现状随着超高压、远距离输电在电力系统中的应用越来越广泛，大容量变压器的应用日益增多，对变压器保护的可靠性、快速性提出了更高的要求。电力变压器在空载合闸投入电网或外部故障切除后电压恢复时会产生数值很大的励磁涌流，同时波形严重畸变，容易造成差动保护误动作，直接影响到变压器保护的可靠性。
5、差动保护一直是电力变压器的主保护，其理论根据是基尔霍夫电流定律，对于纯电路设备，差动保护无懈可击。但是对于变压器而言，由于内部磁路的联系，本质上不再满足基尔霍夫电流定律，变压器励磁电流成了差动保护不平衡电流的一种来源。当前变压器差动保护的主要矛盾仍然集中在励磁涌流和内部故障电流的鉴别上。近十多年来，国内外许多学者致力于变压器继电保护的研究，提出了不少判别励磁涌流的新原理和新方法。1.2 课题内容及意义根据以上的分析及对目前应解决问题的研究，得到本课题所作研究的目的：运用小波原理，探求新的励磁涌流与内部故障判别方法。其意义在于通过研究新判据，尝试以小波分析方案完善目前的励磁涌流判据，提高差动保护
6、的可靠3性。1.3 设计电站的原始资料（地区电网系统接线图）4第 2 章：变压器的继电保护介绍52.1 变压器原理介绍变压器主要是用来输变电的，变压器能量传递是通过电磁感应而实现的，所以分析变压器电磁关系要根据有关电和磁的规律。每台变压器必须有电路和磁路，而电路和磁路又是电场和磁场的简化，但是在遇到一些细致的问题时，我们还是必须要用场的方法来解决。一般变压器的电路是由绕组构成，而磁路是指定的磁通所通过的部分。(1)电路分析:对于普通电力变压器，就是指那些单相、三相、双绕组和三绕组电力变压器，由于他们绕组的联结方式不同，所以绕组电流，线电流，相电流的计算公式都是不一样的。但都可以用表达式 来表示
7、。其中K是比率系数，PUIa是额定容量， 是额定电压。而绕组的匝数取决于铁心心柱截面的大小。因为U当铁心采用某一牌号硅钢片以后，磁密B基本上是一个变化范围很小的量;而且在某一相电压作用下，绕组每匝电势 与该绕组匝数W的乘积也是一个常量，所e以铁心柱截面A大时，绕组每匝电势 也大，则该绕组匝数减小。既然绕组的匝数完全取决于每匝电势 ，当f=50Hz时， ，根据每匝电势和外e 51104BA加电压我们就可以计算出各绕组的匝数。当发生匝间短路时，绕组匝数 将变小，电势E也将变小，而电流分量将增大，引起变压器差动保护动作。(2)磁路分析铁心是变压器的磁路，变压器是由电能输入侧，即一次绕组侧励磁的。在一
8、次与二次绕组间建立起交变磁通的电流，称为励磁电流或磁化电流。具有磁性铁心的变压器，交变磁通大部分在铁心中流通，该磁通叫做主磁通。双绕组变压器负载时的磁式方程为(2-1)MF&21或 (2-2)3WII将上式改写为:(2-3)HTMMIII1121式中， 次电流的负载分量。HTI1&由上式可以看出，一次电流乃是励磁电流 与一次电流负载分量I AHT的矢m&量和， 等于运用一二次匝数比折算的二次电流，并取负号，即TI16（2-4）2121IWIHT&于是，变压器的磁场可以看作两个部分，一是由励磁磁势 建立;1WIFM&二是由其和等于零的二次电流和一次电流负载分量的磁势 所建02IHT立的。这个由合
9、成磁势所建立的磁场，按照全电流定律，不可能包含与变压器的两个绕组都铰链的磁通，仅可能包含与一个绕组逐次或完全铰链的磁通。这个磁场，就叫做变压器的漏磁场。如果变压器在空载和负载时，一次绕组端所施加的电压是相等的，则变压器的空载电流和负载时的励磁电流二者在大小、相位与波形上相差很小。由公式 (2-5)11ZIEU&式中 外加电压V;1U&由主磁通产生的电势V;E次绕组的阻抗压降V。21ZI2.2 电力变压器的故障类型、异常工作情况电力变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量电力变压器一旦因故障而损坏，造成的损失就更大。因此必须针对电力变压器
10、的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠、性能良好的继电保护装置。2.2.1 变压器的故障类型变压器故障包括变压器油箱内部故障和油箱外部故障。变压器油箱内部故障包括绕组的相间短路、匝间短路和中性点接地系统侧的接地短路。这些故障由于短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且将绝缘材料和变压器油分解产生大量气体，使变压器油箱局部变形，甚至引起爆炸。变压器油箱外部故障主要是变压器绝缘套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。2.2.2 变压器的异常工作情况变压器的异常工作情况由外部短路引起的过电流、过负荷；油箱漏油造成7的油面降低或冷却系统故障引起的油温升高；外部接地短路引起的中性点过电压；过电压或系统频率降低引起的过励磁等。2.3 变压器继电保护方式变压器保护的任务就是反应上述故障和异常工作情况，通过断路器切除故障变
