继电保护原理课程设计报告 距离保护

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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25MVA，电压比为110?2?2.5%/38.5kA，Y，d11接线；采用BCH-2型继电器。求纵差动保护的动作电流。已知：38.5kV外部短路的最大三相短路电流为9420A、最小短路电流为8000A。110kV侧电流互感器变比为1000/5,38.5kV侧电流互感器的变比为1500/5；可靠系数取Krel?1.3；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Uk.min?17.5kV。试对变压器进行相关保护的设计。

1.2要完成的内容

求该变压器纵差动保护的动作电流，对该变压器进行相关保护的设计。

2设计课设的内容

2.1设计规程

根据规程规定，变压器一般应装设以下保护：

(1)瓦斯保护。瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕滚动，其猛烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。规程规定：对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。

(2)纵差动保护或电流速断保护。对于容量为6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂用变压器和并列运行的变压器，10000kVA及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断保护用于对于容量为10000kVA以下的变压器，当后备保护的动作时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。对2000kVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。

(3)外部相间短路和接地短路时的后备保护。除了主保护外，变压器还应装设

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相间短路和接地短路时的后备保护。后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电路，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作为变压器内部故障时主保护的后备。

(4)过负荷保护。变压器长期运行时，绕组会因发热而受到损伤。对400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或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状况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。

(5)过励磁保护。当变压器发生过励磁故障时，铁芯的工作磁密升高导致其出现饱和使得铁损增加。铁芯饱和还会使漏磁场加强，漏磁通在穿过铁芯表面和相应结构件中引起的涡流损耗也相应增加。由这些附加损耗引起的温升有可能导致设备绝缘的损坏。由于现代大型变压器的额定工作磁密接近其饱和磁密，使得过励磁故障的后果更加严重。并且，对于变压器组其电压和频率都会大幅度偏离额定值，有可能出现因电机转速偏低而电压接近额定值时由低频产生的过励磁故障。因此，变压器必需要配置专门的过励磁保护。

(6)其他非电量保护。对变压器温度及邮箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行有关变压器的标准要求，专设可作用于信号或动作于跳闸的非电气量保护。

2.2本设计的保护配置

2.2.1主保护配置

瓦斯保护和纵差动保护。2.2.2后备保护配置

低压启动的过电流保护和过负荷保护。

3保护协同及整定计算

3.1主保护的整定计算

3.1.1纵差动保护动作电流的整定计算

(1)躲过外部短路故障时的最大不平衡电流

Iunb.max?(?fza??U?0.1KnpKst)Ik.max

式中：?fza?1?nTA1nT/3nTA2?1-200?(110?38.5)?(3?300)?0.0997

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取?U?5%，Knp?1，Kst?1，Ik.max?9420(A)。

可得：Iunb.max?(0.0997?0.05?0.1)?9420?2352.174(A)则整定电流为：Iset?KrelInub.max?1.3?2352.174.174?3057.8262(A)

'将Iset归算到电流互感器二次侧的数值为Iset?3057.8262?10.193(A)。

300(2)躲过变压器最大的励磁涌流

Iset?KrelK?IN?1.3?1?25000?487.374(A)

3?38.5487.374?1.62458(A)。300(3)躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流

''将Iset归算到电流互感器二次侧的数值为Iset?Iset?KrelIl.max?1.3?25000?487.374(A)

3?38.5487.374?1.62458(A)。300'''将Iset归算到电流互感器二次侧的数值为Iset?取上述3种状况的最大整定电流，则纵差动保护动作电流为Iset?10.193(A)。3.1.2灵敏度校验

纵差动保护的灵敏系数校验式为：Ksen?可知整定的动作电流能满足灵敏度的要求。3.1.3瓦斯保护

该变压器可以采用“轻瓦斯〞，保护的动作值采用气体容积表示。寻常气体的容积的整定范围为250~300cm3。对于容量在10MVA以上变压器多采用250cm3。3.3.4动作时间

变压器的主保护都设定为当测得的数值大于整定值时，主保护能迅速动作即动作时间为零。

Ik.min.r8000?300??2.62?2。综上Iset10.1933

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4.2后备保护的整定计算

4.2.1变压器低电压启动过电流保护的整定计算及校验原则

(1)电流继电器的整定值的计算及校验

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是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

Iset?式中，Krel—可靠系数，取1.3；Kre—返回系数，取0.85~0.95；IN—变压器额定电流。则可得：Iset?KrelINKre1.325000??573.380(A)0.853?38.5经过灵敏度校验可知Ksen?Imax9420?16.43?1.25，=满足灵敏度要求。

Iset573.380(2)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，计算式为

Uset?UL.min

KrelKre式中，UL.min—最低工作电压，一般取0.9UN(UN为变压器的额定电压)；Krel—可靠系数，取1.1~1.2；

Kre—低电压继电器的返回系数，取1.15~1.25。则可得：Uset?0.9?38500?26250(V)

1.1?1.2?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

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Uset?(0.5~0.6)UN

取Uset?0.6UN?0.6?38500?23100(V)综上选择Uset?23100(V)。

低电压继电器的灵敏系数按下式校验

Ksen?UsetUk.min则Ksen?Uset23100=?1.32?1.25，可知满足灵敏度要求。Uk.min175005继电保护电流互感器的选择

该变压器工作于强电系统中则额定二次电流为5A。(1)一次侧电流互感器的选择按额定电压和额定电流选择，即

UN?UNsIal?Imax

则可得：UN?1