继电保护课程设计

doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳 建议您优先选择 TXT 或下载源文件到本机 查看 电力系统继电保护课程设计 题目 题目 班级 姓名 学号 指导教师 设计时间 2011 年 3 月 18 号 变电所变压器的保护设计 评语 成绩 目录 1 设计原始资料 3 1 1 具体题目 3 1 2 要完成的内容 3 2 保护方式的确 定 3 2 1 设计规程 3 2 2 本设计的保护配置 4 2 2 1 主保护配置 4 2 2 2 后备保护配置 5 3 保护的配合及整定计算 5 3 1 主保护的整定计算 5 3 1 1 额定值计算 5 3 1 2 基本侧动作电流 6 3 1 3 灵敏度校验 7 3 2 后备保护的 整定计算 7 3 2 1 过电流保护 7 3 2 2 低电压启动的过电流保护 7 3 2 3 辅 助保护 8 4 二次展开原理图的绘制 9 4 1 保护测量电路 9 4 2 保护跳闸电 路 10 5 结论 11 5 1 对主保护的评价 11 5 2 对后备保护的评价 11 参 考文献 12 1 设计原始资料 1 1 具体题目 某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电 牵引变压器类型为 110 27 5kV 三 相平衡接线 两供电臂电流归算到 27 5kV 侧电流如下表所示 表 1 牵 引变电所 供电臂 长度 km 24 6 20 4 端子 平均电流 A 282 240 有效电流 A 363 319 短路电流 A 1023 874 甲 对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护设计 1 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 保护方式的确定 2 1 设计规程 根据规程规定 变压器一般应装设下列保护 1 瓦斯保护 瓦斯保护能够保护变压 器油箱内的各种轻微故障 例如绕组轻微的匝间短路 铁芯烧损 等 但像变压器绝缘子 闪络等油箱外的故障 瓦斯保护不能反应 规程规定对于容量为 800kV A 以上的油浸式 变压器和 400kV A 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 4 过负荷保护 变压器长期过负荷运行时 绕组会因发热而受到损伤 对 400kV A 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情况 装设 过负荷保护 5 过励磁保护 高压侧电压为 500kV 及以上的变压器 应装设过励磁保护 在变压器允许的过励磁范 围内 保护作用于信号 当过励磁超过允许值时 可动作于跳闸 6 其他非电量保护 对变压器温度及油箱内压 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 跳闸的非电量保护 2 2 本设计的保护配置 2 2 1 主保护配置 为了满足电力系统稳定方面的要求 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 电力 变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质 当变压器油箱内故障时 在故障 电流 和故障点电弧的作用下 变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解 产生大量气体 气 体 排出的多少以及排出速度 与变压器故障的严重程度有关 利用这种气体来实现保护的 装 置 称为瓦斯保护 瓦斯保护的主要元件是气体继电器 它安装在油箱和油枕之间的连 接管 道上 如图 1 所示 气体继电器有两个输出触点 一个反应变压器内部的不正常情 况或轻微 故障 称为轻瓦斯 另一个反应变压器的严重故障 称为重瓦斯 轻瓦斯动作于 信号 使运 行人员跳开电压器各侧断路器 气体继电器的大致原理如下 变压器发生轻微 故障时 油箱 内产生的气体较少且速度慢 由于油枕处在油箱的上方 气体沿管道上升 使气体继电器内 的油面下降 当下降到动作门槛时 轻瓦斯动作 发出警告信号 发生严 重故障时 故障点 周围的温度剧增而迅速产生大量的气体 变压器内部压力升高 迫使 变压器油从油箱经过管 道向油枕方向冲去 气体继电器感受到油速达到动作门槛时 重瓦 斯动作 瞬时作用于跳闸 回路 切除变压器 以防事故扩大 2 纵差动保护 电流纵 差动保护不但能正确区分区内外故障 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 本设计中变压器的主保护主要选电流 纵 差动保护 差动保护是变压器内部 套管及引出线上发生短路故障时的主保护 不需与其 它保护配合 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时的最大不平衡电流 2 2 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反时限过负荷保护 低压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 它同时也可以做为变压 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状态包括过负荷运行 对此配 置反时限过负荷保护 3 保护的配合及整定计算 保护的配合及整定计算 3 1 主保护的整定计算 3 1 1 额定 值计算 额定值计算 在变压器的各侧中 二次额定电流最大一侧称为基本侧 本设计选择变压器型号为 SF 10000 110 1 变压器一次侧额定电流 1 110kV 侧 2 27 5kV 侧 2 电流互感器变比 110kV 侧 