继电保护课程设计

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1、第一章绪论1.1引言在电力系统中广泛地用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备，因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。1.2设计原则及规程根据规程规定，变压器一般应装设下列保护：（1）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，例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等，但像变压器绝缘子闪络等油箱外的故障，瓦斯保护不能反应。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,应装设瓦斯保护。（2）纵差动保护

2、或电流速断保护对于容量为6300kVA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，10000kVA及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断保护用于对于容量为10000kVA以下的变压器，当后备保护的动作时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。对2000kVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。（3）外部相间短路和接地短路时的后备保护（4）过负荷保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，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护

3、。（5）过励磁保护高压侧电压为500kV及以上的变压器，应装设过励磁保护，在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。（6）防雷击保护在配变高压侧装设避雷器，能有效防止高压侧线路落雷时雷电波袭入而损坏配变，工程中常在配变高压侧装设阀型避雷器。当避雷器质量不良，放电不能熄弧时，工频续流使高压跌落式熔断器熔断，熔管自动跌落，可避免因此造成对高压线的路供电影响，减少线路的跳闸率。但在一些情况下不一定要加防雷装置。在受到雷击时，会有一个冲击峰值，在这部分电压经过进线段到达变压器的过程中进线段会降低一部分电压，如果进线段消耗的压降够大，使其到变压器时，变压器能够承受，

4、则不需装避雷装置。是否装避雷装置与进线段的长短有关。（7）其他非电量保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，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保护。1.3 设计原始资料1.3.1 具体题目一台双绕组降压变压器的容量为20MVA，电压比为3522.5%/6.6kV，Yd11接线；采用BCH-2型继电器。求差动保护的动作电流。已知：6.6kV外部短路的最大三相短路电流为8320；35kV侧电流互感器变比为600/5，6.6kV侧电流互感器变比为1500/5；可靠系数取。试对变压器进行相关保护的设计。1.3.2 要完成的内容对变压器进行主保护和后备保护的设计、

5、配置、整定计算和校验。第二章 设计的保护配置2.1 本设计的主保护配置为了满足电力系统稳定性方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。通常变压器的瓦斯保护和纵差动保护构成双重化快速保护。(1) 瓦斯保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，故障点附近的绝缘物和变压器油分解而产生气体，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保护，叫做瓦斯保护。瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器、保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保护，由上开口杯

6、控制，整定值为当瓦斯继电器内上部积聚250300cm3气体时动作，动作后发信号。(2) 纵差动保护电流纵差动保护不但能区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，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保护，差动保护是变压器内部、套管及引出线上发生相间短路的主保护，同时也可以保护单相层间短路和接地短路，不需与其他保护配合，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。为了保证动作的选择性，差动保护动作电流应躲开外部短路电流时的最大不平衡电流。2.2 本设计的后备保护配置变压器的后备保护选择过电流保护和低电压启动的过电流保护以及过负荷保护

7、。低电压启动的过电流保护主要是为了保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保护以及馈线保护的后备保护。变压器的不正常工作包括过负荷运行，对此配置过负荷保护。正常时，变压器不过负荷，电流小于整定值，过负荷保护不动作。当三相负荷对称时，可仅在一相装设过负荷保护。2.3系统对保护的要求振荡 电力设备或线路的保护装置，除预先规定的以外，都不应因系统振荡引起误动作。使用于220kV500kV电网的线路保护，其振荡闭锁应满足如下要求： （1）系统发生全相或非全相振荡，保护装置不应误动作跳闸； （2）系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路如发生各种类型的不对称故障，保护装置应有选择性地动作

8、跳闸，纵联保护仍应快速动作； （3）系统在全相振荡过程中发生三相故障，故障线路的保护装置应可靠动作跳闸，并允许带短延时。第三章 保护的配合及整定计算3.1 BCH2型继电器主保护的整定计算3.1.1 动作值(如动作电流)确定基本侧：(1) 变压器一次额定电流。 35kV侧： 6.6kV侧： (2) 电流互感器变比。 35kV侧计算变比及选用变比：选用 6.6kV侧：(3) 电流互感器二次电流 35kV侧： 6.6kV侧：变压器各侧参数如表4.1。表4.1 变压器各侧参数名 称各 侧 数 值额定电压(kV)356.6额定电流(A)电流互感器接线Y电压互感器变比二次电流(A) (4) 线三相短路归

