35KV电力变压器继电保护课程设计资料报告材料

1、科技大学信息与电气工程学院课程设计报告目:业:35kV电力变压器继电保护初步设计电气工程与其自动化级:名:号:指导教师:2015年7月1日工厂供电课程设计任务书完成期限：2015年6月29日开始至2015年1月1日题目：35KV电力变压器继电保护初步设计1、设图一S9(S11)-35KV系列配电变压器10.511技ieuw1UQQQ.&«kVA£«MWfttt耗wSttu%»K%1tME()fWTlaskV寓壬舟相丽KtskV沱&(IxWXHInni12»KOOf.2rcK0,73g23IOu!1Mi»40looe14

2、40t.11.0420她MS2440w1400*100&201?A9Sg1.02.IMLQ5401254Cx13»aZ22Q1WCAS»170M0J1J34.#M27Mx1*0，WOO2V0C±5B3口岫0.0Nili.wa100442M!XU4x2420zwc10.53200Q.Q3,啊1230B瞰2A6CM骂；0xJ47Ost315C3000243000.74.201420&蛔藉的xMM)，若2010704«0C288000.77055001晦SMC4职Ox我1。MXK5<B33ODCoelFSW18309邦?7K)X.3780

3、林!KT3506«1眄?IBITM的WxN浦-网m60CC335oxx406000.5B7.S蠢的2.eo$590iox»63R£1060Q477M)Dr5S10&os.ea17一蹈32OCx245Ck331Q1475I12500E07003360«x3380510图二技术参数某线路采用S9(S11)-35KV系列配电变压器是双绕组油浸式变压器，Y/A-11接线，容量为31.5MVA变比为115/10.5。提示：考虑部绕组相问和匝问短路的保护、瓦斯保护、过负荷保护、过励磁保护和直接接地系统外部接地作为主保护。2、设计主要容：1系统概况说明；2变压

4、器保护方案选择；3整定计算；3继电保护二次接线原理图，展开图；4原理图与展开图的详细说明；5各个继电器的选型；6其他后备保护考虑。3、必须完成的图：二次接线原理图和二次展开图4、课程设计报告必须有的容：1课程设计的目的；2课程设计的任务书；3课程设计的原理；4课程设计的设计或计算详单；5展望，总结和心得；6参考文献注意格式要规。目录设计任务书目录一、设计目的与意义1二、继电保护的概述51、继电保护综述52、继电保护装置组成53、继电保护装置根本任务54、对继电保护装置的根本要求6三、任务要求6四、估算计算负荷电流6五、短路电流与其计算61、最小运行方式72、最大运行方式8六、变压器的故障类型和

5、不正常运行状态9七、电力变压器继电保护方案确定9八、瓦斯保护101、瓦斯保护原理图错误！未定义书签。2、瓦斯继电器选型九、定时限过流保护101、原理接线图102、整定计算113、灵敏度校验124、各种继电器选型12十、变压器纵联差动保护121、原理接线图132、整定计算与灵敏度校验133、电流互感器选择与差动继电器选型15十一、变压器过负荷保护161、变压器过负荷保护原理图162、过负荷保护整定计算163、各种继电器选型16十二、变压器过励磁保护161、过励磁公式推导162、过励磁保护工作原理163、过励磁保护原理框图16十三、变压器零序电流保护1.41、保护原理142、保护原理图143、整定

6、原如此.15十四、以上保护接线全图16十五、心得体会17十六、参考文献.18十七、附图191、保护原理接线全图192、二次展开原理图的绘制19一、设计的目的与意义继电保护是保障电力设备安全和防止与限制电力系统长时间大面积停电的最根本、最重要、最有效的技术手段。继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大局部，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数与负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验

7、、对所选择的保护装置进展综合评价。电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。、继电保护的概述1、继电保护综述对电力系统中发生的故障或异常情况进展检测，从而发出报警信号，或直接将故障局部隔离、切除的一种重要措施。2、继电保护装置组成继电保护装置：就是指反响电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置的组成：继电保护一般由三个局部组成：测量局部、逻辑局部和执行局部，其原理结构如如下

8、图所示。故障参娄攵量测量逻辑执行部分部分部分整定值输出信号3、继电保护装置裤佃操电保护装置的原理结构图1发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使非故障局部继续运行。2反响电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员与时处理，或由装置自动进展调整，或将那些继续运行就会引起损坏或开展成为事故的电气设备予以切除。3继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。4、对继电保护装置的根本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性三、任务要求电压等级35/10kV,有甲

9、、乙两个变电所提供电源，均采用单回路电源供电，距离待设计变电所分别为15km和10km,采用LGJ-50架空导线供电，短路容量分别为200MV南250MVA甲、乙两个变电所提供电源的定时限过电流保护动作时限均为2.0s。35kV出线共2回，所接负荷为化工厂。10kV出线共5回，其中3回架空出线，每回输电容量为1200kW2回电缆线路，每回输电容量为1700kW/以一、二级负荷为主，负荷线路长度为10km。35kV单母线分段接线，10kV单母线分段接线。主变压器两台选用型号为S9-6300/35kV,Ynd11接线变压器。最大运行方式为两个电源全投入运行，负荷全投，母线分段断路器合闸；最小运行方

10、式为乙电源停运，电缆停运，分段断路器断开运行。四、估算计算负荷电流,Sn6300=I3Uin335五、短路电流与其计算1、最小运行方式：短路电流计算图等效电路图取基准值：Sd=100MVA,Uc1=37KV,UC2di1003371.56ASd3Uci1d2100310.55.50AX1Sd100Soc0.5200X2X0-Sre20.4151000.44Ure37X3X4Uk00Sd100SN37.51001010063001.19K-1点短路电流-*-X（K1）X1X20.50.440.94lK3）1*Id1空心1.66KAIX（S）0.94K-2点短路电流_*_X（K）X1X20.50.

11、440.94*X(K2)X1X2X30.941.192.13(3)1KI1d2*X八(k2)5.52.132.58KA折算到35KV侧:1d21max1di、,*X(K2)1.562.130.73KA2、最大运行方式:短路电流计算图250MVAO等效电路图取基准值：Sd=100MVA,Uc1=37KV,UC21d1Sd3U1003371.56A35KV1d2Sd3Uc2100310.55.50AX1Sd100Soc2000.510KVSe100X2X0T0.41520.44Ure37X3X4Uk°0Sd100SN7.510010310063001.19X5Sdsoc1002500.4

12、S一100X6X0q0.4100.29Ure2372K-1点短路电流Id1X5X63.92KAK-2点短路电流,(3)|(3)Id2Id2IK2=IK211XiX2X3X5X6X4227.86KA折算到35KV侧:Id21maxIk327.86Kt372.23KA10.5六、变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器故障可分为油箱部和油箱外部两种故障。油箱部故障主要包括变压器绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路和铁芯烧损等。对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外部故障最常见的是绝缘套管

13、引出线上发生相间短路或接地对变压器外壳短路故障，它可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而影响电力系统的正常运行。因此，变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。变压器不正常运行状态有油箱漏油造成的油面降低，由于外部短路故障引起的过电流，变压器油温升高，由于负荷超过额定值引起的过负荷使变压器绕组过热加速绕组绝缘老化甚至引起部故障等。七、电力变压器继电保护方案确定变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反响各种不同故障的可靠、快速、灵敏与提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护。于本设计而言，因为容量关系不采用速断保护，采用瓦斯保护，过电流保护采用定时限过

14、流保护，高压侧电压没有5000KV故不采用励磁保护。具体情况如下：主保护：瓦斯保护以防御变压器部故障和油面降低纵差动保护以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路过励磁保护以防变压器过励磁变压器高压侧零序电流保护以防变压器直接接地系统外部接地短路后备保护：过电流保护以反响变压器外部相间故障、过负荷保护反响由于过负荷而引起的过电流。八、瓦斯保护1、瓦斯保护原理图QK图6-36空压器瓦斯保护原理电路图T电力交房器KG瓦斯魅电器KS信号继电骚KM中向I继电糖QF高任惭路尊悖YR断J烙常防跳用XB连接片R限流电阻2、瓦斯继电器选型轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250300cm3整定，本设计采用280cm

