继电保护课课程设计-某变电所变压器保护设计.docx

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1、继电保护课课程设计-某变电所变压器保护设计继电爱护课课程设计-某变电所变压器爱护设计 本文关键词：变电所，变压器，课程设计，继电爱护，爱护继电爱护课课程设计-某变电所变压器爱护设计 本文简介：学号0814147电力系统继电爱护课程设计（2022级本科）题目：某变电所变压器爱护设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：白赞章指导老师：赵玲霞职称：助教完成日期：2022年12月16日课程设计任务书学生姓名白赞章学号0814202专业方向电气工程及其自动化班级08继电爱护课课程设计-某变电所变压器爱护设计 本文内容：学号0814147电力系统继电爱护课程设计（2022级本科

2、）题目：某变电所变压器爱护设计系（部）院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：白赞章指导老师：赵玲霞职称：助教完成日期：2022年12月16日课程设计任务书学生姓名白赞章学号0814202专业方向电气工程及其自动化班级08（1）班题目名称某变电所变压器爱护设计一、设计内容即技术要求：1确定变压器的爱护方案；2依据原始资料进行爱护的整定计算；3设计出变压器爱护的绽开式原理图（包括设备表）。二、课程设计说明书撰写要求：1说明书要求书写规范，条理分明，表达精确；2设计书内容包括：技术方案的论证、相关量的定量计算、最终成果；3设计书要求：分析论证简洁明白，计算精确无误；4绘图要求：用标

3、准电气符号绘图、比例合适、清楚美观；5完成设计说明书（包括封面、书目、设计任务书、设计思路、继电器爱护回路绽开式原理图、所用器件型号、总结体会、参考文献）。三、设计进度第一周星期一上午熟识论文题目、设计任务及背景资料星期一下午查阅相关文献资料星期二至星期五分析资料，确定变压器爱护装置配置方案其次周星期一至星期二完成设计说明书星期三至星期四绘出变压器回路绽开式原理图星期五答辩四、参考文献原始资料：一台双绕组降压变压器，容量为30MVA，电压比为11022.5%/6.6KV,Yd11接线，,归算到平均电压6.6KV的系统最大阻抗和最小阻抗分别为0.4和0.2。3KV侧最大负荷电流为1KA。已知：1

4、10KV侧电流互感器变比为300/5,6.6KV侧电流互感器变比为3000/5。书目1前言11.1引言11.2设计原则及规程11.3设计原始资料12设计的爱护配置22.1本设计主爱护配置22.2本设计的后备爱护配置23爱护的协作及整定计算33.1主爱护的整定计算33.1.1额定值计算33.1.2动作电流整定43.1.3灵敏度校验43.2后备爱护的整定计算53.2.1过电流爱护53.2.2低电压启动的过电流爱护64结果分析64.3对主爱护的评价74.4对后备爱护的评价75二次回路绽开式原理图75.1爱护测量电路85.2爱护跳闸电路86设计总结体会97参考文献101前言1.1引言在电力系统中广泛地

5、用变压器来上升或降低电压。变压器是电力系统不行缺少的重要电气设备。它的故障将对供电牢靠性和系统平安运行带来严峻的影响，同时大容量的电力变压器也是非常珍贵的设备，因此应依据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作牢靠的继电爱护装置。1.2设计原则及规程依据规程规定，变压器一般应装设下列爱护：（1）瓦斯爱护瓦斯爱护能够爱护变压器油箱内的各种稍微故障，例如绕组稍微的匝间短路、铁芯烧损等，但像变压器绝缘子闪络等油箱外的故障，瓦斯爱护不能反应。规程规定对于容量为800kVA以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器,应装设瓦斯爱护。（2）纵差动爱护或电流速断爱护对于容量为6300kVA

6、及以上的变压器，以及发电厂厂用变压器和并列运行的变压器，10100kVA及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动爱护。电流速断爱护用于对于容量为10100kVA以下的变压器，当后备爱护的动作时限大于0.5s时，应装设电流速断爱护。对2000kVA以上的变压器，当电流速断爱护的灵敏性不能满意要求时，也应装设纵差动爱护。（3）外部相间短路和接地短路时的后备爱护（4）过负荷爱护变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。对400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或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状况，装设过负荷爱护。（5）过励磁爱护高压侧电压为500k

