1、 毕 业 论 文题目 变压器继电保护设计姓 名 学 号 系（院）班 级 指导教师 职称 年 月日* 学 院 毕 业 论 文目 录摘 要 .ISummary .II第 1 章 绪论 .1第 2 章继电保护理论知识 .22.1 继电保护概述 .22.2 变压器保护装设原则 .22.3 对继电保护的要求 .32.4 基本原理和保护装置的组成 .4第 3 章电力变压器继电保护设计 .53.1 变压器瓦斯保护 .53.2 变压器纵差动保护 .63.3 复合电压启动的过电流保护 .83.4 变压器零序保护 .103.5 变压器中性点直接接地零序电流保护 .103.6 中性点可能接地或不接地运行变压器的零序
2、保护 .123.7 零序电流互感器安装位置对保护的影响 .14第 4 章设计基本资料 .154.1 短路电流计算和继电保护设计整定 .154.2 运行方式分析 .164.3 短路电流计算 .164.4 各保护装置的整定计算 .194.5 结论 .24结 束 语 .25参考文献 .26致 谢 .27* 学 院 毕 业 论 文I摘 要继电保护在电力的生产、输送及使用过程中都起到了至关重要的作用，为保证供电的可靠性做出了极大的贡献。其中对变压器的保护是重要的一部分，在电力的传输中变压器是至关重要的设备，完成电压等级的变换。对变压器的保护是电力系统继电保护的重要组成部分。继电保护是保障电力设备安全和防
3、止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。变压器继电保护主要是针对过负荷，外部短路引起的过电流，外部接地短路引起中性点过电压，油面降低及过电压或频率降低引起的过励磁等故障及异常运行状态而装设的保护。变压器为防止以上故障及异常运行状态应装设：瓦斯保护，纵差动保护或电流速断保护，相间短路的后备保护，零序保护，过负荷保护，过励磁保护等保护。设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、短路电流计算、继电
4、保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。关键词：继电保护 变压器 短路电流 整定计算* 学 院 毕 业 论 文IISummaryRelay protection in the process of production, transmission and use of electricity have played a crucia
5、l role, and made a great contribution in order to ensure the reliability of electricity supply. Wherein the protection of the transformer is the important part of the transmission of the power transformer is essential equipment, to complete the conversion of the voltage level. Transformer protection
6、 is an important part of power system protection.The relay is to protect the safety of electrical equipment and to prevent and limit the power system for a long time blackouts most basic, most important, the most effective means of technology. Protection devices can not be the correct action, will w
7、iden the accident, causing serious consequences. Therefore, to enhance the design and setting calculation of relay protection, is to ensure that the important work of the security and stability operation. The relay function device called protection devices. Transformer relay protection against overl
8、oad, overcurrent caused by external short circuit, external ground short circuit caused Neutral Overvoltage oil surface to reduce the over-voltage or frequency and reduce over-excitation caused by failure and abnormal operating state and the installation of protection. The transformer should be inst
9、alled to prevent the above failure and abnormal operating state: gas protection, the longitudinal differential protection or current speed off protection, backup protection, zero-sequence phase short circuit protection, overload protection, over-excitation protection protection.Design tasks, includi
10、ng most of the six, respectively, for the selection of operating mode, short-circuit current, relay distance protection setting calculation and check relay zero-sequence current protection setting calculation and check of choice protection device for comprehensive evaluation. Relay protection and au
11、tomatic safety devices should meet the reliability, safety, sensitivity, speed mobility requirements.In conjunction with the specific conditions and requirements, from device selection, configuration, tuning experiments and adopt comprehensive measures, focused, balanced, properly handled, in order
12、to achieve the purpose of ensuring the safe and economic operation of grid.Keywords: Relay、Transformer、Short-circuit current、Setting Calculation* 学 院 毕 业 论 文1第 1 章 绪论电继保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。微机保护设计网络化，会大大简化硬件设计，增强硬件的可靠性，使装置真正具备局部或整体升级的可能，为继电保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，这将是继电保护技术今后的一个发展方向。
13、此外，为满足不同的继电保护用户对保护功能不同的配置要求，今后还将逐渐实现微机型继电保护软硬件的平台化、通用化、模块化和灵活可配置的软硬件，可以减少硬件品种数量和用户的备品备件，减轻软件及现场测试的工作量，甚至可以避免软件的不断修改，显著提高软硬件的可靠性，提高装置运行的可靠性。近年来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，在继电保护领域应用的研究也已开始涉入。神经网络是一种非线性映射的方法，很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题，距离
