对单相自耦变压器以及三相自耦

1、题 目： 对单相自耦变压器以及三相自耦变压器保护的研究摘要作为电能传送的枢纽，电力变压器重要性不可代替。而自耦变压器更在大型电网中扮演不可或 缺的角色，自耦变压器造价昂贵、一旦发生严重故障而损坏，将造成经济上的重大损失。近年来， 随着电力系统规模的扩大，大容量自耦变压器的应用日趋增多。大容量自耦变压器原副边有直接的 电的联系，因此，当原边过电压时容易造成副边严重的过电压。为了保障变压器安全、可靠地运行， 电力工作者不断深入分析其运行特性，对其理论探讨与装置研制一直在不断进行。本文首先介绍了变压器保护的背景、现状与对未来的展望。然后特别研究自耦变压器的原理与 特点，以自耦变压器的结构为基础，剖析

2、了三相自耦变压器和单相自耦变压器原理、优点、缺点。 针对自耦变压器的特殊结构进行整定计算，并对非电量保护提出具体的保护措施。以自耦变压器的 结构为基础，分析了变压器纵联差动保护的原理，以及不平衡电流和差动保护误动作产生的原因和解 决的方法。本设计对于非电量保护现场正确动作率很低的现状，分析了其误动的原因并提出了具体 的非电量保护抗干扰的措施。自耦变压器保护原理相对简单成熟，但其种类繁多。本设计研究了变压器的保护原理和变压器 的保护配置与分析，然后讨论变压器差动保护应用中存在的励磁涌流及和应涌流误动问题，综合考 虑变压器差动保护的安全性和可靠性。其次，还针对非电量保护现场正确动作率很低的现状，分

3、析 其误动的原因并提出了抗干扰的措施。关键词：自耦变压器保护原理整定计算纵差保护非电量保护AbstractAs a hub for electric power transmission, the importance of the power transformer can not be replaced. The autotransformer more plays in a large grid indispensable role autotransformer complex, expensive, once a major failure and damage repair wor

4、k will bring great difficulties, resulting in significant economic losses. In recent years, with the expansion of the scale of the power system, voltage level rises, high-capacity applications autotransformer increasing. Large Auto transformer primary and secondary windings direct electrical contact

5、, therefore, when the former becomes overvoltage likely to cause serious secondary side over-voltage. In order to protect the transformer safe and reliable operation of electricity workers continue in-depth analysis of its operating characteristics, study new principles and new ways to improve the p

6、erformance of the transformer, its theoretical approach and device research has been ongoing. Differential Protection against inrush current problems at home and abroad actively studying various principles to be addressed, such as: the second harmonic restraint, intermittent angle, voltage braking,

7、flux characteristic principle and equivalent circuit method.This paper introduces the transformer protection background, current situation and prospects for the future, the existing transformer protection methods are summarized. And special studies autotransformer principle and characteristics, stru

8、ctural autotransformer, based on a more in-depth analysis of the three-phase auto transformers and single phase auto transformer principles, advantages and disadvantages. Setting calculation for the special structure of the autotransformer, and non-power protection specific protective measures. Why

9、and how to structure the autotransformer analyzed on the basis of the principle of the protection of the transformer longitudinal differential, and the unbalanced current and differential protection malfunction resulting settlement. The design of the site for non-electrical protection status of the

10、low rate of correct action, analyzes the reasons for malfunction and propose specific measures to protect non-power interference.Autotransformer protection principle is relatively simple mature, but its variety. Combined with the practical application of universal transformer backup protection syste

11、m, to achieve autotransformer protection key technical issues in-depth analysis. This design also studied the protection configuration and analysis of transformers and transformer protection principle and then discuss the transformer differential protection applications exist and should inrush curre

12、nt and inrush malfunction problem, considering the transformer differential protection of safety and reliability. Secondly, non-power field also protects against low rate of correct operation of the status quo, to analyze the reasons for malfunction and propose specific measures to protect non-power

