变压器继电保护设计方案

1、变压器继电保护设计方案1. 总降压变电站主结线的确定1.1主结线定义总降压变电站的电气主结线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的电路。1.2 主结线基本要求对电气主结线的基本要求是： 根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性。 电气主结线应具有一定的运用灵活性。 结线简单，运行方便。 在保证安全可靠供电的基础上，力求投资少，年运行费用低。1.3主结线方案确定根据系统电源情况，供电电压有两个方案2 。方案 1：工作电源与备用电源均用 35KV 电压，在这个方案中，工厂总降压变电站采用内桥式接线。方案 2：工作电源采用 35KV 电压，工厂总降压变电站选用一

2、台主变压器，构成线路 - 变压器单元结线，备用电源采用 10KV电压。1.4 主结线特点为了保证一级负荷的正常供电，决定总降压变电站采用单母线分段主结线方式。该主结线的主要特点如下：1. 总降压变电站设一台 5000kVA、35/10 kV 的降压变压器，变压器与 35kV 架空线路结成线路变压器组单元结线。 在变压器高压侧安装少油式断路器， 以便于变电站的控制、运行和维修。2. 总降压变电站的 10kV 侧采用单母线分段接线， 用 10kV 少油式断路器将母线分成两段。3. 主变压器低压侧用少油式断路器接到 10kV 母线的一个分段上； 10 kV 的备用线路也经少油式断路器接到 10kV

3、母线的另一分段上。4. 各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电的可靠性。5. 根据规定，备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投3 所示。入。因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10KV母线的分段断路器在正常时是闭合的。6. 在 10kV 母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置(APD），当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。当主电源发生故障时，变电站的操作电源来自备用电源断路器前的所用电变压器。2. 短路电流的计算为了选择高压电气设备， 整定继电保护， 需要计算总降压变电站的 35KV侧、 10KV 侧母线以及厂区高压配电线路末端 ( 即车间

4、变电站高压侧 ) 的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米， 因此 10KV 母线与 10KV线路末端处的短路电流差别极小，故只计算主变压器高、低电压侧母线两点短路电流。短路电流按正常运行方式计算，计算电路如图图 3 短路电流的计算电路根据计算电路作出的计算短路电流的等值电路如图4 所示。图 4 基本等值电路2.1求各元件电抗 , 用标幺值计算设基准容量 Sd =1000MVA基准电压 Ud1=37KV Ud2=10.5KV系统电抗 X*t已知地区变电站 110KV母线的短路容量： Sk=1918MVA可得 :X *t = Sd Sk标幺值 =实际值 / 基准

5、值： X*t = Sd=Sk*Sk1* ，得： X *t =Sd=1000又因为 X*t =Sk=0.52S k1918地区变电站三绕组变压器的高压中压绕组之间的电抗标幺值：X*T- =U -% S d=10.510003.3100S NT10031.535KV供电线路的电抗标幺值：d1000X * l X 0 LS0.35951.322U d 137LGJ-35 型钢芯铝绞线几何距离1 时的电抗为 0.359/Km2总降压变电站的主变压器电抗标幺值：X*T =u k%Sd=71000100SNT1001452.2 K1点三相短路电流计算 :系统最大运行方式 , 等值电路如图 5。图 5 系统

6、最大运行方式的等值电路短路回路阻抗 :X* k1max = X * t + X * T+ X * l =0.52+ 3.3 +1.3=3.4722按无限大系统计算 , 计算 K1 点三相短路电流标幺值为:I *k1(3) = I * p(3)=I *(3)= I *(3) =1=1 =0.29X * k1max3.47可求的基准电流：I d 1 =Sd=1000=15.6 KA3U d1337从而求的 K1 点三相短路电流的有名值 :I (3)K1 I d1I (3)*k1=15.60.29=4.5KA=冲击电流为 :i (3)shk1 =2.55I=2.554.5=11.48KAK1 点短路

