繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 電氣094 　　?</p><p>　　姓 名： 　 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 　 </p><

2、p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 7月 7日</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)原始資料</b></p><p><b>　　1.1 具體題目</b></p><p>　　一臺(tái)雙繞組牽引變壓器的容量為25MVA，電壓比110±2

3、×2.5%/27.5kV，Yd11接線；已知：27.5kV外部短路的最大短路電流為2924A、最小短路電流為2000A，110kV側(cè)電流互感器變比為300/5，27.5kV側(cè)電流互感器變比為900/5；可靠系數(shù)取=1.3 \* MERGEFORMAT 。試對(duì)牽引變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2 要完成的內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容是對(duì)變

4、壓器進(jìn)行主保護(hù)和后備保護(hù)的選擇，并根據(jù)給定的原始資料對(duì)所選擇的各種保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。使之最終達(dá)到變壓器在任何故障下都能迅速的切斷故障，快速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程</b></p><p>　　電網(wǎng)、變壓器等對(duì)繼電保護(hù)的基本要求是可靠性、選擇性、快速性、靈敏性?？煽啃约?/p>

5、對(duì)繼電保護(hù)最基本的性能要求。選擇性，是指在對(duì)電網(wǎng)影響可能最小的地方，實(shí)現(xiàn)斷路器的控制操作，以終止故障或電網(wǎng)事故的發(fā)展。對(duì)于速動(dòng)性，是指繼電保護(hù)應(yīng)以允許的可能最快的速度動(dòng)作于斷路器跳閘，以斷開故障或終止異常狀態(tài)的發(fā)展。對(duì)于靈敏性，是指繼電保護(hù)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)定要求動(dòng)作的故障和異常狀態(tài)能夠可靠動(dòng)作的能力。</p><p>　　2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置</p><p>　　2.2.1 主保護(hù)配置<

6、/p><p>　　由于變壓器的瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)變壓器油箱外部套管和引出線上的故障 ，故還需增加差動(dòng)保護(hù)，以保護(hù)套管以及引出線上的故障，同時(shí)差動(dòng)保護(hù)也可以保護(hù)單相層間短路和接地短路。其原理接線圖如圖1所示。</p><p>　　正常運(yùn)行或保護(hù)范圍外部短路時(shí)，如圖1(a)所示，，，流入差動(dòng)繼電器的電流為，繼電器不動(dòng)作。</p><p>　　保護(hù)范圍內(nèi)部短路時(shí)，如圖1(b)所

7、示，流過(guò)繼電器的電流（在變壓器副邊沒(méi)有電源的情況下，，），數(shù)值很大，繼電器動(dòng)作。</p><p>　?。╝） 正常運(yùn)行或外部短路時(shí) （b） 內(nèi)部短路時(shí) </p><p>　　圖1 變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖</p><p>　　2.2.2 后備保護(hù)的配置</p><p>　　后備保護(hù)是為了防止有外部故障引起的變壓

8、器繞組過(guò)電流，并作為相鄰原件保護(hù)的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。雙繞組變壓器，后備保護(hù)應(yīng)裝在主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護(hù)可帶一段或兩端時(shí)限，以較短的時(shí)限縮小事</p><p>　　故影響范圍，跳母聯(lián)或分段斷路器。</p><p>　　3 變壓器短路點(diǎn)選取</p><p>　　在進(jìn)行整定保護(hù)及計(jì)算時(shí)，往往要考慮短路點(diǎn)的位置，在本題中，短路點(diǎn)

9、的選擇如圖1所示。</p><p>　　4 保護(hù)的配合及整定計(jì)算</p><p>　　4.1 主保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.1.1 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定及校驗(yàn)原則</p><p>　　(1) 躲過(guò)外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為：</p><p><b>　　(4.1)</b&g

10、t;</p><p>　　式中,—可靠系數(shù)，取1.3。</p><p>　　—外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。</p><p>　　—包括電流互感器和變壓器變比不完全匹配產(chǎn)生的最大不平衡電流和互感器傳遍誤差引起的最大不平衡電流。 </p><p><b>　　(4.2)</b></p

11、><p>　　式中,—外部短路故障時(shí)最大短路電流；</p><p>　　—由于電流互感器計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的相對(duì)誤差，Yd11接線三相變壓器的計(jì)算式為；</p><p>　　—由變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差；</p><p>　　—電流互感器同型系數(shù)，取為1；</p><p>　　—非周期分量系數(shù),可取為1。&

12、lt;/p><p>　　(2) 躲過(guò)變壓器最大的勵(lì)磁涌流，整定式為：</p><p><b>　　(4.3)</b></p><p>　　式中,—可靠系數(shù)，?。?lt;/p><p>　　—變壓器的額定電流；</p><p>　　—?jiǎng)?lì)磁涌流的最大倍數(shù)，取4～8。對(duì)于速飽和變壓器取1。</p>

13、<p>　　(3) 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流：</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　式中,—可靠系數(shù)，取1.3；</p><p>　　—變壓器的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無(wú)法確定時(shí)，可用變壓器的額定電流。</p><p>　　按上面三個(gè)條件計(jì)算縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，

