大学毕业论文-—35kv主变压器保护继电保护.doc
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1、35KV主变压器保护摘要继电保护是电力系统设计有关事故时减小停电范围、限制事故对设备损害的这样一个领域。电力系统继电保护的设计与配置是否合理,直接影响电力系统的安全运行,故选择保护方式时,满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的整定计算,以保证电力系统的安全运行。本文主要通过分析原始资料中主要设备的参数,首先,需要对电力系统继电保护原理进行全面系统的复习、查阅相关资料,加深理解;其次,结合相关参数和各种继电保护原理,确定适用于变压器的保护方案,最后,分别对变压器的进行各种保护整定和配置计算,并且根据系统一次设计图给出部分二次设计及其配置图和一般原理图。本次设计中主要采用的保护有瓦斯保护、变
2、压器纵联差动保护、低电压起动的过电流保护、过负荷保护、温度保护。关键词 继电保护,变压器保护,灵敏度校验,短路电流计算,整定计算 AbstractThe Relay protection is electrical system design relevant accident reduce outage scope, limit the damage of equipment accidents such a field. Power system protection design and configuration whether reasonable, directly affecti
3、ng the safe operation of the power system, so choose protection way, meet the basic requirements of the relay protection. Choose the right protection mode and setting calculation, to ensure the safe operation of the power system. This paper mainly through the analysis of the original material of mai
4、n equipment of parameters, first of all, need for transformer protection principle of comprehensive system review, refer to the relevant material, deepen understanding; Secondly, in conjunction with the relevant parameters and all kinds of relay protection principle, determine suitable for transform
5、er protection scheme, then respectively, the transformer protection setting and configuration of calculated according to the system, and gives some secondary design drawings once its configuration diagram and general principle diagram. This design mainly adopts a transformer protection of gas protec
6、tion, longitudinal league differential protection, over current protection, overload protection, temperature protection.Key Words relay protection,transformer protection,sensitivity check,short-circuit current calculation,setting calculation11毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导
7、下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可
8、以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 目录摘要1Abstract1绪言11.1 课题背景11.2 课题研究的目的和意义12系统设计方案研究22.1变电所主变压器基本情况介绍22.2系统运行方式分析32.2.1系统运行方式分析原则32.2.2煤矿变电所各种电气运行方式的分析42.3 变压器各种保护及其装设条件52.3.1瓦斯保护52.3.2 纵差动保护52.3.3过电流保护82.3.4过负荷保护82.3.5温度保护92.2继电保护规程中对相关保护的配置要求92.4针对本设计的规程要求102.4.1 同时性故障的配置方案102.4.2 对经电流互感器接入保护的要求102.4.3 关于远
9、后备保护的规定112.4.4 系统振荡对保护的要求112.4.5 其他相关规定113短路电流的计算123.1标幺值归算123.2短路电流的计算144保护的整定计算及灵敏度检验284.1变压器主保护的整定计算及灵敏度检验284.1.1纵连差动保护的整定计算284.1.2差动保护的灵敏度校验334.1.3变压器瓦斯保护的整定364.2相间后备保护的整定及校验364.2.1过电流保护动作电流的整定364.2.2过电流保护灵敏度校验374.2.3过负荷保护394.2.4温度保护404.3变压器各个保护动作时限配合415设备的选型设计425.1电流互感器的选择425.2继电器的选择及参数介绍455.2.