13、 interference.Keywords : autotransformer protection principle Setting Calculation Longitudinal differential protection Non-electrical protection目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 1绪论6 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1论文的背景及意义6 HYPERLINK l bookmark17 o Current Docu

14、ment 1.2本课题研究的现状6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.3本课题所做的主要工作72自耦变压器的原理与分析错误!未定义书签。2.1自耦变压器的原理与特点错误!未定义书签。2.2单相自耦变压器的特点错误!未定义书签。2.3三相自耦变压器的特点错误!未定义书签。2.4自耦变压器的仿真分析错误!未定义书签。2.5小结错误!未定义书签。3自耦变压器纵联差动保护的分析错误!未定义书签。3.1纵联差动保护错误!未定义书签。3.1.1纵联差动保护的原理错误!未定义书签。3.1.2不平衡电流错误!未定义书签。3.1.3减小不平衡电流的方法错误!

15、未定义书签。3.2变压器差动保护动作原因分析错误!未定义书签。3.2.1变压器差动保护正确动作错误!未定义书签。3.2.2变压器差动保护的误动作错误!未定义书签。3.2.3差动保护误动作的防治错误!未定义书签。4非电量保护的研究错误!未定义书签。4.1非电量保护的特点错误!未定义书签。4.1.1非电量保护的优点错误!未定义书签。4.1.2非电量保护的缺点错误!未定义书签。4.2非电量保护误动原因分析错误!未定义书签。4.3改进非电量保护的对策错误!未定义书签。4.3.1非电量保护改进措施错误!未定义书签。4.3.2非电量保护抗干扰措施错误!未定义书签。4.3.3非电量保护配置方案错误!未定义书

16、签。4.4小结错误!未定义书签。5自耦变压器保护特点分析错误!未定义书签。5.1自耦变压器的过负荷保护错误!未定义书签。5.1.2由高压侧同时向中、低压侧送电错误!未定义书签。5.1.3由中压侧同时向高低压侧送电错误!未定义书签。5.1.4模拟运算错误!未定义书签。5.2自耦变压器的零序差动保护错误!未定义书签。5.2.1分析全星型接线的三绕组自耦变压器相间短路差动保护错误!未定义书签。5.2.2零差保护不平衡电流的来源错误!未定义书签。5.3小结错误!未定义书签。6总结错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。1绪论1.1论文的背景及意义电力变压器是电力系统中最重要

17、的电气主设备之一，作为电能传送的枢纽，其重要性不可代替。 而自耦变压器更在大型电网中扮演不可或缺的角色，自耦变压器结构复杂、造价昂贵、一旦发生严 重故障而损坏，将给维修工作带来很大困难，造成经济上的重大损失。近年来，随着电力系统规模 的扩大、电压等级的升高，大容量自耦变压器的应用日趋增多。大容量自耦变压器原副边有直接的 电的联系，因此，当原边过电压时容易造成副边严重的过电压。为了保障变压器安全、可靠地运行， 电力工作者不断深入分析其运行特性，研究新原理，新方法提高变压器保护的性能，对其理论探讨 与装置研制一直在不断进行。针对差动保护中的励磁涌流问题，国内外积极研究各种原理予以解决， 如：二次谐

18、波制动、间断角、电压制动、磁通特性原理和等值电路法等。另外，将新兴学科和方法（如模糊集合论、专家系统、人工神经网络等）运用到变压器的保护 中也是研究的热点之一。而随着计算机及网络技术的迅猛发展，高性能的微处理器芯片层出不穷， 微机变压器保护装置的性能不断得到改善，整个微机保护系统正向傻瓜化，人工智能化，网络化， 保护、控制、测量、数据通信一体化，标准化方向发展。分析全国近十年来变压器保护的动作情况， 得出变压器保护不稳定的主要原因如下：由于变压器各侧不是单纯的电气关系，存在磁耦合关系， 因此如何区分变压器励磁涌流和故障电流是变压器保护一直以来在原理上没有得到根本解决的问 题；组屏配置、设计不统

