電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)1

1、僅供個(gè)人參考1設(shè)計(jì)原始材料1.1 具體題目一臺(tái)雙繞組降壓變壓器的容量為 20MVA,電壓比為35i2X2.5%/6.6kV, Y, d11 接線；采用BCH-2型繼電器。求差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流。已知： 6.6kV外部短路 的最大三相短路電流為10536A; 35kV側(cè)電流互感器變比為600/5, 35kV側(cè)電流 互感器變比為1500/5;可靠系數(shù)取Krel = 1.3 o試對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。1.2 要完成的內(nèi)容For personal use only in study and research; not for commercial use對(duì)變壓器進(jìn)行主保護(hù)和后備保護(hù)的設(shè)計(jì)、配置、整

2、定計(jì)算和校驗(yàn)。2分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容(保護(hù)方式的確定)2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程For personal use only in study and research; not for commercial use根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，針對(duì)變壓器的各種故障、不正常工作狀態(tài)和變 壓器容量，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。(1)對(duì)800kVA以上的油侵式變壓器：應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)做為變壓器內(nèi)部故障 的保護(hù)。(2)對(duì)于變壓器的引出線、套管和內(nèi)部故障：并聯(lián)運(yùn)行、容量為6300kVA及以上，單臺(tái)運(yùn)行、容量為10000kVA及以上 的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。并聯(lián)運(yùn)行、容量為6300kVA及以下，單臺(tái)運(yùn)行、容量為10000kV

3、A及以 下的變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。2000kVA及以上的變壓器，如果電流速斷保 護(hù)的靈敏度不能滿足要求，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。(3)對(duì)于由外部相同短路引起的遍野器過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。如果靈 敏度不能滿足要求，可以裝設(shè)低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。(4)對(duì)于一項(xiàng)接地故障，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。(5)對(duì)于400kVA及以上的變壓器，應(yīng)根據(jù)其過(guò)負(fù)荷的能力，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保 護(hù)。(6)對(duì)于過(guò)熱應(yīng)裝設(shè)溫度信號(hào)保護(hù)。2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2.2.1 主保護(hù)配置電流縱差動(dòng)保護(hù)不但能區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件的保護(hù)配合，可以無(wú)延時(shí)的切除區(qū)內(nèi)各種故障， 具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中變壓器主保護(hù) 主要選電流縱

4、差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)是變壓器內(nèi)部、套管及引出線上發(fā)生相間短路 的主保護(hù)，同時(shí)也可以保護(hù)單相層間短路和接地短路，不需與其他保護(hù)配合，可無(wú)延時(shí)的切斷內(nèi)部短路，動(dòng)作于變壓器高低壓兩側(cè)斷路器跳閘。 為了保證動(dòng)作的 選擇性，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開外部短路電流時(shí)的最大不平衡電流。2.2.2 后備保護(hù)設(shè)置變壓器的后備保護(hù)選擇過(guò)電流保護(hù)和低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)以及過(guò)負(fù)荷 保護(hù)。低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)主要是為了保護(hù)外部短路引起的變壓器過(guò)電流，同時(shí)也可以作為變壓器差動(dòng)保護(hù)以及饋線保護(hù)的后備保護(hù)。變壓器的不正常工作包括過(guò)負(fù)荷運(yùn)行， 對(duì)此配置過(guò)負(fù)荷保護(hù)。正常時(shí)，變壓 器不過(guò)負(fù)荷，電流小于整定值，過(guò)負(fù)荷保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)三相

5、負(fù)荷對(duì)稱時(shí)，可僅在 一相裝設(shè)過(guò)電流。3.主保護(hù)的整定計(jì)算3.1 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流（一）計(jì)算變壓器各側(cè)的一次及二次電流值（在額定容量下）并選擇電 流互感器的變比由于6.6kV側(cè)二次電流大，因此以6.6kV側(cè)為基本側(cè)。表1變壓器各側(cè)一、二次電流名稱額定電壓（kV）356.6額定電流（kA）20000.3 35二 32920000.3 6.6= 1750各側(cè)數(shù)值不得用于商業(yè)用途電流互感器接線電流互感器變比600/51500/5二次電流(A)3 329120= 4.741750300= 5.83(二)計(jì)算差動(dòng)保護(hù)一次動(dòng)作電流按6.6kV側(cè)(基本側(cè))計(jì)算。(1)按躲過(guò)變壓器空投和當(dāng)外部故障切除后電壓恢

