2022年电力系统继电保护课程设计方案4.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 电力系统继电爱护课程设计题目：变压器的爱护设计班级：电气 084班姓名：王娟乐学号：202209337 指导老师：李红设计时间：2022年3月2日评语：成果名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 设计原始资料：1.1 详细题目一台双绕组降压变压器的容量为 15MVA,电压比为 35± 2× 2.5%/6.6kV,Y,d11 接线；采纳 BCH-2 型继电器；求差动爱护的动作电流；已知：6.6kV 外部短路的最大三相短路电流为 9420A；35kV 侧电流互感器变比为 600/5,35kV侧电流互感器变比为 1500/5；牢靠系数；试对变压器进行相关爱护的设计；1.2 要完成的内容对变压器进行主爱护和后备爱护的设计、配置、整定运算和校验；2 分析要设计的课题内容（爱护方式的确定）2.1 设计规程依据设计技术规范的规定,针对变压器的各种故障、不正常工作状态和变压器容量,应装设相应的爱护装置；（1）对 800kVA 以上的油浸式变压器：应装设瓦斯爱护作为变压器内部故障的爱护；发生轻瓦斯、油面反常降低时发信号,发生重瓦斯时使各侧断路器瞬时跳闸；（2）对于变压器的引出线、套管和内部故障：并联运行、容量为6300kVA及以上,单台运行、容量为10000kVA及以上的变压器,应装设纵差动爱护；并联运行、容量为6300kVA 以下,单台运行、容量为10000 以下的变压器,应装设电流速断爱护；2000kVA 及以上的变压器,假如电流速断爱护的灵敏度不能满意要求,应装设纵差动爱护；（3）对于由外部相间短路引起的变压器过电流,应装设过电流爱护；假如 灵敏度不能满意要求,可以装设低电压启动的过电流爱护；（4）对于一向接地故障,应装设零序电流爱护；（5）对于 400kVA 及以上的变压器,应依据其过负荷的才能,装设过负荷 爱护；（6）对于过热,应装设温度信号爱护；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 本设计的爱护配置2.2.1 主爱护配置为了满意电力系统稳固性方面的要求,当变压器发生故障时,要求爱护装 置快速切除故障；通常变压器的瓦斯爱护和纵差动爱护构成双重化快速爱护；（1）瓦斯爱护 变电所的主变压器和动力变压器,都是用变压器油作为绝缘和散热的；当 变压器内部故障时,由于短路电流和电弧的作用,故障点邻近的绝缘物和变压 器油分解而产愤怒体,同时由于气体的上升和压力的增大会引起油流的变化；利用这个特点构成的爱护,叫做瓦斯爱护；瓦斯爱护主要由瓦斯继电器、信号 继电器、爱护出口继电器等构成,瓦斯继电器装在变压器油箱和油枕的连接管 上；瓦斯继电器的上触点为轻瓦斯爱护,由上开口杯掌握,整定值为当瓦斯继 电器内上部积聚 250300 3 气体时动作,动作后发信号；下触点为重瓦斯保护,由下开口杯掌握,整定值为当油流速度达到0.6 1.0 m/s 时动作,动作值后一方面发信号,另一方面启动出口继电器,使其触点闭合,并通过继电器本 身的电流线圈自保持,始终到变压器各侧的断路器跳闸完成为止；（2） 纵差动爱护 电流纵差动爱护不但能区分区内外故障,而且不需要与其他元件的爱护配 合,可以无延时的切除区内各种故障,具有明显的优点；本设计中变压器主保 护主要选电流纵差动爱护,差动爱护是变压器内部、套管及引出线上发生相间 短路的主爱护,同时也可以爱护单相层间短路和接地短路,不需与其他爱护配合,可无延时的切断内部短路,动作于变压器高低压两侧断路器跳闸；为了保 证动作的挑选性,差动爱护动作电流应躲开外部短路电流时的最大不平稳电 流；2.2.2 后备爱护配置变压器的后备爱护挑选过电流爱护和低电压启动的过电流爱护以及过负荷爱护；低电压启动的过电流爱护主要是为了爱护外部短路引起的变压器过电流,同时也可以作为变压器差动爱护以及馈线爱护的后备爱护；变压器的不正常工作包括过负荷运行,对此配置过负荷爱护；正常时,变 压器不过负荷,电流小于整定值,过负荷爱护不动作；当三相负荷对称时,可 仅在一相装设过负荷爱护；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 爱护的协作及整定运算3.1 主爱护的整定运算3.1.1 差动爱护的动作电流（一）运算变压器各侧的一次及二次电流值（在额定容量下）并挑选电流互感器的变比可按表 1 运算；由于 6.6kV 侧二次电流大,因此以6.6kV 侧为基本侧；表 1 变压器各侧一、二次电流名称35 248各侧数值6.6 