19、一，易使得运行人员误操作引起保护误动；非电量保护管理不规范引起非 电量保护误动等。因此通过研究励磁涌流识别方法、规范非电量保护设计和管理、结合国网公司元 件保护标准设计提出工程设计规范，对进一步提高变压器保护的正确动作率有非常重大的理论和现 实意义。对于自耦变压器后备保护来说，由于变压器结构型式多样，运行环境不尽相同，对后备保护的 配置，如保护原理、动作方向、分段跳闸方式、压板投退控制以及模拟量和开关量的引接方式等存 在不同的应用要求。为了适应运行现场的不同需要，目前的常用做法是，按典型方式构成不同型号 的后备保护供用户选择，或根据用户的实际需要进行软、硬件的调整。而由于保护配置的复杂性往 往

20、容易产生保护软件的不定型性问题，这不仅提高了研制和生产成本，还有时因生产周期太短造成 验证工作的不完整性，如果考虑到主设备保护受考验机会少，如现场万一把关不严，其隐性错误一 旦暴露就可能是误、拒动，造成巨大损失。为此，研制开发具有良好适应性的通用型变压器后备保 护装置，对降低开发和维护成本，提高保护装置的稳定性和可靠性具有十分重要的意义。1.2本课题研究的现状追溯变压器保护的发展历史，以1931年R.E. Cordray提出比率差动的变压器保护标志着差 动保护作为变压器主保护时代的到来。电流差动保护也以其原理简单、选择性好、可靠性高的特点参考文献在变压器保护中获得了极其成功的应用。但由此带来的

21、技术难题是如何将变压器的励磁涌流与内部 故障区分开来。变压器保护的发展史也自此成为一部变压器励磁涌流鉴别技术发展史。1941年， C.D.Hayward首次提出了利用谐波制动的差动保护，将谐波分析引入到变压器差动保护中，并逐渐 成为国外研究励磁涌流制动方法的主要方向。1958年，R.L.Sharp和W.E.GlassBurn提出了利用 二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方法，并在模拟式保护中加以实现，同时，还提出了差动加速的方 案，以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个谐波制动式保护的主体，并一直延续至今。变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的励磁涌流鉴别方法 不断

22、被提出，在国内外形成研究热潮。间断角原理从分析励磁涌流波形本质出发，为励磁涌流的鉴 别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分型波形对称法相继被提出。现在 实用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原 理等。实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以 及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。 在高压电力系统中，由于TA饱和、补偿电容或长线分布电容等因素的影响，内部故障时差流中的 二次谐波分量显著增大，造成保护误闭锁和延时动作。变压器差动保护最严重的问题是

23、励磁涌流。关于如何识别涌流国内外至今也提出了众多方法， 有被广泛认可的二次谐波识别法、间断角特征识别、波形相关度识别法、引进直流分量的谐波识别 法、附加差电流尖顶波的凹弧特征识别法、附加相位判别的二次谐波制动法等，它们各有劣长，而 一些新方法也需要接受实际工程应用的进一步考验。目前工程上广泛采用的识别励磁涌流的方法有 二次谐波制动、间断角原理和波形对称原理。二次谐波制动主要利用励磁涌流中二次谐波分量较大 的特点，由于变压器励磁涌流的波形和谐波特征与变压器合闸时刻有关，某些情况下可能导致二次 谐波分量很小，因此采用一相闭锁三相的“或”门闭锁方式。这样做的弊端是当空投于内部故障时， 由于非故障相的励磁涌流存在，差动保护在励磁涌流衰减后才会动作。对于大型电力变压器，其衰 减时间常数较大，涌流衰减需要的时间较长，因此保护延时较长，造成变压器保护的实际拒动。近年来，新器件、新技术的应用为变压器保护的研究与发展提供了一个广阔的