继电保护牵引变压器设计课程设计.doc

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1、继电保护原理课程设计评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化班 级： 电气1103班 姓 名： 杜伟静 学 号： 指导教师： 李彦哲 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月 10日 1 设计原始资料1.1 具体题目某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。牵引变电所供电臂长度km端子平均电流A有效电流A短路电流A甲24.6282363102320.4240319874试对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护

2、设计。1.2 要完成的内容通过对题目的分析，将该牵引变电所变压器的保护设计分为以下几个部分：(1) 选择变压器的主保护的配置，并对上述保护进行说明与分析；(2) 根据题目所述接线方式和额定电压，为牵引变压器选型，确定变压器的额定容量；(3) 根据题目要求以及所选变压器的参数，完成对该牵引变压器保护的整定计算以及灵敏度校验；(4) 选择保护的设备，如继电器以及电流互感器；(5) 根据变压器保护原理绘制保护的原理图；(6) 对本次课程设计进行总结与评价。2 设计的课题内容2.1 设计规程根据继电保护和自动装置设计技术规程的规定，中、低压变压器应对主保护进行配置。2.2 本设计的主保护配置(1) 差

3、动保护：对于牵引变电所内的牵引变压器，均应装设差动保护。电流纵差动保护不但能够正确区分区内区外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，被广泛地用作变压器的主保护。(2) 瓦斯保护：电力变压器是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出的速度与变压器的故障程度有关。利用这种气体来实现保护的装置成为瓦斯保护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障，但像变压器绝缘子闪络等油箱外面的故障，瓦斯保护不能反应。3 主保护的配合及整定计算3.1变压

4、器的选型及参数计算根据题目要求，变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，此设计选择变压器容量为12500KVA的变压器。变压器参数计算如下：(1) 变压器各侧的额定电流：110kV侧：(A)27.5kV侧：(A)(2) 选择各侧电流互感器的变比：110kV侧：，选择：。27.5kV侧：，选择：。3.2 动作值的计算(1) 躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为：式中，是可靠系数，取1.3；是外部短路故障时的最大不平衡电流；变比差系数是电流互感器计算变比与实际变比不一致引起的相对误差，其值为：(A)式中，指外部短路故障时最大短路电流；是变压器分接头改变引起的相对误差0.05；0.1

5、为电流互感器容许的最大稳态相对误差；非周期分量系数，取1.52,当采用速饱和电流器时，由于非周期分量会使其饱和，抑制不平衡输出，可取为1；是电流互感器同型系数，取1。 故由整定式可得(A)(2) 躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为：式中，为可靠系数，取1.31.5；为励磁涌流的最大倍数，采用加强型速饱和变流器的差动保护时，取1；为变压器的额定电流。故可得(A)(3) 躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流：式中，为可靠系数，取1.3；为变压器的最大负荷电流。故可得(A)按上面三个条件计算差动保护的动作电流，并选最大者，即(A)。3.3 灵敏度校验27.5kV侧两相短路最小电流为874A。差动保

6、护的灵敏度系数校验式为：式中，为各种运行方式下流经差动继电器的最小差动电流。灵敏度系数一般不低于2，故满足灵敏度要求。3.4后备保护的整定计算3.4.1过电流保护的整定计算(1) 保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定即 (6)式中 可靠系数，取1.21.3； 返回系数，取0.850.95； 变压器可能出现的最大负荷电流，可取变压器额定电流。对于降压变压器，应考虑电动机自启动时的最大电流，计算式为 (7)式中 正常工作时的最大负荷电流(一般为变压器的额定电流)； 综合负荷的自启动系数，取=1.5。将式(7)代入式(6)得： (2) 灵敏度校验灵敏度校验式为 故满足要求。5.主

7、保护原理图的绘制平衡变压器差动保护的接线方式有两种，即两继电器和三继电器接线方式。本次设计选用性能较优的三继电器接线方式，分析表明，在被保护的平衡变压器正常运行和保护范围外部的短路的情况下，差动保护每个差动回路的两差动臂电流大小相等，相位相同，流过差动继电器时方向相反，互相抵消，可以保证差动保护不动作，当保护范围内部发生各种类型故障时，三继电器差动保护可保证至少有两个差动继电器中流过足够大的电流而灵敏，可靠地动作，使相应的断路器跳闸，切断短路故障。具体三相平衡接线差动保护原理图如图1所示。图1 三相平衡接线差动保护原理6结论本次课程设计是针对牵引变电所的三相平衡接线牵引变压器进行保护设置。在牵

8、引变电所中，牵引变压器是十分重要的供电设备，应配置完整的继电保护设备。此次课程设计的变压器保护主要为变压器的主保护，主保护选用差动保护，差动保护不仅可以保护变压器内部还可以保护外部设备。同时根据变压器的接线方式及计算的额定电压，为牵引变压器选型，确定变压器的额定容量。并且根据所选变压器的参数，对该牵引变压器保护的整定计算以及灵敏度校验以及主保护原理图的绘制等。在此次课程设计中，谢谢老师对我所做报告的指正和孜孜不倦的教导，相信在以后的学习与工作中，我会去的更大的进步。参考文献1 张保会,尹项根.电力系统继电保护M.北京:中国电力出版社,2009:178-199.2 丁书文.变电站综合自动化原理及应用M.北京:中国电力出版社,2011:111-115.3 谭炳秀.铁路电力与牵引供电系统继电保护M.成都:西南交通大学出版社,2011:120-123.4 陈小川.铁路供电继电保护与自动化M.北京:中国铁道出版社,2010:103-105.