7、容量为 :=Sd=1000=288.18 MVA3.74X * k1max系统最小运行方式等值电路图6图 6 系统最小运行方式等值电路短路回路总阻抗 :X*kmin =0.52+3.3+1.3=5.12三相短路电流标幺值 :I *k1 =1=0.1955.12其他计算结果见表2。表 2K1点三相短路电流计算结果项目I K(3)I (3)i sh(3)Sk(3)(3 )I K(3)I (3)2.55I (3)Sd X k1计算公式I d1 IK 1系统最大运4.511.48288.184.5行方式系统最小运3.057.78195.313.05行方式2.3 K2 点三相短路电流计算(1) 系统最大

8、运行方式下短路回路总阻抗：X*k2max X*b+X*T( )+ X * l + X * T =0.52+3.3/2+1.3+14=17.74=2(2) 系统最小运行方式下短路回路总阻：X*k2min =0.52+3.3+1.3+14=19.12基准电流 :I d2Sd=1000=55KA=3U d 23 * 10.5K2 点三相短路电流计算结果见下表3。表3 K2点三相短路电流计算结果项目I K(3)I(3)i sh(3)Sk( 3)计算公式I d 2 X K 2I K(3)I (3)2.55I (3)Sd X k 2系统最大运行方3.23.28.1657.24式系统最小运行方2.872.8

9、77.3152.30式3. 电气设备的选择工厂总降压变电站的各种高压电气设备，主要指 610 千伏以上的断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器，互感器，电抗器，母线，电缆支持绝缘子及穿墙套管等。这些电气各自的功能和特点不同， 要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵守的原则 3 。电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择，并且按断路情况进行稳定检验。对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、额度电流等选择条件外， 还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验。“按正常运行条件选择， 按短路条件进行校验” ，这是高压电气设备选择的一般原则。3.1 在选择供

10、电系统的高压电气设备时，应进行的选择及校验项目见表四1。表四 选择电气设备时应校验的项目校验项目设电压 /KV遮断容量短路电流校验备名称电流 /A/MVA动稳定热稳定断路器XXXXX负荷开关XXXXX隔离开关XXXX熔断器XXX电流互感器XXXX电压互感器X支柱绝缘子XX套管绝缘子XX母线XXX电缆XXX限流电抗器XXXX注：表中“ X”表示选择及校验项目高压电气的热稳定性校验：I t2tI 2 tiII ttti母 线 及 电 缆 的 热 稳 定 性 校 验 ： SminIt iI：AwtiAkalCw0( al0 )( I w I al )2断路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：

11、I maxI shimaxish电流互感器的力稳定计算：K no2I N1ishimaxish母线的力稳定计算： F1.73210 7 K f i sh1 aF1M10由于跨距在两个以上，所以选择：MW3.2 35KV侧设备，设备名称及型号见表58 。表 5 35KV 侧电气设备设备电 压 互电 流 互名称隔离开关高压断路器感器感器避雷器计算GW2-35GD/60数据SW2-35/10000JDJJ-35LCW-35FZ-35IU = 35KV35KV35KV35KV35KV35KV= 82.48A1000A600A150/5I k（ 3） = 4.5KVSk = 288.18MVA1500M

12、VAi sh = 11.48KV63.4KA50KA21.2KAI 2 t i =I t2* t = 24.8 2 *4142*4 ”95.064.5 2*0.3468 。3.3 10KV侧设备，设备名称及型号见表表 6 10KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）设 备隔离开关电流互感器隔离开关备注名高压断路器SN10-10/60GN8-10T/600LAF10-300/5GN6-10T/600数据0采 用U = 10KV10KV10KV10KV10KVGG-10I =274.9A600A600A300/5A600A高 压i sh=52KA52KA57KA52KA开 关8.16KV柜I

13、2 t i =3.2 2I t2* t2”2”2”*0.34=20.2 *4 ”20 *5(100*0.3)*120 *510KV侧设备，设备名称及型号见表78 。表 7 10KV 馈电线路设备设备名称及型号高压断路器隔离开关电流互感器计算数据SN8-10GN8-10LDC-10/0.5-300/5U10KV10KV10KV10KVI46A600A400A300/5ish8.15KA33KA50KA135 2 0.3I 2 ti3.220.211.624142 5SK57.24MVA200MVA3.4 10KV 母线选择1) 变压器低压侧引出线选择主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流