6、復(fù)時(shí)，變壓器的勵(lì)磁涌流計(jì)算 為(3.1)Idzbh = Kke=1.3M750=2275(A)按躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流計(jì)算，變壓器6.6kV側(cè)母線故障，在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的最大三相短路電流為I'=d=938網(wǎng) I"' 級(jí))(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計(jì)算。按躲過(guò)電流互感器二次回路斷線計(jì)算，即1dz =1.3 1fh.max(3.4)=1.3X 1750=2275 (A)Idz.b

7、h=2441A)(3.5)按上面的三個(gè)條件計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選取最大者，比較可知：選一次動(dòng)作電流1dz = 2441(A)(3.6)(三)確定繼電器基本側(cè)線圈匝數(shù)及各線圈接法對(duì)于雙繞組變壓器，平衡線圈I、II分別接入6.6kV及35kV側(cè)計(jì)算基本側(cè)繼電器動(dòng)作電流為(3.7)I dz.j.jb.js = (I dz.jb. js K jx)/nLH.jb=2441X1/300=8.13(A)基本側(cè)繼電器線圈匝數(shù)為g.jb. js二甑二型=7.38(匝)Idz 8.13(3.8)選取 Wg.jb.z=7 匝。確定基本側(cè)線圈之接入匝數(shù)為(3.9)(3.10)Wg.jb.z=7=Wph.1.

8、z Wcd.z=16即平衡線圈I取1匝，差動(dòng)線圈取6匝。（四）非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)和平衡線圈匝數(shù)計(jì)算 對(duì)于雙繞組變壓器I e2.jb一 4.38Wph.fj.js =Wg.jb.zWcd.z=7 - -6 =2.6(®)I e2.fj3.75確定平衡線圈R實(shí)用匝數(shù)為Wph.2.z=Wph.fj.z=3)(3.11)（計(jì)算由于實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等引起的相對(duì)誤差）其相對(duì)誤差計(jì)算為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,故不需核算動(dòng)作電流定植。 1 zd（六）選取短路線

9、圈匝數(shù)對(duì)于一般變壓器差動(dòng)保護(hù)，可選用較多的短路線圈匝數(shù)，故取“ C-C'抽頭3.2 靈敏度校驗(yàn)計(jì)算最小運(yùn)行方式下6.6kV側(cè)兩相短路的最小短路電流為(2)I d .min8760 0.8660.73 0.533二6010(A)折算至35kV側(cè)時(shí)二次側(cè)電流為Kin =1082(A)(3.13)(3.14),<3 1082 _(3.15)I d2.min - 600/5 一 .()35kV側(cè)的保護(hù)動(dòng)作電流為I dzAWoWph.2 Wcd60 = 6.67(A)3 6(3.16)MK =!±型=里=2.33 -2(3.17)KmIdz 6.67滿足靈敏度要求。4后備保護(hù)的整

10、定計(jì)算4.1 過(guò)電流保護(hù)Krel可靠系數(shù)，取1.3；Kre返回系數(shù)，取0.850.95;IL.-max變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，取變壓器額定電流IN=1315(A)；Kss綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)，取 Kss =1.5。靈敏度校驗(yàn)：KsenI k.minI set60102441=2.46 -1.5(4.18)才兩足要求。4.2 低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定， 啟動(dòng)電流比較大，對(duì)于開 壓變壓器或容量較大的降壓變壓器， 靈敏度往往不能滿足要求。為此可以采用低 電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。電流繼電器的整定：Krel可靠系數(shù)，取1.11.2；Kre低電壓繼電器的返回系數(shù)

