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1、论文题目：220kV变电站主变压器保护配置及整定计算专 业：电气工程及其自动化本 科 生： （签名） 指导教师： （签名） 摘 要变电站作为电力系统中承担升降压与潮流调整功能的重要组成部分，一旦发生故障得不到及时有效的解决，将会引起整个电力网的异常甚至是崩溃。而变压器作为变电站中的核心设备，其安全等级决定了整个变电站的运行效益。所以，一个安全、可靠、经济的变压器保护设计，将会对电力系统的运行起到至关重要的作用。本文是对给定资料的220kV变电站主变压器保护进行配置与整定计算的设计说明书。该设计的主要过程为：通过对该变电站原始资料进行分析，进行电气一次主接线设计后，得到电网简化图，从而有针对性地
2、对其主变压器保护进行配置及整定计算。其中计算部分主要包括短路电流计算、设备选型参数计算、保护配置的整定计算；所需绘制的工程图纸主要有电气一次主接线图和变压器保护配置图。关键词:220kV变电站设计，变压器保护，短路计算，互感器选择Subject: The configuration and setting calculation of Main Transformer in 220kV SubstationSpecialty: Electric Engineering and Automation Name: (Signature) Instructor: (Signature) ABSTRA
3、CT Substation is very important in the power system because of its function of changing the voltage and adjusting the trend of power. When of faults are not be solved timely and effectively, they will cause the irregular operation or even collapse in the power system. The transformers are regarded a
4、s the core equipments in the substation, its safety level determines the running benefit of the whole substation. Thats to say, a safe, reliable and economic design of transformer protection, will play a crucial role in the operation of the power system.This article is the instruction and procedure
5、of the configuration and setting calculation of a main transformer protection in a 220kV substation. Analyzing the raw data of the substation, determining the main electrical wiring forms, and then we can get the grid simplified diagram, which is used for doing configuration and calculation of the m
6、ain transformer protection. The part mainly includes the short circuit current calculation, equipment selection, and the setting calculation of the protection configuration. The main electrical wiring diagram and the protections configuration diagram will be needed.KEY WORDS： the design of the subst
7、ation，the transformer protection，the short circuit current calculation，equipment selection目 录1 绪 论11.1 变电站设计与变压器保护设计的背景与现状11.2 主要设计任务说明11.3 设计的意义与目的22 变电站电气主接线设计32.1 电气主接线概述32.2 主接线的基本形式32.3 主接线方案选择33 主变压器的选择54 短路电流计算64.1 各元件标幺值计算64.2 系统等效电路图74.3 短路电流计算84.3.1 两台主变压器并列运行时220kV侧母线短路时的计算84.3.2 两台主变压器并列
8、运行时110kV侧母线短路时的计算94.3.3 两台主变压器并列运行时10kV侧母线短路时的计算104.3.4 单台变压器运行时220kV侧母线短路时的计算124.3.5 单台变压器运行时110kV侧母线短路时的计算124.3.6 单台变压器运行时10kV侧母线短路时的计算134.3.7 外部最小短路电流的计算144.4 短路电流计算结果175 互感器的选择及参数计算185.1 互感器概述185.2 电流互感器的选择185.2.1 电流互感器在主接线中的配置原则185.2.2 电流互感器的选择方法195.2.3 主变220kV侧电流互感器的选择225.2.4 主变110kV侧电流互感器的选择2
9、35.2.5 主变10kV侧电流互感器的选择245.3 电压互感器的选择255.3.1 电压互感器在主接线中的配置原则255.3.2 电压互感器的选择方法266 主变压器保护286.1 概述286.1.1 变压器的故障及不正常运行状态286.1.2 变压器保护装设的原则296.2 瓦斯保护316.2.1 设置原则316.2.2 动作原理326.2.3 瓦斯保护的整定346.3 纵联差动保护356.3.1 纵联差动保护的原理356.3.2 BCH-2型纵联差动保护的整定计算366.3.3 BCH-1型纵联差动保护的整定计算426.4 相间故障后备保护466.4.1 变压器的过电流保护466.4.
