针对变压器短时多次穿越故障的新保护策略的研究

摘要

变压器是电力系统中非常重要的电气设备，在发输配电各个环节中都有着广泛的应用，其安全运行是电力系统稳定的必要条件。根据变压器设备参数装设的各种保护是变压器安全运行的保障。近年来，由于短路强度不够造成变压器在短路过程中绕组变形、绝缘损坏的事故时有发生。某地220kV变电站两台主变在一次极端天气造成的短时间内多次近区穿越故障的事故中均遭到不同程度的破坏。变压器设备造价昂贵，一旦损坏，维修及更换的成本非常高，且会对供电造成非常大的影响。针对这一问题，分析其故障特征，给出可行的保护方案，具有十分重要的意义。论文主要包括以下内容:
　　首先对变压器保护进行了介绍，重点介绍了针对穿越故障的保护，包括出线侧线路主保护、变压器后备保护等;针对实际事故情况，结合故障过程、变压器绕组强度、保护及重合闸动作情况，对造成变压器损坏的原因进行了分析。
　　然后将变压器各绕组作为整体，推导其在短路过程中受到的电磁力计算公式，并结合冲量概念，提出了累积效应的概念，将其作为评估变压器绕组受到短路冲击程度的参考指标之一。
　　在提出累积效应的基础上，给出以其作为动作判据的变压器保护新方案，提出了定值的整定方法及保护的动作逻辑。根据事故中变电站中的两台主变的参数及故障情况，在PSCAD中建立变压器短路仿真模型，对两台主变的故障过程进行了再现，对比了安装新保护前后变压器受短路电流冲击情况。然后以其中一台主变作为对象，对其进行了随机故障仿真，验证了新保护的动作性能。

目录

声明

摘要

1．1 课题的研究背景

1．2 相关领域研究现状

1．2．1 变压器绕组短路强度研究现状

1．2．2 变压器保护研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 变压器穿越故障保护配置情况及事故分析

2．1 变压器穿越故障保护

2．1．1 出线侧主保护

2．1．2 复合电压／低电压启动的过电流保护

2．2 变电站变压器事故分析

2．2．1 变电站基本情况

2．2．2 故障过程及保护动作情况

2．2．3 变压器故障情况及分析

2．3 本章小结

第3章 短路电磁力计算与累积效应研究

3．1 短路过程中磁场力计算

3．1．1 虚位移法

3．1．2 同心等高双绕组变压器磁场力计算

3．1．3 同心等高三绕组变压器磁场力计算

3．2 基于磁场力冲量的累积效应概念

3．3 本章小结

第4章 基于累积效应值的变压器保护新方案

4．1 新保护方案概述

4．2 保护方案方案设计

4．2．1 积分模块

4．2．2 逻辑判断模块

4．3 案例分析

4．4 本章小结

5．1 模型的建立

5．2 积分启动门槛值及保护动作值整定

5．2．1 对于积分启动门槛值整定

5．2．2 保护动作值整定

5．3 实际故障重现及随机故障仿真

5．3．1 1号主变故障模拟

5．3．2 2号主变故障模拟

5．3．3 变压器随机故障仿真

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