论文总字数：20480字

摘 要

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统的安全稳定运行是国民生活的保证，继电保护则担负着迅速切除故障，及时恢复供电重要任务。通过对具体的电力系统进行分析计算，我们可以了解到其各个配置是如何起到保护系统的作用。整定计算在继电保护工作中起到十分重要的作用，系统中的每个保护装置因此才能在一起安全地进行工作。本文根据所要设计的220kV 变电站的电力负荷资料,按照有关规定和规范，配置南瑞继保RCS-978变压器成套保护装置，对220kV变压器进行继电保护的整定计算，包括变压器的差动速断保护和比率差动保护,并应用PSCAD软件对故障进行仿真，确保区外故障可靠不动作。

关键词：220kV变压器；继电保护；整定计算；PSCAD仿真

Abstract

Modern power system is a huge and tight whole system. All kinds of power plants and substations are responsible for the generation, substation and distribution of the entire power system. The safe and stable operation of power system is the guarantee of national life. relay protection is responsible for the important task of quickly removing faults and restoring power supply in time. Through the analysis and calculation of the specific power system, we can understand how each configuration plays a role in the protection system, thus can get a fixed value, within the fixed value work can achieve the protection device system operation requirements, this is called the relay protection setting calculation. Setting calculation plays a very important role in relay protection work. Each of the protective devices in the system can therefore work together safely. According to the power load data of 220 kv substation to be designed, the setting calculation of relay protection for 220 kv transformer is carried out in accordance with the relevant regulations and specifications, including the transformer differential quick break protection and ratio differential protection, fault are simulated using PSCAD software, and make sure out-of-area faults are not reliably operated.

Keywords: 220 kV transformer, Relay protection, Setting calculation, PSCAD

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景和意义 1

1.2 变压器保护国内现状和发展前景 1

1.2.1 变压器保护国内现状 1

1.2.2变压器保护的发展前景 1

1.3 本设计的主要工作 2

第二章 110kV系统短路计算 3

2.1 110kV系统整体说明介绍 3

2.1.1对已知参数做简要介绍 3

2.1.2线路参数 4

2.2各元件标幺值计算 4

2.2.1线路的正（负）序阻抗标幺值计算 5

2.2.2线路零序阻抗标幺值计算 5

2.2.3发电厂发电机、变压器阻抗标幺值计算 5

2.3短路计算 6

2.3.1三相短路计算 7

2.3.2单相接地短路 9

2.3.3 两相接地短路 12

2.4短路计算结果分析 15

第三章 保护配置选型与整定 16

3.1配置 16

3.1.1主变压器保护配置及特性分析 16

3.1.2变压器差动保护 16

3.1.3变压器差动保护保护原理 16

3.2 保护型号选择 17

3.2.1动作判据 17

3.2.2 动作特性 18

3.2.3 二次谐波制动 18

3.3变压器差动保护整定计算 18

3.3.1 差动速断保护整定 19

3.3.2比率制动保护整定 20

第四章 变压器电压、电流二次回路设计 23

4.1 电流回路 23

4.1.1 主变高压侧交流电流回路 23

4.1.2主变低压侧交流电流回路 23

4.2 电压回路 23

4.2.1 主变高压侧电压回路 24

4.3.2 主变低压侧电压回路 24

第五章 利用PSCAD对故障进行仿真 26

5.1 PSCAD模型建立与元件选择 26

5.2 PSCAD故障仿真 29

5.2.1故障模块 29

5.2.2 信号处理模块 31

5.2.3 故障波形分析 33

5.3 差动保护仿真 36

5.4 仿真结果分析 39

5.4.1两相相间短路的区内故障 39

5.4.2三相短路区内故障 40

5.4.3 三相短路区外故障 40

第五章 结语 42

谢辞 43

参考文献 44

第一章 绪论

1.1选题背景和意义

自从改革开放后我国经济和科学计算飞速发展，人民生活水平也一天比一天好渐渐步入小康水平，因此对电力和各种能源的需求和要求不断增加，电力已经成为我们生活中不可缺少的能源。到21世纪的今天，电力系统已经发展成为一个庞大而严密的完整的体系。不同类型的发电站，变电站以及输电线路将发电，能源转换和整个能源系统的能源分配任务分开完成。电力系统的安全稳定运行是国家发展和人民生活的保证，而继电保护是负责及时纠正故障和恢复供电。

作为不能缺少的设备，变压器在电能系统中扮演着非常重要的角色，在整个电能系统中起着能量转换和电压等级转换的作用，因此变压器对整个系统的可靠性和安全运行，影响很大。假如变压器短路或者发生其他故障，可能会对整个电力系统造成很大的干扰，影响整个电力系统的安全，给国民经济和人民的日常生活造成巨大的影响和损失，因此，大型变压器的工作状态对安全稳定的安全系统的运行有着深远的影响。必须对其进行保护，通常需要设置一套完整的主保护和后备保护，合理的程序值是变压器正确运行的基础。

1.2 变压器保护国内现状和发展前景

1.2.1 变压器保护国内现状

在变压器保护工作中，最重要的技术理论是差分定律，但该定论的应用存在一定的问题。最大的问题是：变压器投入运行时，在正常运行期间磁化启动电流将施加到不同的保护电流。当变压器的外部短路位置被切断时，会发生关闭动作。此时电压在设备端恢复，涌流电流与短路电流相似。在这种情况下，要控制差动保护准确无误动作几乎难以实现的。此外，这种差动保护要准确、完整的反映不同电压绕线的匝间和中性点直接接地系统的短路故障问题，但是，当绕组匝间短路时，输出电流是不可减小的。这个问题大大降低了保护装置的灵敏度。

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