7、V及以上的变压器，应装设过励磁爱护，在变压器允许的过励磁范围内，爱护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。（6）其他非电量爱护对变压器温度及油箱内压力上升和冷却系统故障，应按现行有关变压器的标准要求，专设可作用于信号或动作于跳闸的非电量爱护。1.3设计原始资料1.3.1设计题目一台双绕组降压变压器，容量为30MVA，电压比为11022.5%/6.6KV,Yd11接线，,归算到平均电压6.6KV的系统最大阻抗和最小阻抗分别为0.4和0.2。3KV侧最大负荷电流为1KA。已知：110KV侧电流互感器变比为300/5,6.6KV侧电流互感器变比为3000/5。1.3.2设计内容及要求1.确

8、定变压器的而爱护方案；2.依据原始资料进行爱护的整定计算；3.设计出变压器爱护的绽开式原理图（包括设备表）2本设计的爱护配置2.1主爱护配置为了满意电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求爱护装置快速切除故障。依据规程，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）瓦斯爱护电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油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速度，与变压器故障的严峻程度有关。利用这种气体来实现爱护的装置，称为瓦斯爱护。瓦斯爱护的主要元件是气体继电器，它安装在油箱和油枕之

9、间的连接管道上。气体继电器有两个输出触点：一个反应变压器内部的不正常状况或稍微故障，称为轻瓦斯；另一个反应变压器的严峻故障，称为重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，使运行人员跳开电压器各侧断路器。气体继电器的大致原理如下：变压器发生稍微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在油箱的上方，气体沿管道上升，使气体继电器内的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。发生严峻故障时，故障点四周的温度剧增而快速产生大量的气体，变压器内部压力上升，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲去，气体继电器感受到油速达到动作门槛时，重瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。瓦斯爱护原

10、理图如下图爱护回路绽开图所示。（2）纵差动爱护电流纵差动爱护不但能正确区分区内外故障，而且不须要与其它元件的爱护协作，可以无延时的切除区内各种故障，具有明显的独特的优点。本设计中变压器的主爱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短路故障时的主爱护，不需与其它爱护协作，可无延时的切断内部短路，动作于变压器凹凸压两侧断路器跳闸。为了保证动作的选择性，差动爱护动作电流应躲开外部短路时的最大不平衡电流。双绕组三相变压器纵差动爱护原理图如下图爱护回路绽开式原理图所示。2.2后备爱护配置变压器的后备爱护选择过电流爱护和低电压启动的过电流爱护相互协作。低压过电流爱护主要是为了爱护外

11、部短路引起的变压器过电流，它同时也可以做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状态包括过负荷运行，对此配置反时限过负荷爱护。3爱护的协作及整定计算3.1主爱护的整定计算3.1.1额定值计算1.在变压器的各侧中，二次回路中额定电流最大一侧称为基本侧，变压器一、二次回路额定计算值如下表3-1所示：表3-1变压器一、二次回路电流计算值数值名称各侧数值（A）110kV侧6.6kV侧变压器一次额定电流（A）电流互感器接线方式Y选择电流互感器一次电流计算值（A）2624.4电流互感器标准变比（）300/5=603000/5=600二次回路额定电流（A）表3-1中按下式计算各侧电流互感器

12、的二次额定电流式中为电流互感器接线系数，星形接=1；三角形接线=。由表3-1可以得出6.6KV侧的二次回路电流较大，因此确定3.3KV侧为基本侧。3.1.2纵差动爱护动作电流整定（1）按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流条件，有此处为牢靠系数，由已知条件可知为1.3；应取最大运行方式下，6.6kV侧母线上三相短路电流，因此，,其中=0.152（）故=18750（A）是由于电流互感器计算变比和实际变比不一样引起的相对误差=0.037是由变压器分接头变更引起的相对误差，一般取为调整范围的一半，则=0.05；为非周期重量系数，由于采纳BCH-2型继电器，故取为1；为电流互感器同型系数，这里取1。将上

