变压器的继电保护设计.docx

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海口经济学院毕业设计:

基于单片机的PM2.5系统设计与实现

本科生毕业设计

题目：

变压器的继电保护设计

姓名：

学号：

所在学院：

专业班级：

指导教师：

2016年05月14日

2

声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业论文（设计），是本人在指导老师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文（设计）的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。

对本论文（设计）所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人签名：

日期：

年月日

目录

摘要 1

Abstract 2

前言 3

第一章绪论 4

1.1选题的目的 4

1.2选题的意义 4

1.3变压器的现状及发展趋势 4

1.3.1变压器的现状 5

1.3.2变压器的发展趋势 6

1.4本文设计的主要内容 7

第二章确定变压器的型号及类型 7

2.1变压器的基本理论 7

2.2变压器容量、台数、型号选择 7

2.2.1变压器容量 7

2.2.2主变压器台数和型号 8

2.2.3配电变压器确定 9

第三章配电变压器及其继电保护概述 9

3.1变压器故障及不正常运行状态 9

3.2变压器保护设置 10

3.3继电保护相关理论知识 11

3.3.1继电保护的任务 11

3.3.2继电保护基本原理 11

3.3.3对继电保护装置的要求 15

第四章变压器继电保护配置 17

4.1变压器保护配置方案 18

4.2短路电流计算 18

4.2.1短路电流计算步骤 18

4.3配电变压器继电保护 21

4.3.1配电变压器的电流速断保护原理 21

4.3.2配电变压器瓦斯保护 23

4.3.3配电变压器的过电流保护 24

4.3.4配电变压器的过负荷保护 30

第五章变压器继电保护相关校验 32

5.1常规调试及检验接线的安全措施 32

5.2输入系统检验 32

5.3保护装置各逻辑功能检查 33

5.3.1高压侧后备保护校验 33

参考文献 35

致谢 36

III

海口经济学院毕业设计：

变压器的继电保护设计

变压器的继电保护设计

摘要

变压器是电力系统的重要组成部分。

它的正常与否直接关系到电力系统安全经济运行。

继电保护是电力系统及所有设备可靠运行的“保护伞”，故变压器继电保护配置的可靠合理是变压器正常运行的重要保障。

但不是每台变压器都需要设置所有的保护,而是根据变压器的等级和实际运行情况,以《继电保护和安全自动装置技术规程》为依据,有选择地实施保护。

本设计对一般10kV配电变压器，继电保护进行了保护方式设计和保护装置的方案配置，同时有相关短路电流计算整定计算。

根据配电变压器在电网中的特点和运行要求，在满足继电保护“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分别配置了瓦斯保护、纵联差动保护、电流速断保护、过电流和过负荷保护，最后对全套保护进行了评价。

本论文设计对选定变压器的台数、容量，型号，变压器的不正常运行状态及常见故障，保护配置方案及校验进行了详细的叙述。

关键词：

变压器；继电保护；短路电流计算

Protectiverelaydesignoftransformer

Abstract

Transformerisanimportantpartofpowersystem.Itisnormalornotdirectlyrelatedtothepowersystemsafeandeconomicoperation.Relayprotectionisallequipmentusedinthepowersystemandreliablerunning"umbrella",sothetransformerrelayprotectionconfigurationandreliablereasonableisanimportantguaranteeofnormaloperationoftransformer.Butnotforeachtransformerwillneedtosetupalltheprotection,butaccordingtothelevelandactualoperationofthetransformer,to"technicalspecification"relayprotectionandsafetyautomaticdeviceasthebasis,selectivelyimplementprotection.Thisdesignfortheaverage10kVdistributiontransformer,therelayprotectiondesignandwaystoprotectprotectionschemeconfiguration,relevantsettingcalculationofshort-circuitcurrentcalculation,atthesametime.Accordingtothecharacteristicsandoperationrequirementsofdistributiontransformerinthepowergrid,inmeettherequirementsofrelayprotection"foursex"underthepremiseofoptimalscheme,configuration,respectively,thegasprotection,longitudinaldifferentialprotection,currentinstantaneousfaultprotection,overcurrentandoverloadprotection,finally,afullrangeofprotectionisevaluated.

Thispaperdesignsfortheselectedtransformersets,capacityandtypes,andtheabnormalrunningconditionofthetransformerandcommonfault,protectionconfigurationschemeandcheckindetail.

Keywords:

relayprotection；transformer；short-circuitcurrentcalculation；

前言

电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。

现代工业、农业、交通运输业以及居民生活等都广泛的利用电作为动力、热量、照明等能源。

供电的中断或不足，将直接影响生产，造成人民生活混乱，在某些情况下，甚至会造成极其严重的社会性灾难。

改革开放以来，我国经济的快速发展刺激电网的快速发展，尤其是近几年，我国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加快。

随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高，就需要我们继电保护装置发挥更重要的作用，针对系统出现的故障能及时切除，确保电网的安全、稳定、经济的运行。

在当前电力电网中，变压器是配电系统的核心，对它的继电保护也就成为了重中之重。

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，为了供电的可靠性和系统正常运行，就必须视其容量的大小做相应的继电保护。

配电变压器的故障又分为内部和外部故障两种。

油箱内部的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的线损等。

外部故障有套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。

变压器发生故障，必将对电网和变压器带来危害，特别是发生内部故障时，如此，则短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。

因此变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。

配电变压器继电保护的实现和配电网的安全、稳定、经济运行是坚强电网建设的重要内容之一。

作为供配电环节的重要设备组件,无论是城市低压配电网变压器,还是工业用户供用电网配电变压器,其运行的经济性和保护的可靠性、便捷性,都是相关企业和用户实现安全生产和节能减排目标的前提条件。

40

第一章绪论

1.1选题的目的

配电网是电力从发出,经过输送到供给用户使用的最后一环,它与用户的关系最为紧密,对供电可靠性和供电质量的影响也最为直接。

传统配电系统采用单向潮流方式供电,一旦线路中发生故障,故障线路末端用户将很难保证不失电。

统计数据表明,大约80%以上的停电事故是由配电系统引起的。

因此配电网的保护控制及其自愈技术直接关系到整个电网的可靠性、系统的运行效率和终端用户的电能质量。

实际上，随着负荷的增长、配电网络拓扑结构复杂化,传统的工厂变压器保护在定值整定、控制运行等方面遇到了诸多问题。

1.2选题的意义

电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换，配电变压器继电保护设计的意义在于当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

变压器是配电网的主要设备,应用面广量大,其安全运行直接影响整个系统的可靠性。

目前,配电变压器继电保护配置方面还存在许多问题,其中配电变压器与其继电保护不匹配或存在动作死区,造成越级跳闸、拒动导致的事故相当多。

因此,加强配电变压器继电保护优化配置,合理选择保护方案,可以提高配电变压器继电保护动作的可靠性,有效防止主线路出口断路器保护误动。

1.3变压器的现状及发展趋势

1.3.1配电变压器的现状

目前，我国配电变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平，少量的处于世界20世纪90年代末的水平，与国外先进国家相比，还存在一定的差距。

（1）铁心材料方面在20世纪70年代，武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上，于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片（HI-B）制造技继电保护测试仪器术，制造出了节能效果更好的变压器'电力变压器铁心材料。

但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题，仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。

在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面继电保护测试仪器，我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组，对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究，研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求，并于1994年试制出电压10kV、容量160～500kVA的配电变压器，经电力用户试用表明，基本达到实用化的要求。

　　但对非