27 5kV 侧 3 电流互感器二次电流 按下式计算各侧电流互感器的二次额定电流 I2N K con I1N nTA 3 5 式中 Kcon 电流互感器接线系数 星形接 Kcon 1 三角形接线 Kcon 1 110kV 侧 2 27 5kV 侧 变压器低压侧为基本侧 4 低压侧的最大短路电流 3 8 3 1 2 基本侧动作电流 变比差系数 Knp 非周期分量系数 一般取 1 5 2 Kst 同型系数 电流互感器 型号不同 取 1 最大不平衡电流 0 064 0 1 0 1 1 5 1 1023 321 2 A Krel 可靠系数 取 1 3 1 5 Kre 励磁涌流最大倍数 采用加强型速饱和变流器的差动保护 取 1 最大励磁涌流 3 11 Krel 可靠系数 取 1 3 IL max 变压器的最大负荷电流 可取变压 器的额定电流 电流互感器二次回路断线的差电流 3 13 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 Iset 322 A 3 14 3 1 3 灵敏度校验 27 5kV 侧两相短路最小电流为 Ik min 874 A 灵敏度校验 满足灵敏度要求 3 2 后备保护的整定计算 3 2 1 过电流保护 Krel 可靠系数 取 1 2 1 3 Kre 返回系数 取 0 85 0 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 209 95 A Kss 综合负荷的自启动系数 取 Kss 1 5 所以整定电流 灵敏度校验 满足要求 3 2 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 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 1 1 2 Kre 低 电压继电器的返回系数 取 1 15 1 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 则有 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 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 当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时 计算式为 Uset 0 7UN 3 22 对于降压变压器 负荷在低压侧 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 Uset 0 6 27 5 16 5 kV Uset 16 5 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 低电压继电器的灵敏 系数按下式校验 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 满足要求 可见用低电压启动的过电流保护可作为后备保护 3 2 3 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 4 二次展开原理图的绘制 4 1 保护测量电路 轻 斯 瓦 信 号 重 斯 瓦 信 号 图 1 瓦斯保护原理图 IYB IYC Id d d 图 保护原理图 4 2 保护跳闸电路 跳 图 3 低电压启动的过电流保护原理图 5 结论 5 1 对主保护的评价 电流纵差动保护不但能正确区分区内外故障 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 doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳 建议您优先选择 TXT 或下载源文件到本机 查看 电力系统继电保护课程设计 题目 题目 班级 姓名 学号 指导教师 设计时间 2011 年 3 月 18 号 变电所变压器的保护设计 评语 成绩 目录 1 设计原始资料 3 1 1 具体题目 3 1 2 要完成的内容 3 2 保护方式的确 定 3 2 1 设计规程 3 2 2 本设计的保护配置 4 2 2 1 主保护配置 4 2 2 2 后备保护配置 5 3 保护的配合及整定计算 5 3 1 主保护的整定计算 5 3 1 1 额定值计算 5 3 1 2 基本侧动作电流 6 3 1 3 灵敏度校验 7 3 2 后备保护的 整定计算 7 3 2 1 过电流保护 7 3 2 2 低电压启动的过电流保护 7 3 2 3 辅 助保护 8 4 二次展开原理图的绘制 9 4 1 保护测量电路 9 4 2 保护跳闸电 路 10 5 结论 11 5 1 对主保护的评价 11 5 2 对后备保护的评价 11 参 考文献 12 1 设计原始资料 1 1 具体题目 某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电 牵引变压器类型为 110 27 5kV 三 相平衡接线 两供电臂电流归算到 27 5kV 侧电流如下表所示 表 1 牵 引变电所 供电臂 长度 km 24 6 20 4 端子 平均电流 A 282 240 有效电流 A 363 319 短路电流 A 1023 874 甲 对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护设计 1 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 保护方式的确定 2 1 设计规程 根据规程规定 变压器一般应装设下列保护 1 瓦斯保护 瓦斯保护能够保护变压 器油箱内的各种轻微故障 例如绕组轻微的匝间短路 铁芯烧损 等 但像变压器绝缘子 闪络等油箱外的故障 瓦斯保护不能反应 