13、述取值均带入上式，可得=1.3（0.037+0.05+0.111）18750=4558（A）（2）按躲过励磁涌流条件，有=1.312624.4=3412（A）式中，为励磁电流的最大倍数，由于选取BCH-2型继电器，故取1。（3）按躲过电流互感器二次回路断线的条件，有=1.31010=1300（A）以第一条件为最大，故取=4558（A）3.1.3灵敏度校验3.3kV侧两相短路最小电流为=11956（A）灵敏度校验：即2，满意灵敏度要求。3.2后备爱护的整定计算3.2.1过电流爱护（1）整定值计算对于降压变压器，考虑电动机自启动时的最大电流整定条件为按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即式中

14、：牢靠系数，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(一般取变压器额定电流)；综合负荷的自启动系数，取1.5。所以整定电流（A）（2）灵敏度校验：即1.5，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出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。为此可以采纳低电压启动的过电流爱护。电流继电器的整定：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出现的最大负荷，而是按大于变压器的额定电流整定，即低电压继电器的动作电压按以下条件整定，并取最小值。（1

15、）按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定，式中：最低工作电压，一般取；牢靠系数，取1.11.2；低电压继电器的返回系数，取0.850.95。（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，计算式为当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时，计算式为对于降压变压器，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，但仍按式整定，缘由是发电机在失磁运行时低压母线电压会比较低。故=0.66.6=3.96(kV)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其中，灵敏度校验点发生三

16、相金属性短路时，爱护安装处感受到的最大残压。要求1.25，当6.6kV侧母线处短路时爱护安装处的残压等于零，明显：1.25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。4结果分析4.1对主爱护的评价电流纵差动爱护不但能正确区分区内外故障，而且不须要与其它元件的爱护协作，可以无延时的切除区内各种故障，具有明显的独特的优点。其灵敏度高选择性好，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，又因为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

17、更加突出。4.2对后备爱护的评价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出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线，低压继电器将会误动作，因此在实际装置中还要配置电压回路断线闭锁功能。5二次回路绽开式原理图及设备选型5.1变压器瓦斯爱护原理图图1瓦斯爱护绽开式原理图5.2变压器

18、纵差动爱护原理图图2纵差动爱护原理图5.3低电压启动的过电流爱护原理图图3低电压启动的过电流爱护原理图5.4设备选型如下表设备名称型号备注高压电流互感器LQJ-110高压电流互感器LMZJ1-6.6瓦斯继电器(KG)信号继电器(KS)DXM-2A中间继电器(KOM)DZ-30B过电流继电器DL-24C低电压继电器DY-28C/160差动继电器BCH-25总结体会本次课程设计是在自己理清思路，初步形成设计思路后，对课题便有了更深一层次的理解和体会，在同组成员的共同商讨下，进行多方面的选材和总结。在列出大纲和初步完成稿件之后，为证明自己对课题理解的正确性，期间进行了多方面的查找和询问，进一步的巩固

19、了自己的学问、开阔了视野、增张了见识，最终在指导老师的帮助和审批下，顺当完成了本次设计。通过这次设计，不仅初步懂得了电力网络的相互联系，在获得学问之余，还加强了个人的单独工作实力，对所学学问有了进一步的提高和驾驭，得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人实力和工作有所提高。参考文献1贺家李，宋从矩.电力系统继电爱护原理.北京:中国电力出版社，110142张保会，尹项根.电力系统继电爱护.北京:中国电力出版社，110143吕继绍，电力系统继电爱护设计原理.水利水电出版社4电力系统设计手册（下）第12页电力系统继电爱护课程设计成果评定表姓名张庆飞学号0814147专业班级电气工程08及1

20、班课程设计题目：某变压所变压器爱护设计课程设计答辩或质疑记录：成果评定依据：评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（10分）2.设计方案可行性、创新性（20分）3.设计结果（方案论证、整定计算、二次绽开图）（30分）4.平常成果（看法仔细、遵守纪律）（10分）5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）6.答辩（20分）总分最终评定成果（以优、良、中、及格、不及格评定）指导老师签字：*年*月*日第22页 共22页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页