9、算到基本侧的短路电流： 基本侧动作电流：a. 按躲过外部短路条件：b.按躲过励磁涌流：c. 按TA二次断线条件：选一次动作电流 确定基本侧动作线圈匝数：a. 二次动作电流： 选，。b. 继电器实际动作电流：确定35kV侧平衡线圈及工作线圈匝数：取，工作线圈。计算所以不必重算动作电流。3.1.2 动作时间由于是主保护，动作时间t=0s。3.1.3 灵敏度校验在6.6kV侧两相短路最小短路电流为：归算至35kV侧的短路电流为：35kV侧流入继电器的电流为：35kV侧继电器动作电流： 灵敏系数: 灵敏度符合要求。3.2 后备保护的整定计算3.2.1 动作值(如动作电流)过电流保护采用三相式接线，且保

10、护应安装在电源侧，保护的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即式中，是可靠系数，一般取1.2；是返回系数。 3.2.2 动作时间动作时间t=0.5s。3.2.3 灵敏度校验是最小运行方式下，在灵敏度校验点发生两相短路时，流过保护装置的最小短路电流。变压器灵敏度校验：灵敏度符合要求。第四章 继电保护设备的选择4.1 互感器的选择电流互感器的选择及其参数如表5.1所示。表5.1 电流互感器的选择型号及其参数型 号额定电流比准确级组合二次额定输出额定绝缘水平LZZBW-1052000/5A0.5/、10P10、0.2/10P100.2(0.2S)级30VA；P1级40 VA；P2级3

11、0 VA12/42/75KVLCWD2-3551000/5A0.2(0.2S)/10P0.2(0.2S)级30VA；10P级50VA40.5/95/185KV4.2 继电器的选择本设计选用BCH-2型差动继电器，继电器的选择及其参数如表5.2所示。表5.2 BCH2型继电器相应参数额定电流动作安匝可靠系数整定范围(A)动作时间(s)功率消耗(VA)触点型式5A(50Hz)6045倍动作流1.35;2倍动作流1.2两绕组变压器1.55-12三绕组变压器3-123倍动作电流0.035在额定电压下，平衡绕组(或)合部接入时单相功耗16一动合第五章二次回路原理图及设备选型5.1变压器瓦斯保护原理图5-

12、1瓦斯保护展开式原理图5.2变压器纵差动保护原理图图5-2纵差动保护原理图5.3低电压启动的过电流保护原理图图3低电压启动的过电流保护原理图第六章 结果分析6.1 对主保护的评价差动保护作变压器的主保护。差动保护的保护范围为主变各侧差动TA之间的一次电气部分，即：主变引出线及变压器线圈发生多相短路；单相严重的匝间短路；在大电流接地系统中保护线圈及引出线上的接地故障。差动保护可装在变压器、发电机、分段母线线路上。差动保护的优点是能够迅速有选择地切除保护范围的故障，接线正确调试得当不发生误动。其缺点是对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。6.2 对后备保护的评价过电流保护作变压器的后备保护。过

13、电流保护主要包括短路保护和过载保护两种类型。短路保护的特点是整定电流大、瞬时动作，过载保护的特点是整定电流较小、反时限动作。系统存在故障或异常时，电流异常增大，过流保护在电流大于整定值时动作，自动切除故障设备或将保护设备脱离系统。故过流保护能起到保护设备，将故障设备脱离系统，确保系统运行的安全和稳定。小结通过这四周的课程设计，使我学到很多经验，并且巩固和加深了专业知识面，锻炼了综合及灵活运用所学知识的能力，为以后进一步学习打下了基础。本次课程设计是在理清思路，初步形成设计思路后，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，为证实自己对课题理解的正确性，期间进行

14、了多方面的查找和询问，进一步的巩固了自己的知识、开阔了视野、增张了见识，最后在老师的帮助和审批下，顺利完成了本次设计。通过这次设计，不仅获得相关知识，还加强了独立提出问题，解决问题的能力，初步懂得了电力网络的相互联系，对所学知识有了进一步的提高和掌握，得到了不少的收获和心得，使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。参考文献1 张宝会,尹项根主编.电力系统继电保护.M北京:中国电力出版社,2005.2 崔家佩,孟庆炎,陈永芳等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算. M北京:中国电力出版社,1993.3 于永源,杨绮雯.电力系统分析(第三版). M北京:中国水利水电出版社,2007.4 许建安主编.继电保护整定计算. M北京:中国水利水电出版社,2001.5 吕继绍主编.电力系统继电保护设计原理. M北京:中国水利水电出版社,1986.6 赵良斌.D,yn11联接组配电变压器继电保护特点. J西北建筑工程学院学报,1996,(2)：6669.7 郭立新.电力变压器继电保护设计.西北职教,(9):55.