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1、电力系统继电保护电力系统继电保护课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 31.5MW31.5MW 变压器纵差动保护设计（变压器纵差动保护设计（1 1）院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电电 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间： 2012.12.26-2013.1.112012.12.26-2013.1.11 本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电气工程及其自动化学 号学生姓名专业班级电气班课程设 计（论 文）题 目31.5MW 变压
2、器纵差动保护设计（1）本科生课程设计（论文）1课程设计（论文）任务系统接线图如图：课程设计的内容及技术参数参见下表设计技术参数工作量 系统接线如上图所示，参数如下：系统：短路容量 Sn=800MVA 发电 机 F1和 F2 Sn=25MW %13%“dXcos=0.8 变压器 T1 型号：SFL1- 31500/121kV ，Y0/-11 接线， 短路电压百分数为 Ud%=10.5% 变压器 T2 型号：SFSL- 31500/121kV Y0/Y/-11 接线， 短路电压百分数为 Ud(1-2)%=17%，Ud(1-3)%=10.5% Ud(2-3)%=6.0% 变压器 T3和 T4 型号：
3、SFL1- 20000/121kV Y0/-11 接线，短 路电压百分数为 Ud%=10.5% 输电线路 线路电抗为 0.4/km，L1、L2、L3、L4的长度 分别为 100km、50km、30km、60km。1计算各元件的等值模型，确定该 电力系统的等值电路。 2短路电流计算。 3确定系统的最大运行方式和最小 运行方式。 4对变压器 T1 进行保护配置，说 明都设置哪些保护形式。 5整定计算变压器 T1 的纵差动电 流保护的整定电流值。 6整定计算变压器 T1 的纵差动保 护动作线圈的匝数，校验相对误差 和灵敏度。 7绘制变压器保护的原理接线图。 并分析动作过程。 8. 采用 MATLAB
4、 建立系统模型进行 仿真分析。续表系统L1L2L3L 4T1T2F1F2T3T4本科生课程设计（论文）2进度计划第一天：收集资料，确定设计方案。 第二天：计算短路电流。第三天：确定系统的运行方式 第四天：保护规划配置。第五天：整定动作电流值。 第六天：整定动作线圈的匝数并校验。 第七天：绘制保护原理图。 第八天：MATLAB 建模仿真分析。第九天：撰写说明书。 第十天：课设总结，迎接答辩。指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）3摘 要电力系统中的变压器，它利用电磁感应
5、原理，把输入的交流电升高或降低为同一频率的交流输出电压。譬如通过变压器升压，可以降低输送的电能损失，把电能送到远方。通过变压器把高压电降为适用的电压供用户使用。变压器在电力系统中是十分重要的电气设备，而对变压器的继电保护在整个系统中占有重要的地位，长期以来变压器一直采用差动保护作为内部故障的主保护，因此差动保护的性能好坏将直接影响到系统安全稳定运行和能否安全、稳定地供电。本次课程设计就是有关于变压器的纵差动保护整定计算，紧密贴合电气专业的课程主要重点知识，可以对变压器保护的知识有更深入的了解和学习，并且融合了其他课程知识，涉及到正序、负序、零序网络的建立、保护原理图的绘制与动作过程分析，变压器
6、在最大及最小运行方式下短路电流的计算以及对变压器纵差保护继电器的整定、计算及校验，利用 MATLAB 建立了仿真模型，对变压器在不同工作条件下进行了大量的仿真，仿真结果表明，阻抗继电器与变压器纵差动保护相配合的方式在检测变压器内部故障时有很高的灵敏度，在外部故障时又有很强的制动作用，具有一定的实用价值，最后分析动作过程并采用 MATLAB 建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态下的电流和电压波形，判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作，用准确的数据来验证计算的准确性和实用性。关键词：变压器；差动保护；MATLAB；阻抗继电器本科生课程设计（论文）4目 录第 1 章 绪论 .4
7、第 2 章 变压器纵差动保护整定计算 .52.1 变压器保护规划配置 .52.2 确定系统运行方式 .62.3 动作电流整定计算及校验.6第 3 章 保护原理图的绘制与动作过程分析 .14第 4 章 MATLAB 建模仿真分析.17第 5 章 课程设计总结 .19参考文献 .20本科生课程设计（论文）5第 1 章 绪论1、变压器纵差保护基本原理纵差保护作为变压器内部故障的主保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成。由于纵差保护的