额定电压（ kV）额定电流（ kA）1500015000131533536.6电流互感器接线3 .57Y 电流互感器变比600/5 1500/5 324813154 .38二次电流（ A）300120（二） 运算差动爱护一次动作电流按 6.6kV 侧（基本侧）运算；（1）按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压复原时,变压器的励磁涌流运算为I dz . bh K k . I e 3.1 =1.3× 1315=1700A （2） 按躲过外部短路时的最大不平稳电流运算,变压器 6.6kV 侧母线故障,在系统最大运行方式下的最大三相短路电流为名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 Id max0.87609389A 6.6kV级 3.2 40.533Idz .bhKkIbpKkKtxfiUfI33.3 d.max =1.3 ×1 ×0.1+0.05+0.05×9389=2441A 上式中的 f 按 0.05 运算；（3）按躲过电流互感器二次回路断线运算,即Idz.Idz1 . 3Ifh.max 3.4 bh =1.3A × 1315=1709（A）2441 3.5 按上面的三个条件运算纵差动爱护的动作电流,并选取最大者,比较可知：选一次动作电流Idz2441 A 3.6 三 确定继电器基本侧线圈匝数及各线圈接法对于双绕组变压器,平稳线圈、分别接入 运算基本侧继电器动作电流为6.6kV 及 35kV 侧；Idz.j.jb.jsIdz.jb.jsKjx/nLH.jb 3.7 =2441× 1/300=8.13A 基本侧继电器线圈匝数为选取Wg.jb.zWg.jb.jsA WI dz0607 . 38 匝 3.8 .8137 匝；确定基本侧线圈之接入匝数为Wg.jb.z7Wph.1.zWcd.z16 3.9 即平稳线圈取 1 匝,差动线圈取 6 匝；（四）非基本侧工作线圈匝数和平稳线圈匝数运算对于双绕组变压器名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - Wph .fj.jsWg.jb.zI Ie2.jbWcd.z74.3862 .6 匝 3.10 e.2fj3. 75确定平稳线圈有用匝数为Wph2.zWph.fj.z3 匝 3.11 （五）运算由于有用匝数与运算匝数不等引起的相对误差其相对误差运算为因f zd0 .fzdW ph . 2 . jsW ph .2. jsW Wph .2.z2.630 .0465 3.12 cd.z26.605,故不需核算动作电流定植； 六 选取短路线圈匝数 对于一般变压器差动爱护,可选用较多的短路线圈匝数,故取“C-C” 抽 头；3.1.2 灵敏度校验运算最小运行方式下6.6kV 侧两相短路的最小短路电流为 2 Id . min87600 .8666010A 3.13 0. 730 .533折算至 35kV 侧时 2 Id . min1082A 3.14 二次侧电流为Id2.min31082156.A 3.15 600/535kV侧的爱护动作电流为就IdzWA W 0ph . 2 Wcd606 .67A2 . 33 3.16 36KlmId.min15 . 62 3.17 Idz6 . 67满意灵敏度要求；3.2 后备爱护的整定运算名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.2.1过电流爱护 Krel牢靠系数,取 1.3；Kre返回系数,取 0.850.95；IL.-max 变压器可能显现的最大负荷电流,取变压器额定电流 I N=1315 A；Kss综合负荷的自启动系数,取 K ss =1.5 ；所以整定电流IsetK KrelKssILmax13.15.13152699A 3.18 re0 .95灵敏度校验：KsenI kI.min60102.461 .5 3.19 set2441满意要求；3.2.2 低电压启动的过电流爱护过电流爱护按躲过可能显现的最大负荷电流整定,启动电流比较大,对于 升压变压器或容量较大的降压变压器,灵敏度往往不能满意要求；为此可以采 用低电压启动的过电流爱护；电流继电器的整定：Krel牢靠系数,取 1.11.2；Kre低电压继电器的返回系数,取 1.151.25；采纳低电压继电器后,电流继电器的整定值就可以不再考虑并联运行变压 器切除或电动机自启动时可能显现的最大负荷,而是按大于变压器的额定电流 整定,即就有Iset12.1315IsetK KrelIN 3.20 re1856A 3.21 0 .85低电压继电器的动作电压按以下条件整定,并取最小值；（1）按躲过正常运行时可能显现的最低工作电压整定,名师归纳总结 Uset.09.6 66 . 