电力系统继电保护课程设计1

1、仅供个人参考1设计原始材料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35i2X2.5%/6.6kV, Y, d11 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10536A; 35kV侧电流互感器变比为600/5, 35kV侧电流 互感器变比为1500/5;可靠系数取Krel = 1.3 o试对变压器进行相关保护的设计。1.2 要完成的内容For personal use only in study and research; not for commercial use对变压器进行主保护和后备保护的设计、配置、整

2、定计算和校验。2分析要设计的课题内容(保护方式的确定)2.1 设计规程For personal use only in study and research; not for commercial use根据设计技术规范的规定，针对变压器的各种故障、不正常工作状态和变 压器容量，应装设相应的保护装置。(1)对800kVA以上的油侵式变压器：应装设瓦斯保护做为变压器内部故障 的保护。(2)对于变压器的引出线、套管和内部故障：并联运行、容量为6300kVA及以上，单台运行、容量为10000kVA及以上 的变压器，应装设纵差动保护。并联运行、容量为6300kVA及以下，单台运行、容量为10000kV

3、A及以 下的变压器，应装设电流速断保护。2000kVA及以上的变压器，如果电流速断保 护的灵敏度不能满足要求，应装设纵差动保护。(3)对于由外部相同短路引起的遍野器过电流，应装设过电流保护。如果灵 敏度不能满足要求，可以装设低电压启动的过电流保护。(4)对于一项接地故障，应装设零序电流保护。(5)对于400kVA及以上的变压器，应根据其过负荷的能力，装设过负荷保 护。(6)对于过热应装设温度信号保护。2.2 本设计的保护配置2.2.1 主保护配置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

4、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。2.2.2 后备保护设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

5、负荷对称时，可仅在 一相装设过电流。3.主保护的整定计算3.1 差动保护的动作电流（一）计算变压器各侧的一次及二次电流值（在额定容量下）并选择电 流互感器的变比由于6.6kV侧二次电流大，因此以6.6kV侧为基本侧。表1变压器各侧一、二次电流名称额定电压（kV）356.6额定电流（kA）20000.3 35二 32920000.3 6.6= 1750各侧数值不得用于商业用途电流互感器接线电流互感器变比600/51500/5二次电流(A)3 329120= 4.741750300= 5.83(二)计算差动保护一次动作电流按6.6kV侧(基本侧)计算。(1)按躲过变压器空投和当外部故障切除后电压恢

6、复时，变压器的励磁涌流计算 为(3.1)Idzbh = Kke=1.3M750=2275(A)按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算，变压器6.6kV侧母线故障，在系统最大运行方式下的最大三相短路电流为I'=d=938网 I"' 级)(3.2)(3)(3.3)I dz.bh =Kk Ibp = Kk(Ktx f i U , ；：f)ld.max=1.3 卷 1 )0.1+0.05+0.05) 9389=2441(A)上式中的4 f按0.05计算。按躲过电流互感器二次回路断线计算，即1dz =1.3 1fh.max(3.4)=1.3X 1750=2275 (A)Idz.b

7、h=2441A)(3.5)按上面的三个条件计算纵差动保护的动作电流，并选取最大者，比较可知：选一次动作电流1dz = 2441(A)(3.6)(三)确定继电器基本侧线圈匝数及各线圈接法对于双绕组变压器，平衡线圈I、II分别接入6.6kV及35kV侧计算基本侧继电器动作电流为(3.7)I dz.j.jb.js = (I dz.jb. js K jx)/nLH.jb=2441X1/300=8.13(A)基本侧继电器线圈匝数为g.jb. js二甑二型=7.38(匝)Idz 8.13(3.8)选取 Wg.jb.z=7 匝。确定基本侧线圈之接入匝数为(3.9)(3.10)Wg.jb.z=7=Wph.1.