14、保护很难正确作出故障位置的判别，从而造成误动或拒动；如果用神经网络方法，经过大量故障样本的训练，只要样本集中充分考虑了各种情况，则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。可以预见，人工智能技术在继电保护领域必会得到应用，以解决用常规方法难以解决的问题。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下，保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因
15、此，每个微机保护装置不但可完成继电保护功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟更为广阔的活动天地。我们期待变压器继电保护技术的更为先进，更为简洁，更为安全，为电力发展提供更多，更广的发展空间。 * 学 院 毕 业 论 文2第 2 章继电保护理论知识2.1 继电保护概述电力变压器是电力网的核心设备之一，因而其稳定、可靠运行将对电力系统安全起到非常重要的作用。然而，由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平
16、的限制，变压器的故障还是时有发生，这大大影响了电力系统的安全稳定运行，所以为了防止和尽快排除变压器引起的故障，特装设变压器继电保护装置。变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时，由于电流、电压、油温等随之发生变化，通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围，继而作出相应的反应和处理。电力变压器的故障分类为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障分为：绕组的相间短路，中性点直接接地侧的接地短路和匝间短路。油箱外部故障分为：绝缘套管和引出线上发生的相间短路和中性点直接接地侧的接地短路。变压器的异常运行状态主要有:(1)过负荷(2)外部短路引起的过电流(3)外部接地短路引起中性点过电压(4
17、)油面降低(5)过电压(6)频率降低引起的过励磁等。研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件，使之免遭损害，所以称继电保护。2.2 变压器保护装设原则电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分重要的元件，因此必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。（一） 变压器应根据工程具体情况考虑装设相应的保护对升压、降压、联络变压器的下列故障及异常运行状态，按规定装设相应的保护装置：绕组及引出线的
18、相间短路和中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路；绕组的匝间短路；外部相间短路引起的过电流；中性点直接接地或经小电阻接地电网中外部短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；过励磁；中性点非有效接地侧的单相接地故障；油面降低；变压器油温、绕组温度过高及邮箱压力过高和冷却系统故障。根据继电保护和安全自动装置技术规程 （GB 14285-2006）及变压器保护装设的基本要求，对安砂水电站变压器应装设差动保护、瓦斯保护、复合电压启动过电流保护、对称过负荷保护和过电压保护。（二） 变压器保护装设的基本要求* 学 院 毕 业 论 文31. 变压器对主保护的要求对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容
19、量及重要性的不同，应装设下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器：（1）电压在 10kV 及以下、容量在 10MVA 及以下的变压器，采用电流速断保护。（2）电压在 10kV 以上、容量在 10MVA 及以上的变压器，采用纵差保护。对于电压为10kV 的重要变压器，当电流速断灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。（3）电压为 220kV 及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。2.3 对继电保护的要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本
20、要求。（1）选择性 选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 （2）速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。 （3）灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。保 护 装 置 的 灵 敏 性 是 用 灵 敏 系 数
21、来 衡 量 。 系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式； 系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。 （ 4） 可 靠 性 可 靠 性 包 括 安 全 性 和 信 赖 性 ， 是 对 继 电 保 护 最 根 本 的 要 求 。 安 全 性 ： 要 求 继 电 保 护 在 不 需 要 它 动 作 时 可 靠 不 动 作 ， 即 不 发 生 误 动 。 信 赖 性 ： 要 求 继 电 保 护 在 规 定 的 保 护 范 围 内 发 生 了 应 该 动 作 的 故 障 时 可 靠 动 作
22、 ， 即不 拒 动 。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电* 学 院 毕 业 论 文4网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。2.4 基本原理和保护装置的组成继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障” ，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：电力系统发生故障时，通常伴有电流增
23、大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装设的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别就可以构成各种不同原理的继电保护装置。除此以外，还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。 (2)反映非电气量的保护 如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。 继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程
24、信号性质的不同，可以分模拟型和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行：跳闸或发信号。* 学 院 毕 业 论 文5第 3 章电力变压器继电保护设计3.1 变压器瓦斯保护变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器，变压器瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生
25、气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。如图 3-1、图 3-2图 3-1 变压器瓦斯保护接线图* 学 院 毕 业 论 文6图 3-2 变压器瓦斯保护展开图3.2 变压器纵差动保护1.定义： 差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。如图 3-32.变压器纵联差动保护的基本原则： 变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器 TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。2. 变压器对差动保护的基本要求3.纵联差动保护应满足下列要求：