10、2 变压器的复合电压起动过电流保护496.5 接地故障后备保护516.6 过负荷保护546.7 过励磁保护546.8 变压器保护配置结论557 结论与展望57致 谢58参考文献591 绪 论1.1 变电站设计与变压器保护设计的背景与现状随着经济的发展，尤其是计算机及网络技术的发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃。我国变电站设计也出现了一些新的趋势。其主要表现为：1、变电站接线方案趋于简单；2、大量采用新的电气一次设备。而由此也使得我国变电站朝着数字化、装配化、智能化、自动化大力发展。而随着科学技术的不断发展，变电站综合自动化（无人值班变电站）也必将最终完全取代传统的变电站二次系统。随着科学技
11、术的发展，变压器保护也从传统的电磁继电式朝着数字微机化的方向转变。特别是数字信号处理器的出现，为变压器外部数据的采集与分析提供了更有效的工具。这样不仅能够提高微机型保护的速度和精度，还为变压器保护提供了一个新的设计思想，使得原本复杂的算法能够在保护装置中实现。现代数学工具如：模糊理论、小波分析和神经网络等理论越来越多的融入到了变压器保护当中，一方面为传统的变压器保护提供了更多的解决方法，另一方面，可以提高变压器保护“智能化”的程度。而与此同时，变压器保护装置中新的传感元件和测量元件的投入，对变压器的故障诊断及预测，运行状态的监测与分析提供了更为可靠有效的操作方法。大型电力变压器的继电保护从电磁
12、型、整流型、晶体管型、集成电路型发展到了微机时代。计算机与信号处理技术、通信技术的飞速发展，以及计算机网络的功能日益增强，将促成微机保护的更进一步发展。而新的测量技术，保护算法的不断完善，也将为变压器保护的智能化、自动化提供更为广阔的发展空间。1.2 主要设计任务说明本次设计任务主要是对给定资料的220kV变电站主变压器保护进行配置及整定计算，所以对于变电站一次只做初步设计，具体设计成品能满足二次保护整定计算即可。本次设计中，一次设计任务有：220kV变电站电气主接线设计，主变压器的选择，互感器的配置；二次设计任务有：主变压器主保护（瓦斯保护、纵联差动保护）的配置与计算，相间后备保护、接地后备
13、保护的配置与计算，以及变压器其他保护的配置。目前针对上述设计任务而言，国内已经有了很成熟的技术。设计者所需要做的，便是按照规程要求，对多种设计方案比较选择，最终得出能够经济、可靠的保护方案。1.3 设计的意义与目的变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响电力系统的安全与经济运行。其主要担负电网运行中的“变”，即升、降压功能，对电网远距离输电、配电等起着不可或缺的作用。变电站就其在电力系统中的地位和作用，可分为枢纽变电站、中间变电站、地区变电站。而根据变电站电压等级及种类不同，对其电气主接线的可靠性、经济性等要求也不尽相同。从而，针对变电站具体情况设计最为合适的电气主接线尤为重要。合理的主接
14、线方案，对保证变电站设计方案的安全、灵活、经济都有着重要的意义。这样就决定了变电站的电气主接线设计是变电站设计中最为关键的一环。而电力系统是我国经济的重要能源部门，变电站设计更是电力工业建设中必不可少的一个项目。电力变压器（主变）是变电站中的重要电气设备，其高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段；低压侧降压供给当地用电或低电压等级母线。一旦主变压器发生故障得不到恰当、及时的处理将导致变电站停电，从而引起整个区域电网解列。同时大容量的电力变压器本身也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量和电压等级及其重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。而在电力系统中，变压
15、器一个完善合理的保护配置可使变压器更安全、稳定、经济运行，从而使电力网能够更可靠地发挥其作用，最终保证国民生产的经济效益。通过本次给定变电站相关资料，从而对其主变保护进行配置整定的设计，将使设计者对变电站、变压器保护等知识有更深一步的了解。同时可以使设计者认识到当理论与实际相结合时，必须充分考虑各方面因素。而更重要的是，专业、细致的设计思考，一旦付诸实施，其所直接影响的便是经济效益。这样的科学研究（设计），必将能培养设计者运用理论，联系实际，分析问题，从而解决问题的能力。2 变电站电气主接线设计2.1 电气主接线概述电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的
