继电保护原理课程设计报告

1、继电保护原理课程设计报告继电保护原理课程设计报告评语：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 1102 姓 名： 学霸专用 学 号： 指导教师： 任 丽 苗 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月 11日1设计原始题目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侧电流如表1所示。表1供电臂电流归算到27.5kv侧电流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24.628236311

2、2321.4241319874试对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护设计。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做以下完成内容: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；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；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；根据变压器保护原理绘制保护的原理图；对本次课程设计进行总结。2设计的课题内容2.1设计规划与牵引变压器容量计算由题意得，本题采用主变压器非阻抗匹配yn，结线平衡变压器为牵引变电所的主牵引变压器，它是yn，结线平衡变压器取=1的特例，其主

3、要特点是通过副边绕组三角形接线的结构和阻抗的改变，实现将三相对称电压变成二相对称电压，不需要专门进行阻抗匹配，按结构对称性布置绕组，就可以是该变压器达到平衡，所以绕组布置较容易，设计制造方便，为了经济合理的选择变压器容量，计算分为以下步骤:确定计算容量按正常运行的计算条件求出主变压器供应牵引负荷所须的最小容量。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110/27.5kv，采用三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kv测电流表1中已知，即负荷电流变换成变压器绕组的有效电流。根据牵引变压器的三相平衡接线的计算容量公式可知，将363a代入式中得:其中确定校核容量按列车紧密运行的计

4、算条件并充分利用牵引变压器的过负荷能力所计算的容量。 确定安装容量在计算容量和校核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按其系列产品的规格确定牵引变压器台数与容量。根据计算出的计算容量和校核容量，在保证变压器正常寿命的前提下，考虑变压器的过负荷能力，选择两者中的较大者，即校核容量，并按照所采用的备用方式，即固定备用方式，参考牵引变压器的系列产品（额定容量优先数r10系列20000,31500,36000，40000,45000，50000,52000，80000,100000（kva）等），并考虑到地区动力负荷等综合因素，确定牵引变压器安装容量，取牵引变压器安装容量,245000kva。2.2牵引

5、变压器的主保护配置瓦斯保护:既本体保护，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。差动保护: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。2.3变压器

6、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，变压器容量为45mva的变压器。变压器参数计算如下:变压器各侧的额定电流110kv侧:(a)27.5kv侧:(a)选择各侧电流互感器的变比110kv侧:，选择:。27.5kv侧:，选择:。2.4差动保护继电器的整定计算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；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0.055；0.1为电流互感器容许的最大稳态相对误差；非周期分量系数，

7、取1.52，当采用速饱和变流器时，由于非周期分量会使其饱和，抑制不饱和输出，可取为1；是电流互感器同型系数，取1。 故由整定式可得(a)躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为:式中，为可靠系数，取；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)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)。 灵敏度校验27.5kv侧两相短路最小电流为874a，差动保护的灵敏度系数校验式为：式中，为各种运行方式下变压器区内端部故障时流经差动继电器的最

8、小差动电流。灵敏度系数一般不低于2，故不满足灵敏度要求。此时选用制动继电器。制动特性继电器整定值计算选取制动电流,外部故障时，和的制动作用是一样的；内部故障时两者的灵敏度不一样，显然选取故障电流小的一侧作为制动电流时灵敏度高。设穿越电流（有制动电流反应）等于外部最大故障电流，继电器的最大整定电流按最大不平衡电流计算。拐点电流最小动作电流最大制动比故，以上为所选制动特性继电器参数。2.5后备保护的选择与整定计算过电流保护的整定计算: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:可靠系数，取1.21.3；返回系数，取0.850.95；变压器

9、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 。灵敏度校验:即灵敏度不满足要求。故选择低电压启动的过电流保护。低电压启动的过电流保护:过电流保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，灵敏度往往不能满足要求。为此可以采用低电压启动的过电流保护。过电流继电器的整定:采用低电压继电器后，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。 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

10、，一般取；可靠系数，取1.11.2；低电压继电器的返回系数，取0.850.95。 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，原因是发电机在失磁运行时低压母线电压会比较低。电流继电器灵敏度的校验方法与不带低压启动的过电流保护相同。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相金属性短路时，保护安装处感受到的最大残压。要求，当27.5kv侧母线处短路时保护安装处的残压等于零

11、，显然:满足要求，可见用低电压启动的过电流保护可作为后备保护。3原理图绘制3.1纵差动保护原理图图1 三相平衡接线差动保护原理图3.2低电压启动的过电流保护原理图图2低电压启动的过电流保护原理图4总结变压器内部出现故障时，差动与瓦斯保护能否正确反映出来，这与它们的设计原理是密切相关的。主变差动保护是按循环电流原理设计制造的，而瓦斯保护是根据变压器的内部故障时会产生或分解出气体，针对这一点设计制造的。两种保护由于基本原理不一样，因而在作用和保护范围上也有所不同。它们的区别为：差动保护是变压器的主保护，瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护。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：

12、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。瓦斯的保护范围是：变压器内部多相短路； 匝间短路，匝间与铁芯或外皮短路；铁芯故障(发热烧损)；油面下降或漏油；分接开关接触不良或导线焊接不良。另一个区别是差动保护可装在变压器、发电机、分段母线线路上，而瓦斯保护为变压器独有的保护。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。瓦斯保护的优点是:瓦斯保护不仅能反映变压器的油箱和内部各种故障，而且还能反映出差动保护反映不出来的不严重的匝间短路，和任何继电器不能发

13、觉的铁芯故障，及内部进入空气等，因此是灵敏度高、结构简单，且是动作迅速的保护。其缺点是：它不能反映变压器外部故障(套管和引出线)，因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护；瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，比如：地震时就容易造成误动作；如果装置瓦斯电缆时，不能很好处理防油或瓦斯继电器不能很好处理防水的问题，有可能因漏油腐蚀电缆绝缘或漏水造成误动作。差动和瓦斯保护一般是相互配合来完成保护主变任务的。在变压器内部故障时(除不严重的匝间短路)，差动和瓦斯保护都能反映出来。至于哪种保护首先动作还须看故障的性质。参考文献1张宝会，尹项根.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，1