规程规定对于容量为 800kV A 以上的油浸式 变压器和 400kV A 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 4 过负荷保护 变压器长期过负荷运行时 绕组会因发热而受到损伤 对 400kV A 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情况 装设 过负荷保护 5 过励磁保护 高压侧电压为 500kV 及以上的变压器 应装设过励磁保护 在变压器允许的过励磁范 围内 保护作用于信号 当过励磁超过允许值时 可动作于跳闸 6 其他非电量保护 对变压器温度及油箱内压 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 跳闸的非电量保护 2 2 本设计的保护配置 2 2 1 主保护配置 为了满足电力系统稳定方面的要求 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 电力 变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质 当变压器油箱内故障时 在故障 电流 和故障点电弧的作用下 变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解 产生大量气体 气 体 排出的多少以及排出速度 与变压器故障的严重程度有关 利用这种气体来实现保护的 装 置 称为瓦斯保护 瓦斯保护的主要元件是气体继电器 它安装在油箱和油枕之间的连 接管 道上 如图 1 所示 气体继电器有两个输出触点 一个反应变压器内部的不正常情 况或轻微 故障 称为轻瓦斯 另一个反应变压器的严重故障 称为重瓦斯 轻瓦斯动作于 信号 使运 行人员跳开电压器各侧断路器 气体继电器的大致原理如下 变压器发生轻微 故障时 油箱 内产生的气体较少且速度慢 由于油枕处在油箱的上方 气体沿管道上升 使气体继电器内 的油面下降 当下降到动作门槛时 轻瓦斯动作 发出警告信号 发生严 重故障时 故障点 周围的温度剧增而迅速产生大量的气体 变压器内部压力升高 迫使 变压器油从油箱经过管 道向油枕方向冲去 气体继电器感受到油速达到动作门槛时 重瓦 斯动作 瞬时作用于跳闸 回路 切除变压器 以防事故扩大 2 纵差动保护 电流纵 差动保护不但能正确区分区内外故障 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 本设计中变压器的主保护主要选电流 纵 差动保护 差动保护是变压器内部 套管及引出线上发生短路故障时的主保护 不需与其 它保护配合 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时的最大不平衡电流 2 2 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反时限过负荷保护 低压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 它同时也可以做为变压 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状态包括过负荷运行 对此配 置反时限过负荷保护 3 保护的配合及整定计算 保护的配合及整定计算 3 1 主保护的整定计算 3 1 1 额定 值计算 额定值计算 在变压器的各侧中 二次额定电流最大一侧称为基本侧 本设计选择变压器型号为 SF 10000 110 1 变压器一次侧额定电流 1 110kV 侧 2 27 5kV 侧 2 电流互感器变比 110kV 侧 27 5kV 侧 3 电流互感器二次电流 按下式计算各侧电流互感器的二次额定电流 I2N K con I1N nTA 3 5 式中 Kcon 电流互感器接线系数 星形接 Kcon 1 三角形接线 Kcon 1 110kV 侧 2 27 5kV 侧 变压器低压侧为基本侧 4 低压侧的最大短路电流 3 8 3 1 2 基本侧动作电流 变比差系数 Knp 非周期分量系数 一般取 1 5 2 Kst 同型系数 电流互感器 型号不同 取 1 最大不平衡电流 0 064 0 1 0 1 1 5 1 1023 321 2 A Krel 可靠系数 取 1 3 1 5 Kre 励磁涌流最大倍数 采用加强型速饱和变流器的差动保护 取 1 最大励磁涌流 3 11 Krel 可靠系数 取 1 3 IL max 变压器的最大负荷电流 可取变压 器的额定电流 电流互感器二次回路断线的差电流 3 13 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 Iset 322 A 3 14 3 1 3 灵敏度校验 27 5kV 侧两相短路最小电流为 Ik min 874 A 灵敏度校验 满足灵敏度要求 3 2 后备保护的整定计算 3 2 1 过电流保护 Krel 可靠系数 取 1 2 1 3 Kre 返回系数 取 0 85 0 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 209 95 A Kss 综合负荷的自启动系数 取 Kss 1 5 所以整定电流 灵敏度校验 满足要求 3 2 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 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 1 1 2 Kre 低 电压继电器的返回系数 取 1 15 1 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 则有 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