8、z Wcd.z=16即平衡线圈I取1匝，差动线圈取6匝。（四）非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数计算 对于双绕组变压器I e2.jb一 4.38Wph.fj.js =Wg.jb.zWcd.z=7 - -6 =2.6(®)I e2.fj3.75确定平衡线圈R实用匝数为Wph.2.z=Wph.fj.z=3)(3.11)（计算由于实用匝数与计算匝数不等引起的相对误差）其相对误差计算为f f =Wph.2.jsWph.2.z = 2.6 -3 = _0.0465(3 12)zd Wph.2.js-Wcd.z 2.66因 f <0.05,故不需核算动作电流定植。 1 zd（六）选取短路线

9、圈匝数对于一般变压器差动保护，可选用较多的短路线圈匝数，故取“ C-C'抽头3.2 灵敏度校验计算最小运行方式下6.6kV侧两相短路的最小短路电流为(2)I d .min8760 0.8660.73 0.533二6010(A)折算至35kV侧时二次侧电流为Kin =1082(A)(3.13)(3.14),<3 1082 _(3.15)I d2.min - 600/5 一 .()35kV侧的保护动作电流为I dzAWoWph.2 Wcd60 = 6.67(A)3 6(3.16)MK =!±型=里=2.33 -2(3.17)KmIdz 6.67满足灵敏度要求。4后备保护的整

10、定计算4.1 过电流保护Krel可靠系数，取1.3；Kre返回系数，取0.850.95;IL.-max变压器可能出现的最大负荷电流，取变压器额定电流IN=1315(A)；Kss综合负荷的自启动系数，取 Kss =1.5。灵敏度校验：KsenI k.minI set60102441=2.46 -1.5(4.18)才两足要求。4.2 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，对于开 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。电流继电器的整定：Krel可靠系数，取1.11.2；Kre低电压继电器的返回系数

11、，取1.151.25。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relsetre(4.19)则有I set1750= 2058(A)(4.20)低电压继电器的动作电压按以下条件整定，并取最小值。(1)按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定，Uset(4.21)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(4.22)(4.23)U set=(0.5 0.6)U N当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时，计算式为U set=0.7U N对于降压变压器，负荷在

12、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(3.21)整定，原因是发电机在失磁运行时低压母线电压会比较低。(4.24)低电压继电器Uset=Uset=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保护相同0 的灵敏系数按下式校验UsetsenU k.m i n(4.25)Uk.min 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Ksen> 1.25当27.5kV侧母线处短路时保护安装处的残压等于零，显然:Ksen-UjeL-1.25(4.26)U k.min满足要求，可见用低电压启动的过电

13、流保护可作为后备保5辅助保护辅助保护可以采用过负荷保护。变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而引起损伤。对 400KVA以上的变压 器，当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。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用与信号。对于经常无值班 人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 对多绕组变压器， 过负荷保护应能反应公共绕组和各侧过负荷的情况。6二次展开原理图的绘制6.1 保护测量电路图1电流纵差动保护原理图6.2 保护跳闸电路QF1跳QF1.QF2图2低电压启动的过电流保护原理图7结论7.1 对主保护的评价电流纵差动保护不但能正确区分区内

14、外故障，而且不需要与其它元件的保护 配合，可以无延时的切除区内各种故障，具有明显的独特的优点。其灵敏度高 选 择性好，在变压器保护上运用较为、成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流。 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、保护 的固有原理性矛盾更加突出。7.2 对后备保护的评价后备保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）保护的后备以及在可能的条件下变压器内部故障时主保护的后备， 他与变压器的主保护一起构成变压器的完整保护。过

15、电流保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足要求。采用低电压启动的过电流保护可以提高灵敏度。 但是低电压启动的过电流保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。参考文献1张保会.电力系统继电保护原理M.北京：中国电力出版社，20052吴必信.电力系统继电保护M.北京：中国电力出版社，19983许建安.继电保护整定计算M.北京：中国水利水电出版社，20004王瑞敏.电力系统继电保护M.北京:科学技术出版社，19945王维俭.电力系统继电保护基本原理 M.北京：清华大学出版社，19926熊炳耀，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仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecke