论文总字数：20781字

摘 要

110kV高压配电网是城镇用电网主要网架，涉及输电线路、降压变压器等大量电气设备，其特点是网络结构复杂多变、对供电的可靠性要求高，只有合理的继电保护配置及定值方案，才能避免因保护非正确动作导致的一次设备损坏，大面积停电等事故的发生，有效保证电力系统的安全稳定运行。

本课题结合某110kV输电系统实际参数，及新型数字式保护装置，在对该电网进行故障分析的基础上，对110kV主变压器的后备保护（相间短路后备与接地故障后备）进行原理分析及相应整定计算，并进行电流回路、电压回路、控制回路等二次回路的初步设计，研究该保护装置在实际应用中的实际问题，提出相应的对策。同时在此基础上，利用PSCAD仿真软件，对变压器保护相关问题进行探讨性仿真研究。仿真结果表明，变压器保护测控装置能根据其故障时的短路电流及相关电气量配置相应的保护，使其能够更加快速、可靠地切除各种故障，保障设备安全。

关键词： 变压器保护；后备保护；二次回路；仿真

Comprehensive design and principle simulation of backup protection for 110kV transformer

Abstract

110 kV high voltage power distribution network is a major network frame town with grid, involved in transmission lines, such as large step-down transformer electrical equipment, its characteristics is a complex network structure, high reliability requirements for power supply, only the reasonable relay protection configuration and setting value, can avoid the protect a equipment damage caused by incorrect action, such as large area blackout accident, effectively ensure the safe and stable operation of power system.

This topic in combination with the practical parameters of a certain 110kV transmission system, and new digital protection device, on the basis of fault analysis to the power grid, of 110 kV main transformer mothball protection (reserve interphase short circuit and grounding fault reserve) an analysis and a corresponding setting calculation principle, circuit, voltage and current circuit, control circuit and so on preliminary design of the secondary loop, to study the protective device in the practical problems in the practical application, puts forward corresponding countermeasures. At the same time, PSCAD simulation software is used to study the transformer protection simulation. Simulation results show that the transformer protection measurement and control device can be configured with corresponding protection according to the short circuit current and related electrical quantity when it fails, so that it can more quickly and reliably remove all kinds of faults and ensure the safety of the equipment.

Keywords: Transformer Protection; Backup Protection; Secondary Circuit; The Simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1本课题的研究目的及相关意义 1

1.2国内外关于本课题的研究现状 1

1.3本论文所用的研究及论证方法 1

第二章 故障分析及计算 3

2．1 全网参数计算 3

2.1.1 正序（负序）网络图 3

2.1.2 零序序网图 3

2.1.3线路参数计算 3

2.1.4 发电厂相关参数 5

2.2三相短路计算 6

2.3单相接地短路计算 8

2.4两相接地短路计算 9

第三章 继电保护配置与整定 11

3.1 继电保护配置 11

3.1.1线路保护配置及其基本原理 11

3.1.2 变压器保护配置及其基本原理 12

3．2 继电保护选型 12

3.2.1 保护装置基本配置 12

3.2.2 保护装置原理 13

3.3继电保护整定计算 13

3.3.1复合电压启动的过电流保护 13

3.3.2零序电流保护 15

3.3.3变压器间隙保护 15

3.3.4间隙零序电流保护 16

3.3.5零序电压保护 16

第四章 二次回路综合设计 17

4.1 二次设备的选择 17

4.1.1 控制开关和信号回路的选择 17

4.1.2 跳、合闸回路中的中间继电器的选择 17

4.1.3 防跳继电器的选择。 17

4.2二次回路设计 17

第五章 故障仿真 20

5.1 PSCAD模型建立与元件选择 20

5.1.1电源参数设置 21

5.1.2变压器参数设置 23

5.1.3断路器及其他元件参数设置 24

5.2 PSCAD故障仿真 25

5.3 过流保护仿真 27

总结与展望 31

谢 辞 32

参考文献 33

第一章 引言

1.1本课题的研究目的及相关意义

当今，伴随着我国日新月异的高速经济技术发展，中国特高压输电技术已经跨入世界领先水平。随着电网建设和电力体制的不断深化改革，智能变电站也因此得到了快速发展。同时，对电力系统中一次设备及相关保护配置提出了很高的要求。

本课题结合某110kV输电系统实际参数，及新型数字式保护装置，在对该电网进行故障分析的基础上，对110kV主变压器的后备保护（相间短路后备与接地故障后备）进行原理分析及相应整定计算，并进行电流回路、电压回路、控制回路等二次回路的初步设计。最后通过PSCAD仿真软件，对变压器保护相关问题进行探讨性仿真研究。旨在解决该110kV系统主变压器后备保护出现的问题，从而明确正确的变压器后备保护规范与原理，为提高电力输电系统的稳定性做出了有力保障。

1.2国内外关于本课题的研究现状

现如今，国内外关于变压器保护的方式种类繁多，而变压器后备保护包括阻抗保护、低电压过流保护、复合电压过流保护、过流保护，它们都是通过反应变压器的过流状态，起到保护效果，而保护方式不同，它们的灵敏度也不一样。例如：阻抗保护的灵敏度高，过流保护的灵敏度相对就较低。同时，随着现代信息处理技术的高速发展，变压器保护方式也更加多种多样，相当部分的新技术新方式都有了一定的进展，并取得了一系列理论实践成果。但也有一部分保护方式在灵敏度或准确性方面存在一些不足。相信通过针对相关课题的研究探讨，转变传统思考方式，推陈出新，认真钻研，一定能有所完善与进步，为电力系统输电的稳定性、安全性、可靠性增添更多的帮助。

1.3本论文所用的研究及论证方法

本设计主要对110kV主变压器的相间短路后备保护与接地故障后备保护进行原理分析及相应整定计算，进行电流回路、电压回路、控制回路等二次回路的初步设计并进行仿真分析。大致内容由以下程序逐步进行：

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