8、构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。2.纵差保护不平衡电流分析 2.1 稳态情况下的不平衡电流变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线 方式及变压器带负荷调压引起。（1） 由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流 的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的 电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互 感器变比的比值应等于变压器的变比。（2） 由变压器
9、两侧电流相位不同而产生。变压器常常采用两侧电流的相位相差 30的接线方式（对双绕组变压器而言）。（3） 由变压器带负荷调整分接头产生。在电力系统中，经常采用有载调压变压器， 在变压器带负荷运行时利用改变变压器的分接头位置来调整系统的运行电压。 改变变压器的分接头位置，实际上就是改变变压器的变化。2.2 暂态情况下的不平衡电流（1） 由变压器励磁涌流产生。变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的某一侧， 对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流3。因此， 它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。正常情况下，变压器的励磁电流很小， 故纵差保护回路的不平衡电流也很小。在外部短路
10、时，由于系统电压降低，励磁电 流也将减小。（2） 由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。本科生课程设计（论文）6第 2 章 变压器纵差动保护整定计算2.1 变压器保护规划配置系统等值网络图 2.1 正序网络. 图 2.2 负序网络本科生课程设计（论文）7参数如下：系统：短路容量 Sx=800MVA 发电机 F1和 F2 %13%“dXSn=25MW cos=0.8变压器 T1 型号：SFL1-31500/121kV Y0/-11 接线短路电压百分数为 Ud%=10.5%变压器 T2 型号：SFSL-31500/121kV Y0/Y/
11、-11 接线，短路电压百分数为 Ud(1-2)%=17%，Ud(1-3)%=10.5% Ud(2-3)%=6.0% 变压器 T3和 T4 型号：SFL1-20000/121kV Y0/-11 接线短路电压百分数为 Ud%=10.5%输电线路：线路电抗为 0.4/kmL1、L2、L3、L4的长度分别为 100km、50km、30km、60km。2.2 确定系统运行方式最大方式：A 厂、B 厂发电机、变压器全部投入，双回线运行。 最小方式 1：A 厂停一台 25MW 发电机和 31.5MVA 变压器，双回线运行。 最小方式 2：B 厂停一台 25MW 发电机，单回线运行。 最小方式 3：A 厂停一
12、台 50MW 发电机和 63MVA 变压器，双回线运行。2.3 动作电流整定计算及校验2.3.1 元件标幺值计算：元件标幺值计算：发电机：50MW： =0.124*“ dX1984. 0 8 . 0501002448. 08 . 050100153. 0*2X25MW： =0.13*“ dX416. 08 . 025100本科生课程设计（论文）8512. 08 . 02510016. 0*2X变压器：31.5MVA： 3333. 05 .31100 1005 .10*X63MVA： 1667. 063100 1005 .10*X40MVA： 2625. 040100 1005 .10*X31.
13、5MVA： 75.10)5 . 65 .105 .17(21%1KU75. 6)5 .105 . 65 .17(21%2KU25. 0)5 .175 . 65 .10(21%3KU3413. 05 .31100 10075.10*1X2143. 05 .31100 10075. 6*2X0079. 05 .31100 10025. 0*3X输电线：单回： 1815. 0115100604 . 02*1X5445. 01815. 033*1*0 XX双回： 1512. 0115100504 . 02*1X756. 01512. 055*1*0XX2.3.2 短路电流计算短路电流计算1最大方式 本科生课程设计（论文）9图 2.3 最大方式原理图外部短路： 短路：1d6372. 121 1387. 01667. 011I短路：2d6540. 121 1667. 01356. 012I内部短路：短路：1d649.101356. 0/)1387. 01667. 0(11I短路： 2d518.101387. 0/)1356. 01667. 0(12I2最小方式 1 图 2.4 最小方式原理图外部短路： 短路：1d8474. 1208. 03333. 011I短路：2d13265. 23333. 01356. 012I内部短路： 短路：1d2220. 91356. 0/
