继电保护电力变压器课程设计报告.doc

课程设计 题 目： 电力变压器保护设计 系（部）院： 电气工程与自动化学院 专 业： 电气101班 作者姓名： 肖锋铭 指导教师： 陈强老师 完成日期： 2013 年 1 月 7 前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电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。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。 目 录 前 言 1 1.变压器的故障和不正常运行状态及保护方式 1 1.1 变压器的故障 1 1.2 变压器不正常运行状态 1 1.3 主要的变压器保护 2 2 变压器差动保护的原理 2 2.1 变压器的纵差保护的基本原则 2 2.2 变压器的纵差保护的特点 3 3 变压器瓦斯保护 4 3.1 瓦斯保护的原理与设计 4 4 变压器后备保护 5 4.1 电流速断保护 5 4.2 过流保护 6 5 电力变压器的整定计算实例与校验 6 5.1 整定计算 6 5.2 校验灵敏度计算 11 参考资料 13 附录：电力变压器保护的展开图 14 一、 变压器的故障和不正常运行状态及保护方式 （一）变压器的故障 分为油箱内故障和油箱外故障。 油箱内故障主要有： ①绕组相间短路； ②绕组匝间短路； ③直接接地系统侧绕组接地短路。 油箱内故障是很危险的，不但会烧坏绕组、绝缘和铁芯，而且可能在油箱内产生大量气体引起爆炸。 油箱外故障主要是绝缘套管引出线相间短路或单相接地短路。 实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路时比较常见的故障形式；而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。 （二）变压器不正常运行状态 ①过负荷； ②外部短路引起的过电流和中性点过电压； ③油箱漏油引起的油位下降； ④绕组过电压或频率降低引起的过励磁； ⑤变压器油温过高和冷却系统故障。 上述这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。 （三）主要的变压器保护 ①瓦斯保护 电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障（例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等），但像变压器绝缘子闪络等油箱外面的故障，瓦斯保护不能反应。 ②差动保护或电流速断保护 对容量为6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂用变压器和并列运行的变压器，10 000kVA及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断保护用于对于容量为10 000kVA及以下的变压器，速断保护。对2000kVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。 ③外部相间短路和接地短路时的后备保护 变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等（也有采用阻抗保护作为后备保护的情况）。发生接地故障时，变压器中性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变压器的接地后备保护通常都是反应这些电气量构成的。