99 kV 3.22 第 7 页,共 11 页.085- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）按躲过电动机自启动时的电压整定：当低压继电器由变压器低压侧互感器供电时,运算式为Uset05.06.UN 3.23 当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时,运算式为Uset07.UN 3.24 对于降压变压器,负荷在低压侧,电动机自启动时高压侧电压比低压侧高了一个变压器压降（标幺值）；所以高压侧取值比较高,但仍按式 3.21整定,缘由是发电机在失磁运行时低压母线电压会比较低； Uset=0.6 6.6=3.96kV Uset=3.96kV 3.25 电流继电器灵敏度的校验方法与不带低压启动的过电流爱护相同；低电压 继电器的灵敏系数按下式校验KsenU U kset 3.26 .minUk.min 灵敏度校验点发生三相金属性短路时,爱护安装处感受到的最大 残压；要求 K sen1.25,当 27.5kV 侧母线处短路时爱护安装处的残压等于零,显 然：KsenU U kset.125 3.27 .min满意要求,可见用低电压启动的过电流爱护可作为后备爱护；3.2.3 帮助爱护帮助爱护可以采纳过负荷爱护；变压器长期过负荷运行时,绕组会因发热而引起损耗；对 400KVA 以上的 变压器,当单独运行并作为其他负荷的备用电源时,应依据可能过负荷的情 况,装设过负荷爱护；过负荷爱护接于一相电流上,并延时作用与信号；对于常常无值班人员的变电所,必要时过负荷爱护可动作于自动减负荷或跳闸；对 多绕组变压器,过负荷爱护应能反应公共绕组和各侧过负荷的情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 二次绽开原理图的绘制4.1 爱护测量电路1DLTQ轻瓦斯信号重瓦斯信号BCJWSJXJQP2DLTQR图 1 瓦斯爱护原理图IYAIYBIYCIdaIdbIdcIdIdIdIdAIdBIdC图 2 电流纵差动爱护原理图名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2 爱护跳闸电路QF1TATVI>>1&t0跳I>I>H1QF2U>>1QF1.QF2Y1U>H2U>图 3 低电压启动的过电流爱护原理图5 结论5.1 对主爱护的评判电流纵差动爱护不但能正确区分区内外故障,而且不需要与其它元件的保 护协作,可以无延时的切除区内各种故障,具有明显的特殊的优点；其灵敏度 高挑选性好,在变压器爱护上运用较为、胜利；但是变压器纵差爱护始终存在励磁涌流；难以鉴定的问题,虽然已经有几 种较为有效的闭锁方案,又由于超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容 量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进磁化特性的改善等因素,变压器纵差、爱护的固有原理性冲突更加突出；5.2 对后备爱护的评判后备爱护可以防止由外部故障引起的的变压器绕组过电流,并作为相邻元 件（母线或线路）爱护的后备以及在可能的条件下变压器内部故障时主爱护的 后备,他与变压器的主爱护一起构成变压器的完整爱护；过电流爱护按躲过可 能显现最大负荷电流来整定,启动电流比较大,对于升压变压器或容量较大的 降压变压器灵敏度往往不能满意要求；采纳低电压启动的过电流爱护可以提高 灵敏度；但是低电压启动的过电流爱护中有可能由于电压互感器回路发生断名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 线,低压继电器将会误动作,因此在实际装置中仍要配置电压回路断线闭锁功能；参考文献1 张保会,电力系统继电爱护原理M. 北京：中国电力出版社,2005 2 吴必信,电力系统继电爱护M . 北京：中国电力出版社,1998 3 许建安,继电爱护整定运算M . 北京：中国水利水电出版社,20004 王瑞敏,电力系统继电爱护M . 北京：科学技术出版社,19945 王维俭,电力系统继电爱护基本原理M . 北京：清华高校出版社,1992 6 熊炳耀,电力系统继电爱护与安全自动装置整定运算 M . 北京：中国电力出版社,1993 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页