14、并選取最大者。</p><p>　　(4) 校驗(yàn)原則：</p><p>　　縱差保護(hù)校驗(yàn)公式為 (4.5)</p><p>　　在實(shí)際中一般不低于2。</p><p>　　4.1.2 計(jì)算基本項(xiàng)</p><p><b>　　變

15、壓器額定電流</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　電流互感器變比</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　電流互感器二次側(cè)電流</p><p><b>　　，<

16、;/b></p><p><b>　　最大負(fù)載電流</b></p><p><b>　　動(dòng)作電流：</b></p><p>　　(1) 按躲過(guò)外部最大電流計(jì)算</p><p>　　由題中條件可知：,,,，得</p><p>　　(2) 按躲過(guò)變壓器最大勵(lì)磁電流計(jì)算 &l

17、t;/p><p>　　由題中條件可知：，得 </p><p>　　(3) 按二次斷線計(jì)算</p><p>　　由題中條件可知：，得</p><p>　　靈敏度大于2，滿足要求，可以用縱差保護(hù)做主保護(hù)。</p><p>　　4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.2.1 變壓器過(guò)電流保護(hù)

18、的整定及校驗(yàn)原則</p><p>　　(1) 起動(dòng)電流的計(jì)算</p><p>　　保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即</p><p><b>　　(4.6)</b></p><p>　　式中，—可靠系數(shù),取1.3；</p><p>　　—返回系數(shù), 取0.85～0.95；&

19、lt;/p><p>　　—變壓器器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。</p><p>　　對(duì)降壓變壓器，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流，計(jì)算式為</p><p><b>　　(4.7)</b></p><p>　　式中，—正常工作時(shí)的最大負(fù)荷電流(一般為變壓器的額定電流)；</p><p>　　—綜合負(fù)荷的自啟

20、動(dòng)系數(shù)，對(duì)于110kV的降壓變電所，低壓6~10kV側(cè)取1.5~2.5，中壓35kV側(cè)取1.5~2。</p><p><b>　　(2) 校驗(yàn)原則</b></p><p><b>　　縱差保護(hù)校驗(yàn)公式為</b></p><p><b>　　(4.8)</b></p><p>　

21、　在后備保護(hù)中一般大于1.25。</p><p>　　4.2.1 計(jì)算動(dòng)作電流 </p><p>　　由題中條件可知，，得 </p><p>　　靈敏度： </p><p>　　大于1.25，滿足要求。</p><p>　　5 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇</p><

22、p>　　保護(hù)用電流互感器，就是將線路上的電流變?yōu)橐欢ù笮〉碾娏鳌＝o繼電器等保護(hù)裝置供電。當(dāng)線路上發(fā)生短路或其它故障，使線路上電流劇增時(shí)，通過(guò)電流互感器供給繼電器等保護(hù)裝置的電流也劇增，使繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷故障線路。保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)用5P和10P表示，即其允許誤差為5%和10%。電流互感器選擇原則：</p><p>　　(1) 電路互感器的二次額定電流有1A和5A兩種，強(qiáng)電系統(tǒng)用5A；</p

23、><p>　　(2) 當(dāng)電流互感器用于測(cè)量時(shí)，其一次額定電流盡量選擇的比回路正常工作電流大1/3左右；</p><p>　　(3) 35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流互感器，常用LCC7系列。</p><p>　　電流互感器選擇原則變壓器差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器，在最大穿越性短路電流時(shí)其誤差超過(guò)10%，此時(shí)應(yīng)采取下列措施：</p>

24、<p>　　(1) 適當(dāng)?shù)卦黾与娏骰ジ衅鞯淖兞鞅龋?lt;/p><p>　　(2) 將兩組電流互感器按相串聯(lián)使用；</p><p>　　(3) 減小電流互感器二次回路負(fù)載。</p><p>　　6 二次展開原理圖的繪制</p><p>　　6.1 保護(hù)測(cè)量電路</p><p>　　保護(hù)跳閘電路如圖2所示。<

25、/p><p><b>　　圖2 保護(hù)測(cè)量電路</b></p><p>　　6.2 保護(hù)跳閘電路</p><p>　　保護(hù)跳閘電路如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 保護(hù)跳閘電路</b></p><p><b>　　7 保護(hù)的評(píng)價(jià)</b></

26、p><p>　　一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)能否正確反映出來(lái)，這與它們的設(shè)計(jì)原理是密切相關(guān)的。主變差動(dòng)保護(hù)是按循環(huán)電流原理設(shè)計(jì)制造的。差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為主變各側(cè)差動(dòng)TA之間的一次電氣部分，即：①主變引出線及變壓器線圈發(fā)生多相短路；②單相嚴(yán)重的匝間短路；③在大電流接地系統(tǒng)中保護(hù)線圈及引出線上的接地故障。</p><p>　　差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速有選擇地切除保護(hù)范圍的故障，接線正確調(diào)試

27、得當(dāng)不發(fā)生誤動(dòng)。其缺點(diǎn)是對(duì)變壓器內(nèi)部不嚴(yán)重的匝間短路反映不夠靈敏。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張寶會(huì),尹項(xiàng)根主編電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國(guó)電力出社,2005.</p><p>　　[2] 崔家佩,孟慶炎,陳永芳等.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