15、3。重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.61.5m/s整定本，本设计采用1m/s。瓦斯继电器选用QJ1-80型。九、定时限过流保护1、原理接线图：当一次电路发生短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器电流型KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可以手动复位。2、整定计算

16、1定时限保护动作电流整定定时限保护动作电流整定原如此：应躲过变压器一次侧的最大工作电流，常取IL.max=1.53I式中，I1NT为变压器的一次额定电流。动作电流为：1N。T1N。TIopKrelKwKreKiIL.max式中IL.max为变压器一次侧的最大工作电流K%为保护装置的可靠系数，对DL型定时限，取1.2；Kw为保护装置的接线系数，对两相两继电器式接线取1,对两相一继电器接线取1.3；0.85;200/5。Kre为电流继电器的返回系数，一般取Ki为电流互感器的变流比，本设计取,1.21103.92,Iop7.4A400.85可选取电流整定围为2.5-10A的DL型电流继电器，并整定为

17、8A。（因为I叩只能为整数。）2定时限保护的时限整定时限整定原如此：应比变压器二次母线各馈出线定时限过流最大的时限大一个时限阶段，即:t1t2tt式中t1在后一级保护的线路首段发生三相短路时，前一级保护的动作时间;t2后一级保护中最长的一个动作时间t前后两级保护装置的时间级差，对定时限过电流保护取0.5S。本设计题目给出电源的定时限过流保护动作时限均为2S,故时限整定为t2=ti-t=2S-0.5S=1.5S。DS-12型时间继电器。3、灵敏度校验灵敏度校验原如此：应以系统在最小运行方式下，变压器二次母线发生两相短路流经一次侧的电流来校验，即：ISp式中1.5.Iop.13-3I嚣在电力系统最

18、小运行方式下，变压器二次母线发生两相短路电流（2）lk220.8662.58Ik（min4五0.634KAkT3710.5Iop1动作电流折算到一次电路的值.Iopki40Iop.1kw81320Ac6341.981.5Spp320满足灵敏系数要求。4、各种继电器选型电流继电器的选择：DL-12电流互感器的选择：LQJ-10信号继电器的选择：DX-30时间继电器的选择：DS-35C中间继电器的选择：DZ-15十、变压器纵联差动保护本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的差动继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。1、原理接线图如图，当变压器正常工作或差动保护区外如：二次母线k-1点短路

19、时，流入KA勺电流，差值很小，KM动作。当在差动保护区如：变压器二次出口k-2点短路时，所以继电器动作，使QFB闸。2、整定计算与灵敏度校验纵联差动保护：计算Ie与电流互感器变比，列表如下：名称各侧数据Y35KV10.5KV额定电流I1eS/J3U1e103.9I2eS;3U2e346.4A变压器接线方式YCT接线方式YCT计算变比kta后I1e/5179.96/5I2e/5346.4/5实选CT变比ni200/5=40400/5=80实际额定电流J311e/404.50A12e/804.33A不平衡电流Iunb确定根本侧根本侧非根本侧1set1unb.max利用实用计算式Iopunb.max

20、KreldO%fGIk.max确定根本侧一次动作电流：1躲过外部故障时的最大不平衡电流式中：Krel一可靠系数，采用1.3;Kst一同型系数，CT型号一样且处于同一情况时取0.5，型号不同时取1,本设计取;10吩电流互感器容许的最大相对误差；U-变压器调压时所产生的相对误差，采用调压百分数的一半，本设计取0.05;fN-继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差，暂无法求出，先采用中间值0.05。代入数据得：IopX(X0.1+0.05+0.05)X2230=2躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流Iset=KrelIe3-10式中：Krel为可靠系数，采用1.3；Ie为变压器

