论文总字数：18094字

摘 要

随着我国经济的发展，电力资源的需求量越来越大，电能的应用越来越广泛，尤其是对现代化工业生产的发展和人类物质生活水平的提高有着巨大作用。而电能从发电厂到电力用户的输送过程中，电力变压器必不可少。本文结合大型变压器可能发生的故障和异常运行状态及其造成的危害，根据电力系统继电保护相关规程要求，完成了变压器主保护和后备保护配置方案及装置选型。分析了变压器差动保护基本原理及差动保护不平衡电流产生的原因和消除方法。针对变压器后备保护，完成了工作原理和动作逻辑分析。最后，利用Matlab软件对变压器差动保护原理及空载合闸时励磁涌流的波形特点进行了仿真分析，得出了一些具有实际意义的结论。

关键词：变压器；差动保护；励磁涌流；仿真

Research and Simulation on Application of large transformer relay protection

Abstract

With the development of China's economy, the demand for power resources is increasing, and the application of electric energy is more and more widely, especially for the development of modern industrial production and the improvement of human material living standards. In the process of power transmission from power plant to power users, power transformer is essential. In this paper, combined with the possible fault and abnormal operation state of large transformer and the harm caused, according to the requirements of relevant regulations of power system relay protection, the configuration scheme and device selection of transformer main protection and backup protection are completed. This paper analyzes the basic principle of transformer differential protection and the causes and elimination methods of unbalanced current. For transformer backup protection, the working principle and operation logic are analyzed. Finally, the principle of transformer differential protection and the waveform characteristics of inrush current during no-load closing are simulated and analyzed by using MATLAB software, and some practical conclusions are obtained.

Key words: transformer; Differential protection; Inrush current; simulation

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 引言 1

1.1 选题的目的与意义 1

1.2 国内外发展现状及存在的问题 1

1.3 主要内容及实现手段 2

第二章 变压器故障、异常状态及保护配置方案 1

2.1 变压器故障及不正常运行状态 1

2.2 变压器保护配置方案 2

第三章 变压器差动保护 1

3.1 构成变压器纵联差动保护的基本原则 1

3.1.1差动速断保护 1

3.1.2比例差动保护 2

3.1.3工频变化量比率差动保护 2

3.1.4零序比率差动保护 2

3.2不平衡电流产生的原因及其消除方法 3

3.2.1 由变压器励磁涌流产生的不平衡电流 3

3.2.2 由变压器两侧电流相位的不同而产生的不平衡电流 5

3.2.3 由其他原因产生的不平衡电流 11

第四章 变压器后备保护 12

4.1变压器相间短路的后备保护 12

4.1.1 变压器的过电流保护 12

4.1.2 复合电压起动的过电流保护 13

4.1.3 负序过电流保护 13

4.1.4 阻抗保护 14

4.2变压器接地短路的后备保护 14

4.2.1中性点直接接地变压器的零序电流保护 14

4.2.2 中性点不接地变压器的零序电流电压保护 15

4.2.3 零序方向过电流保护 16

第五章 仿真分析 17

5.1 变压器差动保护的仿真分析 17

5.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真分析 20

5.2.1变压器Yd11联结空载合闸时励磁涌流的仿真 20

5.2.2空载合闸时的励磁涌流与短路电流的比较 22

5.2.3 在不同合闸初相角α下作空载合闸分析 23

5.2.4 在不同的电压等级对励磁涌流的影响 23

5.2.5 不同的变压器容量对励磁涌流的影响 26

5.2.6 和应涌流 27

第六章 结束语 29

谢辞 30

参考文献 31

第一章 引言

1.1 选题的目的与意义

我国经济的发展离不开电力资源的发展，电能在社会发展中起着决定性作用，因此电力系统的稳定性非常重要。电力变压器是电能从发电厂到电力用户的输送过程中必不可少的一部分。然而因为一系列人为或环境因素的影响，电力变压器在使用过程中会发生各种各样的故障。若故障不能被及时并且正确地切除，将会导致电弧的产生、导致绕组绝缘及铁芯被烧坏，引起绝缘材料及变压器油的强烈气化，造成油箱爆炸等严重事故，给电力用户带来生产上的损失和生活上的不便，特别是对于大容量变压器，后果影响尤为严重。继电保护在维护电力系统稳定性过程中有着重要的作用。因此需要为变压器装设具有良好的可靠性、迅速性、选择性、灵敏性的继电保护装置。

1.2 国内外发展现状及存在的问题

随着电力系统的发展，大型变压器的使用日益增多。

差动保护作为变压器的主要保护措施首次被提出时原理为：在理想条件下，根据对于变压器两端电流大小和方向的判别。电流大小相同、方向相反，变压器正常运行或发生外部故障时差动保护不动作；而当变压器内部发生故障时，电流大小不同、方向相反，差动保护动作。但是当外部故障发生时，差动保护会受到不平衡电流以及非周期分量的影响，并且动作电流在整定时需躲过外部短路的最大不平衡电流，这会影响保护的灵敏性和可靠性等。

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