10、1各种继电器原理455.2.2 所选继电器参数介绍466总结51致谢53参考文献54附录155附录257附录359附录46033绪言1.1 课题背景电力变压器是电力系统中的重要的电气设备,在发电、输电、配电环节中起着提高电压以便于远距离输送电能以及降低电压给负荷供电等关键作用。其故障对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响,同时大容量的电力变压器本身也是十分贵重的设备。因此根据变压器容量和电压等级及其重要程度,装设性能良好、动作可靠地继电保护。在研究此课题前以修完电力系统继电保护、电力系统分析、电路,具备了一定的理论知识,结合相关资料文献和自学知识,对大容量变压器继电保护设计做全面的分析理解,弄
11、清其原理,再将其拆分成若干小的课题。电力系统分析上对短路电流计算的知识,电力系统继电保护及相关知识和参考资料,对各继电保护进行整定算,得出继电保护的配置,最后在前面基础上把变压器继电保护线路的设计出来,最终达到整体掌握整个课题的目的。利用所学的课本和资料,图书馆资料,维库数据库,万方数据库,在数据库中,可以搜索到许多相关的中英文参考文献资料,和许多知名大学发表的论文,以及指导老师的大力指导和支持,因此研究本课题已经具备了足够的条件。1.2 课题研究的目的和意义本设计围绕煤矿变电所主变压器护整定计算展开分析和讨论,重点设计了短路电流的计算、继电保护整定、校验,以及继电保护配置等方面。通过这次设计
12、来巩固电力系统继电保护、电力系统分析等课程所学的理论知识,并把所学知识运用到分析和解决生产实际问题中,并且建立正确的设计思想,养成理论联系实际,独立思考的能力,为今后在工作岗位打好基础。本设计的研究意义:1、在这次论文的学习中,巩固自己在大学里面所学的课程的理论知识,理论联系实际,做到对课本理论知识的运用;2、在论文设计过程中,尽可能的多学些实际的东西,独立完成论文设计,并主动争取老师的指导,养成独立思考的能力;3、在毕业设计中养成认真细致的工作作风,克服马虎潦草不负责的弊病,为今后进入工作岗位打好基础;4、掌握继电保护设计的内容、步骤和方法;5、同时提高计算、制图和编写技术文件的技能。2系统
13、设计方案研究2.1变电所主变压器基本情况介绍 本次设计的主要对象是位于某矿区变电所的两台主变压器,型号为S9-6300/35(选型计算见附录),电压等级为35KV,由两台变压器并列运行,35KV为高压侧,由,两条输电线路与系统环并运行。6.3kV侧的主接线形式为单母线接线,并通过两条平行双回线路与煤矿热电厂相连接。本次设计变电所主接线如下图2-1所示任务要求:根据变压器的实际运行情况,对其进行各种保护整定,并分析各种保护情况下灵敏度的校验过程,并绘制整个系统原理接线图。2-1变电所主接线2.2系统运行方式分析2.2.1系统运行方式分析原则电力系统运行方式的变化,直接影响保护的性能,所选用的保护
14、方式,应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求,所以在设计之出,就先要系统的对变电站的运行方式分析,以便与今后的计算和定值整定工作,另外也可以有针对性的设立短路点,简化计算工作,提高设计效率。系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式,而系统的最小运行方式也不一定是保护的最小运行方式。对过量保护来说,通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值,以保证选择性,因为只要在最大运行方式下能保证选择性,其他运行方式下也一定能保护其选择性;灵敏性的校验则要根据最小运行方式来进行,因为在最小运行方式下,灵敏度仍然符合要求,那在其他运行方式下,灵敏度也一定能满足要求。根据系统最大负荷的需要
15、,电力系统中的发电设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。继电保护中,短路时通过保护的短路电流为最大运行方式。根据系统最小负荷的需要,电力系统中的发电设备都投入相应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式为最小运行方式。继电保护中,通过保护的短路电流为最小运行方式。根据系统正常负荷的需要,投入与之相适应的数量发电机,变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对更复杂的系统,最大最小运行方式的判断是比较困难的,有时需要经过多次计算才能确定。对于某特殊运行方式,运行时间很短,对保证保护的选择性或灵敏度有困难时,且在保护拒动
