河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I摘 要电力变压器是电力系统中的重要设备，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定地工作。差动保护是变压器保护的电气主保护，其原理简单、方便实现。但变压器内部结构复杂，产生不平衡电流的因素居多。由于受变压器励磁电流、接线方式、电流互感器型号及有载调压等因素均会产生不平衡电流，影响差动保护可靠性，导致变压器差动保护误动作。本文从电力变压器保护理论分析入手，在理解电力变压器纵联差动保护的原理及特点的基础上，探究在电力系统稳态和暂态的情况下，变压器纵联差动保护产生不平衡电流的原因及其相应的克服方法。然后研究纵联差动保护及其辅助保护整定计算的方法，对实际变压器算例进行整定计算，并对变压器纵联差动保护的改进作出分析。关键词：电力变压器 纵联差动保护 不平衡电流 整定计算河南理工大学万方科技学院本科毕业论文IIAbstractPower transformers are essential and important elements of power systems，and the reliability of power transformers directly determines whether the power system works safely or notDifferential protection is the main electric protection of transformer, and its principle is simple and convenience to carry out. However, internal construction of the transformer is complex, and so many factors can produce imbalance electric current. This text will start with analyzing the theory of electric power transformer protect, and understand the principle and characteristic of electric power transformer longitudinal differential protection, and explore the reason and relevant overcome way of producing imbalance electric current in steady and transient state of power system. After that it studied the setting calculation method of longitudinal differential protection and auxiliary protection, and makes the practical setting calculation of transformer and an analysis of the improving longitudinal differential protection.Key words：Electric power transformer Longitudinal differential protection Imbalance electric current Setting calculation 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文i目 录前 言 .11 电力变压器保护理论分析 .31.1 电力变压器故障分析 .31.2 电力变压器保护分析 .42 变压器的纵联差动保护理论分析 .62.1 变压器纵联差动保护的原理 .62.2 变压器纵联差动保护的特点 .73 电力变压器差动保护方案的研究 .83.1 变压器差动保护中不平衡电流产生的原因 .83.1.1 稳态情况下的不平衡电流 .83.1.2 暂态下的不平衡电流 .103.1.3 不平衡电流的克服方法 .153.2 变压器纵联差动保护的其他辅助性措施 .213.3 变压器纵联差动保护的整定计算方法 .223.4 微机式差动继电器 .253.4.1 比率制动差动原理 .253.4.2 励磁涌流的鉴别原理 .273.4.3 差流速断保护元件 .293.4.4 其他 .293.5 变压器纵联差动保护实际整定计算 .333.5.1 差动平衡系数的计算 .333.5.2 不平衡电流计算 .343.5.3 差动保护辅助保护整定值计算 .37结 论 .38致 谢 .40参考文献 .41河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1前 言在电力系统中，电力变压器是使用相当普遍和十分重要的电气设备，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定地工作，若变压器发生故障将会给电力系统的运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全稳定运行，按照变压器的容量、重要程度及可能发生的故障装设灵敏、快速、可靠和选择性好的变压器保护装置是非常必要的。差动保护原理问世已有近百年历史，在继电保护的发展过程中有着重要的地位，至今仍广泛应用于电气主要设备保护和部分线路保护中。差动保护的理论依据是基尔霍夫电流定律，它 把 被 保 护 的 电 气 设 备 看成 是 一 个 接 点 ， 那 么 正 常 运 行 时 流 入 被 保 护 设 备 的 电 流 和 流 出 的 电流 是 相 等 的 ， 差 动 电 流 等 于 零 ； 当 设 备 出 现 故 障 时 ， 流 进 被 保 护 设备 的 电 流 和 流 出 的 电 流 就 不 相 等 ， 差 动 电 流 则 大 于 零 。 据此可以明确的检测到电力设备是否发生了内部故障。当 差 动 电 流 大 于 差 动 保 护装 置 的 整 定 值 时 ， 保 护 动 作 ， 将 被 保 护 设 备 各 侧 的 断 路 器 跳 开 ， 使故 障 设 备 断 开 电 源 。 差动保护原理简单、实现方便，因而在继电保护，特别是电力元件保护中获得了广泛应用。对于在发电机和线路保护的应用中，差动保护表现出了良好的选择性、高灵敏度和高速动性。但对于变压器而言，由于内部磁路的关系，其本质上已不再满足基尔霍夫电流定律，变压器励磁电流成了差动保护不平衡电流的一种来源。在正常运行时，变压器励磁电流通常低于额定电流的 ，所以设定差动保护动作值可准确区分变压器内部故障与外%1部故障。但是，电力变压器运行条件复杂，当变压器过励磁运行时，励磁电流可达到变压器额定电流的水平，将会引起差动保护误动作。在变压器空载合闸或者变压器外部短路被切除而变压器电压突然恢复时，励河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2磁涌流能达到额定电流的 6 倍8 倍，可与短路电流相比拟。励磁涌流流经电源侧，造成变压器两侧电流的不平衡，从而在差动回路内产生不平衡电流，导致差动保护误动作。除此之外，变压器接线方式、电流互感器型号及有载调压等也会产生不平衡电流。即便如此，变压器纵联差动保护仍是电力变压器的主保护之一。大型变压器必须装设单独的变压器差动保护。电力变压器纵联差动保护是变压器保护的电气主保护，其原理简单、方便实现。它能快速切除变压器绕组和引出线相间短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路故障，确保变压器安全运行。但是，由于差动保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位。所以受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中会有不平衡电流产生，使差动保护处于不利的工作条件下。为保证变压器差动保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。所以对电力变压器纵联差动保护的探究显得尤为重要。本文从电力变压器保护理论分析入手，就电力变压器纵联差动保护的原理与特点、不平衡电流产生的原因及整定计算等进行探究，并对变压器纵联差动保护的改进进行分析。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31 电力变压器保护理论分析在电力系统中，电力变压器是使用相当普遍和十分重要的电气设备，若它发生故障将会给电力系统的运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全稳定运行，按照变压器的容量、重要程度及可能发生的故障装设灵敏、快速、可靠和选择性好的变压器保护装置是非常必要的。1.1 电力变压器故障分析变压器内部故障可分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内故障主要包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。因为油箱内部发生故障所产生的电弧将会引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因此这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障主要包括套管和引出线上发生相间短路和接地短路。上述接地短路均为中性点直接接地的电力网的一侧而言。 变压器的不正常运行状态主要有由于变压器外部相间短路而引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷，及由于漏油等原因而引起的油面降低等。此外，对于大容量变压器而言，其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和时的磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行状态下还会引起变压器的过励磁故障。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41.2 电力变压器保护分析根据上述故障类型及不正常运行状态，对变压器应装设以下保护：（1）瓦斯保护对变压器油箱内部的各种故障以及油面的降低等情况，变压器应装设瓦斯保护，它反应油箱内部所产生的气体或油流的动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，而重瓦斯保护则动作于跳开变压器各电源侧的断路器。（2）纵联差动保护或电流速断保护对于变压器绕组、套管及引出线上的故障情况，变压器应根据容量的大小装设差动保护及电流速断保护。此保护动作后均应跳开变