2022年某kV变电所主变压器继电保护方案设计书.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 成都电子机械高等专科学校课程设计说明书设计题目:某35kV 变电所主变压器继电爱护设计专 业:供用电技术班级学号:10261 04同学姓名:尹荣超指导老师:张祥军2022 年 12 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电力系统继电爱护课程设计任务书适用专业:供用电技术指导老师:张祥军一、设计题目:某 35kV 变电所主变压器继电爱护设计二、原始数据(1)电压等级 35/10kV (2)系统参数:有甲、乙两个变电所供应电源,均采纳单回路电源供电,距离待设计变电所分别为
2、 15km 和 10km,采纳 LGJ-50 架空导线供电,短路容量分别为 200MVA 和 250MVA;甲、乙两个变电所供应电源的定时限过电流爱护动作时限均为 2.0s;(3)负荷情形35kV 出线共 2 回,所接负荷为化工厂;10kV 出线共 5 回,其中 3 回架空出线,每回输电容量为1200kW,2 回电缆线路,每回输电容量为1700kW,以一、二级负荷为主,负荷线路长度为10km;(4)变电所主接线形式35kV 单母线分段接线, 10kV 单母线分段接线;主变压器两台 S9-6300/35kV,Y,d11接线变压器;乙系统 甲系统 Sk=250MVA Sk=200MVALGJ-50
3、 LGJ-5010km 15km35kVQF 1化T2QF 2T110kV工厂(5)运行方式:以两个电源全投入运行,负荷全投,母线分段断路器合闸运行为最大运行方式;以乙电源停运,电缆停运,分段断路器断开运行为最小运行方式;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、设计提纲 1.继电爱护的概述 2. 估算运算负荷电流 3. 短路电流及其运算(包括最大、最小运行方式)4. 变压器的故障类型和不正常运行状态 5.电力变压器继电爱护方案确定 6. 定时限过流爱护(包括:原理接线图、整定运算、灵敏度校验、电流互感器变比挑选、继电
4、器 挑选)7.变压器纵差动爱护(包括:原理接线图、整定运算、灵敏度校验、电流互感器变比挑选、差动继 电器挑选)8. 以上爱护原理接线全图(A3 号图纸 1 张)四、要求(1)必需独立完成设计;(2)在规定时间内完成全部设计内容,并通过验收检查;五、答疑及验收时间为每周的周一、三、五上午10:0011:30,地点暂定在 1107教室;最终一天逐一验收(带上自己设计草稿);六、设计报告(1)内容 设计任务书提纲全部内容;(2)要求文字部分必需机打,原理接线图必需用电气CAD绘制,课程设计说明书采纳A4纸,格式参考教材格式,左装订;(3)时间 由学习委员在 19 周周二收齐,上交指导老师;建电及供用
5、电教研室2022年 12月 20 日名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章继电爱护的概述0 1.1 继电爱护的概述 0 1.2 爱护装置的作用 0 1.3 继电爱护的基本原理 1 1.4 对爱护装置的要求 2 其次章 本系统故障分析 2 2.1 系统线路主要的故障 2 2.2 电力变压器的故障 2 2.3 变压器的不正常情形 3 2.4 10KV 线路继电爱护装置 3 2.4.1 单回出线爱护 3 2.4.2 双回路出线爱护 3 2.5 主变压器继电爱护装置设置 3 2.5.1 主爱护 3 2.5.2 后备爱护
6、4 2.5.3 反常运行爱护和必要的帮助爱护 4 2.6 变电所的自动装置 4 2.6.1 瞬时故障的继电爱护 4 2.6.2 提高供电牢靠性 4 2.6.3 保证系统电能质量 4 2.7 本设计继电爱护装置原理概述 5 2.7.1 10KV 线路过电流爱护 5 2.7.2 变压器瓦斯爱护 5 2.7.3 变压器纵联差动爱护 5 第三章 短路电流运算 6 3.1 系统电路图 6 第四章 主变继电爱护整定运算及继电器挑选 9 4.2 纵联差动爱护 10 4.2.1 原理图如下列图 10 4.2.2 运算 Ie 及电流互感器变比 10 4.2.3 确定基本侧动作电流 11 4.2.4 确定基本侧差
7、动线圈的匝数和继电器的动作电流 12 4.2.5 灵敏度的校验 12 4.2.6 初步确定短路线圈的抽头 13 4.3 定时限过流爱护运算 13 第五章 各种继电器的挑选 14 5.1 电流继电器的挑选 15 5.2 时间继电器的挑选 15 5.3 中间继电器的挑选 15 5.4 信号继电器的挑选 15 5.5 电流互感器的挑选 15 第六章 设计总图 16 第七章 总结 16 参 考 文 献 16 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 某 35kV 变电所主变压器继电爱护设计第一章继电爱护的概述1.1 继电爱护的概述