21、额定电流。代入数据得：set3躲过电流互感器二次回路短线时的最大负荷电流setKrelIL.max3-11式中：Krel-可靠系数，采用1.3；IL.max变压器的最大负荷电流；采用变压器的额定电流的倍事故过负荷时最大为150%代入数据得:Iset=A比拟上述1,2，3式的动作电流，取最大值为计算值,即:Iset=A整定为450A确定二次动作电流:IopKD434.85110.872005Kcon一根本侧电流互感器接线系数取1确定BCH-2型差动继电器根本侧35KV侧)各线圈匝数。该继电器在保持Nk/Nk2时其动作安匝为AN060(40)安匝。Nop.calAN。Iop.KD6010.875.

22、52实用匝数取为Nopset6匝。op.seNop.setNd.setNb1.set二次实际动作电流-1op.KDANo60一次实际动作电流:Nop.set10I-KTAIopop.KDKcon4010400A)非根本侧平衡线圈Nb2的计算匝数：I1N(Nb2Nd.set)12N(Nb1Nd.set)Nb2.cal*Nb111NNd.set)Nd.set4.334.5(51)50.77匝，实用匝数取1匝相对误差Nb2.calNb2.setNb2.calNd.set0.770.7770.029fN0.05,结果有效灵敏度校验:Ik".3(.3lK3min2'0373027.37

23、5A200535KV侧继电器动作电流IAN01op.KDNd.setNb2.set6010A差动保护装置的最小灵敏系数为Ksenllmin.KD1op.KD27.375102.73752灵敏度满足要求。3、电流互感器选择与差动继电器选型电流继电器的选择：DL-12电流互感器的选择：LQJ-10信号继电器的选择：DX-17中间继电器的选择：DZ-15卜一、变压器过负荷保护1、变压器过负荷保护原理图TA是电流互感器，KA是电流继电器，当线路的电流大于额定值时，TA输出到KA的电流驱动电流继电器动作，电流继电器触点接通，时间继电器KT得电吸合。当过电流的持续时间长于时间继电器设定的延时以后，延时闭合

24、触点接通，向外输出超负荷信号。相关的执行机构就会作出规定的动作。2、过负荷保护整定计算过负荷保护：其动作电流按躲过变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。保护装置一次侧的动作电流：继电器的动作电流：op(OL)Iop(OL)1.311N.TKi1.3103.940动作时限一般取3、各种继电器选型3.38A1015s。DL-12LQJ-10/160DX-30DS-35C电流继电器的选择:电流互感器的选择：信号继电器的选择：时间继电器的选择：十二、变压器过励磁保护1、过励磁公式推导变压器绕组感应电压为：4.4.44fNSB10,令K1044.44NSKU如此B-2、过励磁保护工作原理BUfNU

25、n一BnUnff*Uc过励磁保护构成原理:3、通过测量过励倍数n来实现的。nTUiAtv,(2fRC)2选择电路参数时让2RC1则：UCEUNnTv2fnRCKn十三、变压器零序电流保护保护原理：对于中性点直接接地变压器，全部采用零序电流保护，有选择性要求时可增加零序方向原件。零序电流取自主变高压侧中性点测。零序电流保护通常采用两段式，I段和相415零序I段配合，II和相邻零序后备段配合。每段设2个时限，短时限动作缩小故障围，长实现动作断开变压器各侧断路器。保护原理图：整定原如此：1.零序一段整定原如此按与相邻元件的零序电流保护I段配合III0.opiKbI0oPKrelI10.OP1为相邻元件的零序电流保护I段动作电流tltott2titto为下级相邻元件零序电流保护配合段的动作时间2.按与相邻元件的零序电流保护后备段配合iiiiiI蝴110.opKrelKbIIH0.OP1为相邻元件的零序电流保护后备段动作电流t3t30.5t4t30.5t3为下级相邻元件零序电流保护配合段的动作时间最大值十四、以上保护原理接线全图A3号图纸1附图1器件名称型号数量瓦斯继电器（KG）QJ1-801电流互感器（TA）LQJ-10/16