《变压器保护差动保护毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器保护差动保护毕业设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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
2、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30
3、6.3.1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32变压器主保护一一差动保护设计第一章：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
4、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。 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
5、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，提高差动保护的可靠性。1.3设计电站的原始资料（地区电网系统接线图）12000kW10kV2xQF2-12-2Pe=12000kw 6.3kv 1375A cosp =0.8 Xd=0.13 win:2xF2xSFL1-8000
6、/110J10.5Ud%=10.5win:2xBHOkVllOkV6.3kVE站20ktnE站HOkV10k72xSFL1-16000/121/E .3Y/A-11Ud%=10.5 win:2xB2xSFSL1-10000/110/38.5/10.5YjV/A-12-11 Ud12%=17Ud13%=10.5 Ud23%=6 win:2xB35km35k7SOOOkWllOkV系 Sxi=100MVAXimax=0.57 Xomax=0.61Xlmin=0.62 XOmin=0.69lOkVL5lOkVL6Skin6 km4km10k710k77000kW说明慢大运科方式倚所有的发电机 和主变
7、压黯均按人运行 响门表示客舉牯球舉节的最小 运行方式 士系紀的正序展家序电抗均为 Sj=100MVA为基推的标E值 噺有架空输电线路电抗均取为: 0.4/km,媒路阻抗角4=706500kWSFL1-S000/10.5/E.3Ud%=10 Y/A-11win:1xB2xTS325/44-22 Pe=3000kw 6.3kv 344A cos =0.8 Xd=0.2 win:lxFSJL 1- 2500/10/6.3Y/A-11 Ud%=5.5设计标准化制图图号校对批准审核日期lOOOkW瓢区电力系缺线图长沙理工大学第二章：变压器的继电保护介绍2.1变压器原理介绍变压器主要是用来输变电的，变压器
8、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I = KP U,来表示。其中K是比率系数，P是额定 a19容量，U人是额定电压。而绕组的匝数取决于铁心心柱截面的大小。因为当铁心 采用某一牌号
9、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e与该绕组匝数W的乘积也是一个常量，所以铁心柱e二BA450x 105，根据每匝电势和外加电压我1当发生匝间短路时，绕组匝数将变小，电势E 引起变压器差动保护动作。截面A大时，绕组每匝电势e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e，当f二50Hz时， 们就可以计算出各绕组的匝数。也将变小，而电流分量将增大,(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 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
10、心中流通，该磁通叫做主磁通。(2-1)(2-2)双绕组变压器负载时的磁式方程为F + F = F12 MI WW +1 WW = I WW1122 M 3将上式改写为:二 I +1M 1HT(2-3)r w)2 wWIW1丿式中，I 次电流的负载分量。1HT由上式可以看出，一次电流乃是励磁电流Im与一次电流负载分量I ah的矢量 和，I等于运用一二次匝数比折算的二次电流，并取负号，即1HT.W/ 、I 二一I 7 二一I(24)1HT2 W21于是，变压器的磁场可以看作两个部分，一是由励磁磁势F = I W建立； M M 1二是由其和等于零的二次电流和一次电流负载分量的磁势IW +1 W二0所
11、建221HT 1立的。这个由合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U 二E +1 Z(2-5).ii i i式中U i 外加电压V;E1 由主磁通产生的电势V;I免次绕组的阻抗压降V。1 22.2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
12、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
13、油造成的 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 变压器或发出信号采取措施消除异常情况，并能作为相邻元件(如母线、线路) 的后备保护。根据有关规定，变压器应该装设以下继电保护装置。(1) 反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。对容量在 0.4MVA及以上油浸式变压器应该装设瓦斯保护。(2) 反应变压器绕组或引出线相间短路、中性点直接接地系统侧绕组或引出 线的单相接地以及绕组匝间短路的纵差动保护。对6.3MVA及以上厂用工作
14、变压器 和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器以及 2MVA及以上用电流速断保护灵敏系数不能满足要求的变压器，应装设纵差保护。 对高压侧电压为330k V以上的变压器，可以装设双重差动保护。(3) 反应变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和纵差动保护后备的过电流保 护。当过电流保护灵敏系数不满足要求时，可采用低电压和复合电压起动的过电 流保护、复序电流保护、低阻抗保护等。(4) 反应中性点直接接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。该保 护同时作为变压器内部接地的后备保护。对于中性点可接地或不接地运行地变压 器需增设零序过电压保护。(5) 反应变压器对称过负荷地过负荷保护。(6) 反应高压测电压为500KV的变压器由于工作磁通量密度过高引起过励磁 的过励磁保护。2.4变压器保护的基本要求对变压器保护的基本要求有三个方面：(1) 在变压器发生故障时应将它与所有的电源断开；(2) 在母线或其它变压器相连的元件发生故障，而故障元件由于某种原因(保 护拒动或断路器失灵等)其本身短路器未能断开情况下，应使变压器与故障部分 分开；(3) 当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，应发出报警信号；对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了限制故障扩大，通常采用电 流速断、差动及重气体保护，快速将变压器的电源切断。第三章变压器差动保护3.1国内外差动