8、继电爱护主要利用电力系统中元件发生短路或反常情形时的电气量 电流、电 压、功率、频率等 的变化,构成继电爱护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时相伴产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增 高;大多数情形下,不管反应哪种物理量,继电爱护装置都包括测量部分 和定 值调整部分 、规律部分、执行部分;继电爱护及自动化是讨论电力系统故障和危及安全运行的反常工况,以 探讨其计策的反事故自动化措施;因在其进展过程中曾主要用有触点的继电 器来爱护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损 害,所以沿称继电爱护;基本任务是:当电力系统发生故障或反常工况时,在可能实现的最短时间
9、和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发 出信号由值班人员排除反常工况根源,以减轻或防止设备的损坏和对相邻地 区供电的影响;1.2 爱护装置的作用在企业供配电系统中,无论是系统仍是设备有时都会显现不正常的工作状态;因此,在供配电系统中一旦发生短路故障,必需尽快的将故障元器件切离电 源;仍应准时发觉和排除对系统或用电设备有危害的不正常工作状态,从而保 证电气设备的牢靠运行;爱护装置是能准时发觉各种故障和不正常工作状态,并能依据工作性质精确 切除故障和将不正常工作状态通过信号装置报警的一种自动装置;1)当故障发生时,爱护装置动作,并借助断路器自动的,快速的,有挑选性的 将故障元件快速的从供电
10、系统中切除,防止事故的扩大,保证其他电气设备继名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 续正常运行;2)当显现不正常工作状态时,爱护装置动作,准时发出报警信号,以便引起运 行人员的留意并准时处理;3)爱护装置仍可以和供电系统的其他自动装置,如备用电源自动投入装置,自 动重合闸装置等协作,大大的缩短了短路故障停电时间,准时复原正常供电,从而提高了供电系统的运行的牢靠性;1.3 继电爱护的基本原理继电爱护的原理是利用被爱护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息 量,当突变量达到肯定值时,起动规律掌握环节,发出相应的跳闸脉冲或
11、信号;故障后,工频电气量变化的主要特点及可以构成的爱护(1)电流增大,构成电流爱护;(2)电压降低,构成低电压爱护;(3)电流与电压之间的相位角转变,构胜利率方向爱护;(4)测量阻抗发生变化,构成距离爱护;(5)故障时被爱护元件两端电流相位和大小的变化,构成差动爱护;(6)不对称短路时,显现相序重量,构成零序电流爱护、负序电流爱护和 负序功率方向爱护;电力系统的继电爱护依据被爱护对象不同,分为发电厂、变电所电气设备 的继电爱护和输电线路的继电爱护;前者是指发电机、变压器、母线和电动机 等元件的继电爱护,简称为元件爱护;后者是指电力网及电力系统中输电线路 的继电爱护,简称线路爱护;按作用的不同继
12、电爱护又可分为主爱护、后备爱护和帮助爱护;主爱护是指被爱护元件内部发生的各种短路故障时,能满意系统稳固及设 备安全要求的、有挑选地切除被爱护设备或线路故障的爱护;后备爱护是指当主爱护或断路器拒绝动作时,用以将故障切除的爱护;后 备爱护可分为远后备和近后备爱护两种;远后备是指主爱护或断路器拒绝时,由相邻元件的爱护部分实现的后备;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 近后备是指当主爱护拒绝动作时,由本元件的另一套爱护来实现的后备,当断路器拒绝动作时,由断路器失灵爱护实现后备;继电爱护装置需有操作电源供应爱护回路,断路器跳、
13、合闸及信号等二次 回路;按操作电源性质的不同,可以分为直流操作电源和沟通操作电源;通常 在发电厂和变电所中继电爱护的操作电源是由蓄电池直流系统供电,因蓄电池 是一种独立电源,最大的优点是工作牢靠,但缺点是投资较大、爱护麻烦;交 流操作电源的优点是投资少、爱护简便,但缺点是牢靠性差;因此,沟通操作 电源的继电爱护适合于小型变电所使用;1.4 对爱护装置的要求1)挑选性:当电力系统发生故障时,只让离故障点最近的爱护装置动作,切除 故障元件,保证其他电气设备的正常运行,2)快速性:当电力系统发生故障时,快速切除故障可以减轻短路电流对电气设 备的破坏程度,尽快回复供电系统的正常运行;3)牢靠性:爱护装
14、置必需常常处于预备状态,一旦在本爱护区发生短路故障或 不正常工作状态时,它都不该拒绝动作或误动作,而必需牢靠动作;4)灵敏性:爱护装置对其在本爱护区发生故障或不正常工作状态,无论其位置 如何,程度轻重,均有足够的反应才能,保证动作;各种爱护装置的灵敏性用“ 灵敏度” 来衡量;其次章 本系统故障分析2.1 系统线路主要的故障本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器 等主要设备;就线路来讲,其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地;2.2 电力变压器的故障分为外部故障和内部故障两类;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - -
15、 - - - - - - 1 变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障,它可能引起变压器出线 端的相间短路或引出线碰接外壳;2 变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏;2.3 变压器的不正常情形变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不答应 的油面下降;2.4 10KV 线路继电爱护装置依据线路的故障类型,按不同的出线回路数,设置相应的继电爱护装置如下:2.4.1 单回出线爱护采纳两段式电流爱护,即电流速断爱护和过电流爱护;其中电流速断爱护为主 爱护,不带时限, 0S跳闸;2.4.2 双回路出线爱护采纳平行双回线路横联方向差动爱护加电流爱护;其中横联方向
16、差动爱护为主 爱护;电流爱护作为横联方向差动爱护的后备爱护;2.5 主变压器继电爱护装置设置变压器为变电所的核心设备,依据其故障和不正常运行的情形,从反应各种不 同故障的牢靠、快速、灵敏及提高系统的安全性动身,设置相应的主爱护、异 常运行爱护和必要的帮助爱护如下:2.5.1 主爱护瓦斯爱护(以防备变压器内部故障和油面降低)、纵联差动爱护(以防备变压 器绕组、套管和引出线的相间短路);名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.5.2 后备爱护过电流爱护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷爱护(反应由于过负荷而引起的过电流
17、);2.5.3 反常运行爱护和必要的帮助爱护温度爱护(以检测变压器的油温,防止变压器油劣化加速)和冷却风机自启动(用变压器一相电流的70%来启动冷却风机,防止变压器油温过高);2.6 变电所的自动装置2.6.1 瞬时故障的继电爱护针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短 路,其特点是当线路断路器跳闸而电压消逝后,随着电弧的熄灭,短路即自行 排除;如运行人员试行强送,随可以复原供电,但速度较慢,用户的大多设备(电动机)已停运,这样就干扰破坏了设备的正常工作,因此本设计在 10KV各出线上设置三相自动重合闸装置(CHZ),即当线路断路器因事故跳闸后,立刻使线路断路器自动再
18、次重合闸,以削减因线路瞬时性短路故障停电所造成的损 失;2.6.2 提高供电牢靠性针对变电所负荷性质,缩短备用电源的切换时间,提高供电的不间断性,保证人身设备的安全等,本设计在35KV 母联断路器( DL1)及 10KV 母联断路器(DL8)处装设备用电源自动投入装置(BZT);2.6.3 保证系统电能质量频率是电能质量的基本指标之一, 正常情形下 , 系统的频率应保持在50Hz,运行频率和它的额定值见答应差值限制在0.5Hz 内,频率降低会导致用电企业的机名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 械生长率下降,产品质量降
19、低,更为严峻的是给电力系统工作带来危害,而有 功功率的缺额会导致频率的降低,因此,为保证系统频率恒定和重要用户的生产稳固,本设计10KV出线设置自动频率减负荷装置(ZPJH),按用户负荷的重要性次序切除;2.7 本设计继电爱护装置原理概述2.7.1 10KV 线路过电流爱护是利用短路时的电流比正常运行时大的特点来鉴别线路发生了短路故障,其动 作的挑选性由过电流爱护装置的动作具有适当的延时来保证,有定时限过电流 爱护和反时限过电流爱护;本设计与电流速断爱护装置共用两组电流互感器,采纳二相二继电器的不完全星形接线方式,选用定时限过电流爱护,作为电流 速断爱护的后备爱护,来切除电流速断爱护范畴以外的
20、故障,其爱护范畴为本 线路全部和下段线路的一部分;2.7.2 变压器瓦斯爱护是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变 压器内部发生故障时,电弧使油及绝缘物分解产愤怒体;故障稍微时,油箱内 气体缓慢的产生,气体上升集合在继电器里,使油面下降,继电器动作,接点 闭合,这时让其作用于信号,称为轻瓦斯爱护;故障严峻时,油箱内产生大量 的气体,在该气体作用下形成剧烈的油流,冲击继电器,使继电器动作,接点 闭合,这时作用于跳闸并发信,称为重瓦斯爱护;2.7.3 变压器纵联差动爱护是依据循环电流的原理构成;在变压器两侧都装设电流互感器,其二次绕组按 环流原就串联,差动继电器并接在
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- 2022 年某 kV 变电所 变压器 保护 方案设计
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