继电保护课程设计对变压器进行主保护和后备保护的设计、配置、整定计算和校验

1、电力系统继电保护课程设计电力系统继电保护课程设计专专 业：业： 电气工程及其自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 2009 指导教师：指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学自动化与电气工程学院20122012 年年 7 7 月月 7 7 日日 指导教师评语指导教师评语平时（30）报告（30）修改（40）总成绩电力系统继电保护课程设计报告- 1 -1 设计原始资料1.1 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

2、路电流为 8920(1+50%)=13380A；35kV 侧电流互感器变比为 600/5，66kV 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。3 . 1relK1.2 要完成的内容对变压器进行主保护和后备保护的设计、配置、整定计算和校验。2 分析要设计的课题内容2.1 本设计的保护配置2.1.1 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

3、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

4、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。电力系统继电保护课程设计报告- 2 -2.1.2 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。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。3 变压器短路点选

5、取3.1 保护短路点的选取图 3.1、3.2 所示为变压器短路短路点的确定，图 3.1 为变压器区外短路的情况及其差动保护安装原理图，图 3.2 为变压器区内短路的情况及其差动保护安装原理图。 kIdI保护范围1I2I1I 2I kkIdIk1I2I1I 2I 4 保护的配合及整定计算4.1 BCH2 型继电器主保护的整定计算4.1.1 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：图 3.1 变压器区外短路故障示意图图 3.2 变压器区内短路故障示意图电力系统继电保护课程设计报告- 3 -)(24835315000NAI 6.6kV 侧： )(13156 . 6

6、315000NAI(2) 电流互感器变比。 35kV 侧计算变比及选用变比：52483TA.caln选用5600TAn 6.6kV 侧：(3) 电流互感器二次电流 35kV 侧：)(57. 312024832NAI 6.6kV 侧：)(38. 430013152NAI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)2483531500013156 . 6315000电流互感器接线Y电压互感器变比560051500电力系统继电保护课程设计报告- 4 -二次电流(A)57. 3120248338. 43001315 (4) 线三相短

7、路归算到基本侧的短路电流：)(211. 0153 . 608. 02TX )(384. 0211. 0173. 0X )(211. 0384. 03630008. 0)3(K.maxI 基本侧动作电流：a. 按躲过外部短路条件：)(24629427)05. 005. 01 . 01 (3 . 1OPAIb.按躲过励磁涌流：)(171013153 . 1OPAIc. 按 TA 二次断线条件：)(137810163 . 1OPAI选一次动作电流)(2450OPAI 确定基本侧动作线圈匝数：a. 二次动作电流：)(16. 83002450OP.rAI )(35. 716. 860W.cal匝W选，。

8、)(6d.se匝W匝）( 1b.seWb. 继电器实际动作电流：)(56. 8760OP.rAI确定 35kV 侧平衡线圈及工作线圈匝数：)(6 . 26)57. 3/38. 4(7d.seW.se2nb2bnb.cal匝WWIIW电力系统继电保护课程设计报告- 5 -取，工作线圈。)(3nb.se匝W)(9nw.se匝W计算erf05. 00465. 066 . 236 . 2erf所以不必重算动作电流。4.1.2 动作时间由于是主保护，动作时间 t=0s。4.1.3 灵敏度校验在 6.6kV 侧两相短路最小短路电流为：)(1073)211. 0289. 0(36300232k.minAI归

9、算至 35kV 侧的短路电流为：)(1073373 . 66300k.maxAI35kV 侧流入继电器的电流为：)(5 .1512010733rAI35kV 侧继电器动作电流： )(67. 6960OP.rAI灵敏系数: 258. 267. 62 .172op2op.minsenIIK灵敏度符合要求。4.2 后备保护的整定计算4.2.1 动作值(如动作电流)过电流保护采用三相式接线，且保护应安装在电源侧，保护的动作电流应按躲opI过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即L.maxIL.maxrerelopIKKI电力系统继电保护课程设计报告- 6 -式中，是可靠系数，一般取 1.2；是返回系数

10、。relK3 . 1reK )(7 .1873 . 6732. 1495 .1919803maxL.maxAUPI )(2767 .18785. 025. 1L.maxrerelopAIKKI4.2.2 动作时间动作时间 t=0.5s。4.2.3 灵敏度校验25 . 1op)2(K.minsenIIK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)2(K.maxI短路电流。变压器灵敏度校验：)(15. 0)32. 21 (212*N*N)2(*k.minAZUI)(42366732. 1320151. 03144. 0)2(k.minANNUSI5 . 153. 12764

11、23op)2(K.minsenIIK灵敏度符合要求。5 继电保护设备的选择5.1 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 30 VA12/42/75KVLCWD2-3551000/5A0.2(0.2S)/10P0.2(0.2S)级 30VA；10P 级 50VA40.5/95/185KV电力系统继电保护课程设计报告- 7 -5.2 继电器的选择本设计选用

12、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6 二次展开原理图的绘制6.1 保护测量电路Yd11 接线变压器差动保护的三相原理接线图如图 6.1 所示：IY AIY BIY CIY AIY BIY CIY AIY BIdaIdbIdcIdAIdBIdCIdIdAIdBId

13、CIdId6.2 保护跳闸电路保护跳闸电路如图 6.2 所示。图 6.1 Yd11 接线变压器差动保护的三相原理接线图电力系统继电保护课程设计报告- 8 - U1TAV1TAU2TAW1TAV2TAW2TAU3TAV3TAW3TA1XB2XB3XB4XB5XB6XB7XB8XB9XB10XB11XB1KD1KA2KD3KD2KA3KA4KA路回护保动差路回护保流电过路回护保荷负过 WC1KD2KD3KDKG1KT1KA1KA1KA1KAKMKMII4KSKGKT2KT2KM3KT1KT2KS3KS1KS2KT13XB12XB14XBKM4R4KS保护差动保护瓦斯保护过流保护过负荷跳闸1QF跳闸

14、2QF瓦斯温度过负通风路回号信7 保护的评价差动保护作变压器的主保护，过电流保护作变压器的后备保护。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。过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。图 6.2 保护跳闸电路电力系统继电保护课程设计报告- 9 -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