16、或误动不会引起大面积停电的情况,可不予考虑。2.2.2煤矿变电所各种电气运行方式的分析设计题目给定的条件为:系统35KV母线最大及最小运行方式下的系统电抗分别为=0.46,=0.57(=100MVA).煤矿热电厂有两台发电机经升压后由两条电缆线路与煤矿变电所35KV母线相连。虑变电所所有可能的运行方式,以确定继电保护装置整定计算和灵敏度校验时所需要的各个短路电流运行方式1:变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行,同时煤矿热电厂两台发电机同时工作。变电所两台变压器并列运行。运行方式2:变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行,同时煤矿热电厂两台发电机
17、同时工作。变电所一台变压器单独运行。运行方式3:变电所高压侧单母线运行,低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行,同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所两台变压器并列运行。运行方式4:变电所高压侧单母线运行,低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行,同时煤矿热电厂仅一台发电机工作。变电所一台变压器单独运行。运行方式5:煤矿发电厂两台发电机同时工作,并且系统以最大运行方式运行,变压器高压侧短路运行方式6:煤矿发电厂仅一台发电机工作,并且系统以最小运行方式运行,变压器高压侧短路2.3 变压器各种保护及其装设条件2.3.1瓦斯保护在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路,或高压绕组对地
18、绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生的任何一个故障时,由于短路电流和短路点电弧的作用,将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体,因气体比较轻,它们就要从油箱里流向油枕的上部,当故障严重时,油会迅速膨胀并有大量的气体产生,此时,回游强烈的油流和气体冲向油枕的上部。利用油箱内部的故障时的这一特点,可以构成反映气体变化的保护装置,称之为瓦斯保护.800千伏安及以下的油浸式变压器,应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面降低时应瞬时作用于信号;当产生大量瓦斯时,宜动作于断开变压器各电源侧的断路器,如降压变压器高压侧无断路器且未采用第50条所列的措施时,则可作用于信号。400千伏安及以下的
19、车间内油浸式变压器,也应装瓦斯保护。对于变压器引出线,套管及内部的故障,应采用下列保护方式。2.3.2 纵差动保护变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线及套管上的各种短路保护故障,是变压器的主保护。纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。为了实现这种比较,在变压器两侧各装设一组电流互感TA1、TA2,其二次侧按环流法连接,即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧,则将它们二次侧的同极性端子相连接,再将差动继电器的线圈按环流法接入,构成纵联差动保护,见图1-3。变压器的纵差保护与输电线的纵联差动相似,工作原理相同,但由于变压器高压侧和低
20、压侧的额定电流不同,为了保证变压器纵差保护的正常运行,必须选择好适应变压器两侧电流互感器的变比和接线方式,保证变压器在正常运行和外部短路时两侧的二次电流等。其保护范围为两侧电流互感TA1、TA2之间的全部区域,包括变压器的高、低压绕组、套管及引出线等。从图2-2可见,正常运行和外部短路,流过差动继电器的电流为,在理想的情况下,其值等于零。但实际上由于电流互感器特性、变比等因素,流过继电器的电流为不平稳电流。变压器内部故障时,流入差动继电器的电流为,即为短路点的短路电流。当该电流大于KD的动作电流时,KD动作。由于变压器各侧额定电压和额定电流不同,因此,为了保护其纵联差动保护正确动作,必须适当选
21、择各侧电流互感器的变比,使得正常运行和外部短路时,差动回路内没有电流。如图2-2中,应使 (2-1) 式中高压侧电流互感器的变比; 低压侧电流互感器的变比。 要实现双绕组变压器的纵联差动保护,必须适当选择两侧电流互感器的变比。因此,在变压器纵联差动保护中,要实现两侧电流的正确比较,必须先考虑变压器变比的影响。实际上,由于电流互感器的误差、变压器的接线方式及励磁涌流等因素的影响,即使满足式(2-1)条件,差动回路中仍回流过一定的不平衡电流 , 越大,差动继电器的动作电流也越大,差动保护灵敏度就越低。因此,要提高变压器纵联差动保护的灵敏度,关键问题是减小或消除不平衡电流的影响(1)用于6300千伏
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