14、：5000I ca=I ca=274.94 A3 * 10.5母线计算截面：Sec= I ca =274.94=305.49 mm2J ec0.9选用标准截面 650 mm2 的铝母线允许电流 740A大于工作电流 274.94A，满足要求热稳定校验：SminI ti=11.48 * 1000 * 0.342=C87=76.946*50 mm, 满足要求动稳定校验母线采用平放装设 :W =0.167bh2=0.167*0.6*5 2=2.5 cm 2f =1.67ish21.67 * 11.482 *102=9.28*10 -2 kg/cm=25母线最大允许跨度已知：y =700 kg/cm

15、210y w10 7002.5434.25 cmLf9.28 102进线的绝缘子间距离取2 米即可。绝缘子采用 ZNA-10MM破坏负荷 375 公斤，满足要求。2) 10KV母线选择按发热条件选用 440 mm2 铝母线允许电流395A大于计算电流。按上述计算的热稳定最小截面为76.94 mm2 小于 440 mm2 满足要求。动稳定校验母线平放：2W =0.167 bh =0.167 0.4 42=1.07 cm2根据前面计算：求得：10y w107001.07L284.1 cm9.28 10 2fGG-10高压开关柜一般宽距 1m,进线柜最宽为 1.5m，以此上述检验满足动稳定要求。由于

16、采用标准高压开关柜，故不必选择母线支持绝缘子。4. 继电保护的选择与整定4.1 总降压变电站需设计以下继电保护装置（ 1） 主变压器保护（ 2） 备用电源进线保护（ 3） 变电站 10KV母线保护（ 4） 10KV馈电线路保护此外还需设置以下装置：（ 1）备用电源自动投入装置（2）绝缘监察装置4.2 、主变压器保护4.2.1 根据规格 5000KVA变压器设下列保护 ：（1） 瓦斯保护：防御变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作与信号；重瓦斯作用于跳闸。（2） 电流速断保护：防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。（3） 过电流保护： 防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备

17、保护。保护动作于跳闸。（4） 过负荷保护：防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。按具体条件装设。4.2.2 整定计算各个保护的具体整定计算如下：电流速断保护速断保护采用两相不完全星形接法，动作电流应躲过系统最大运行方式时，变压器二次侧三相短路值 5 。即按公式计算： I op1.qh =Kco* I （ 3） Kmax=1.3*3.2=4.16 KA归算到 35KV侧：I op1.qh（ 10）1190 A=416035灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验：Ks I（2 ）klminI op1.qh0.87 * 3050=2.23 2 ，满足要求。=/=119

18、0过电流保护采用三个电流互感器接成全星形结线方式， 以提高保护动作灵敏度， 继电器采用 DJ11 型保护动作电流按躲过变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来整定 5K coI= *mgh* =1.2*3=*82.48=549.33 AI op1wl.maxcoI 30KK rcK rc0.85进入继电器的电流：I opI op=349.33=11.64 A=K TA150/ 5动作时间与 10KV母线保护配合， 10KV馈电线的保护动作时间为 0.5 秒，母线保护动作时间为 1 秒，则变压器过流保护动作时间为：t =1+0.5=1.5 s灵敏度按二次侧母线发生两相短路的条件来校验：K（2 ）sI

19、 2k 2 min=IOP1= 0.87(2.87 * 10 / 35) =2.04 1.5满足要求。0.349附：三段式电流保护接线图保护配置原理接线图课程设计体会通过这次课程设计， 我对设计的方法有了一定的了解， 基本掌握了设计的方法和步骤，掌握控制方案的设计要求， 设备选择的方法， 以及其接线图的绘制方法等。在这次设计中，我主要负责 CAD原理图纸的画制，同时协助其他，在这次设计中，我学到了如何运用专业知识联系实际， 加强了实践， 但在设计中遇到某些方面的知识空白点， 只能翻书或求助， 表明自己的知识功底还是有欠缺， 将会在以后的时间里通过学习与实践相结合的方法来弥补这方面的不足。课程设计是将专业知识进行综合运用的训练， 训练就会有困难， 解决困难就是进步，每走一步我们都是在成长。 首先是思考，遇到问题先思考 “三思而后行”教会了我们这个道理，只有明白了其中的奥妙才能找到问题的本质； 然后是方法，不管是什么问