11、，取1.151.25。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器 切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整 定，即relsetre(4.19)則有I set1750= 2058(A)(4.20)低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按以下條件整定，并取最小值。(1)按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定，Uset(4.21)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定：當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器低壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為(4.22)(4.23)U set=(0.5 0.6)U N當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器高壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為U set=0.7U N對(duì)于降壓變壓器，負(fù)荷在

12、低壓側(cè)，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)高壓側(cè)電壓比低壓側(cè)高了一個(gè)變壓器壓降(標(biāo)幺值)。所以高壓側(cè)取值比較高，但仍按式(3.21)整定，原因是發(fā)電機(jī)在失磁運(yùn)行時(shí)低壓母線電壓會(huì)比較低。(4.24)低電壓繼電器Uset=Uset=3.96 (kV)電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)相同0 的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn)UsetsenU k.m i n(4.25)Uk.min 靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處感受到的最大殘壓。要求Ksen> 1.25當(dāng)27.5kV側(cè)母線處短路時(shí)保護(hù)安裝處的殘壓等于零，顯然:Ksen-UjeL-1.25(4.26)U k.min滿足要求，可見用低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電

13、流保護(hù)可作為后備保5輔助保護(hù)輔助保護(hù)可以采用過(guò)負(fù)荷保護(hù)。變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因發(fā)熱而引起損傷。對(duì) 400KVA以上的變壓 器，當(dāng)單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)， 應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，并延時(shí)作用與信號(hào)。對(duì)于經(jīng)常無(wú)值班 人員的變電所，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷或跳閘。 對(duì)多繞組變壓器， 過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共繞組和各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。6二次展開原理圖的繪制6.1 保護(hù)測(cè)量電路圖1電流縱差動(dòng)保護(hù)原理圖6.2 保護(hù)跳閘電路QF1跳QF1.QF2圖2低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)原理圖7結(jié)論7.1 對(duì)主保護(hù)的評(píng)價(jià)電流縱差動(dòng)保護(hù)不但能正確區(qū)分區(qū)內(nèi)

14、外故障，而且不需要與其它元件的保護(hù) 配合，可以無(wú)延時(shí)的切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有明顯的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其靈敏度高 選 擇性好，在變壓器保護(hù)上運(yùn)用較為、成功。但是變壓器縱差保護(hù)一直存在勵(lì)磁涌流。 難以鑒定的問(wèn)題，雖然已經(jīng)有幾種 較為有效的閉鎖方案，又因?yàn)槌邏狠旊娋€路長(zhǎng)度的增加、 靜止無(wú)功補(bǔ)償容量的 增大以及變壓器硅鋼片工藝的改進(jìn) 磁化特性的改善等因素，變壓器縱差、保護(hù) 的固有原理性矛盾更加突出。7.2 對(duì)后備保護(hù)的評(píng)價(jià)后備保護(hù)可以防止由外部故障引起的的變壓器繞組過(guò)電流，并作為相鄰元件（母線或線路）保護(hù)的后備以及在可能的條件下變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備， 他與變壓器的主保護(hù)一起構(gòu)成變壓器的完整保護(hù)。過(guò)

15、電流保護(hù)按躲過(guò)可能出現(xiàn)最 大負(fù)荷電流來(lái)整定，啟動(dòng)電流比較大，對(duì)于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器靈敏度往往不能滿足要求。采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)可以提高靈敏度。 但是低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)中有可能由于電壓互感器回路發(fā)生斷線，低壓繼電器將會(huì)誤動(dòng)作，因此在實(shí)際裝置中還要配置電壓回路斷線閉鎖功能。參考文獻(xiàn)1張保會(huì).電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京：中國(guó)電力出版社，20052吳必信.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)M.北京：中國(guó)電力出版社，19983許建安.繼電保護(hù)整定計(jì)算M.北京：中國(guó)水利水電出版社，20004王瑞敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)M.北京:科學(xué)技術(shù)出版社，19945王維儉.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本原理 M.北京：清華大學(xué)出版社，19926熊炳耀，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算M. 北京：中國(guó)電力出版社,1993僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)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