繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、第一章緒論1.1引言在電力系統(tǒng)中廣泛地用變壓器來升高或降低電壓。變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的重要電氣設(shè)備。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分貴重的設(shè)備，因此應(yīng)根據(jù)變壓器容量等級和重要程度裝設(shè)性能良好、動作可靠的繼電保護(hù)裝置。1.2設(shè)計(jì)原則及規(guī)程根據(jù)規(guī)程規(guī)定，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：（1）瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)能夠保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的各種輕微故障，例如繞組輕微的匝間短路、鐵芯燒損等，但像變壓器絕緣子閃絡(luò)等油箱外的故障，瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)。規(guī)程規(guī)定對于容量為800kva以上的油浸式變壓器和400kva及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。（2）縱差動保護(hù)

2、或電流速斷保護(hù)對于容量為6300kva及以上的變壓器，以及發(fā)電廠廠用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，10000kva及以上的發(fā)電廠廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差動保護(hù)。電流速斷保護(hù)用于對于容量為10000kva以下的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)的動作時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對2000kva以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差動保護(hù)。（3）外部相間短路和接地短路時(shí)的后備保護(hù)（4）過負(fù)荷保護(hù)變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會因發(fā)熱而受到損傷。對400kva以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)

3、。（5）過勵(lì)磁保護(hù)高壓側(cè)電壓為500kv及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)，在變壓器允許的過勵(lì)磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號，當(dāng)過勵(lì)磁超過允許值時(shí)，可動作于跳閘。（6）防雷擊保護(hù)在配變高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，能有效防止高壓側(cè)線路落雷時(shí)雷電波襲入而損壞配變，工程中常在配變高壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器。當(dāng)避雷器質(zhì)量不良，放電不能熄弧時(shí)，工頻續(xù)流使高壓跌落式熔斷器熔斷，熔管自動跌落，可避免因此造成對高壓線的路供電影響，減少線路的跳閘率。但在一些情況下不一定要加防雷裝置。在受到雷擊時(shí)，會有一個(gè)沖擊峰值，在這部分電壓經(jīng)過進(jìn)線段到達(dá)變壓器的過程中進(jìn)線段會降低一部分電壓，如果進(jìn)線段消耗的壓降夠大，使其到變壓器時(shí)，變壓器能夠承受，

4、則不需裝避雷裝置。是否裝避雷裝置與進(jìn)線段的長短有關(guān)。（7）其他非電量保護(hù)對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求，專設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的非電量保護(hù)。1.3 設(shè)計(jì)原始資料1.3.1 具體題目一臺雙繞組降壓變壓器的容量為20mva，電壓比為3522.5%/6.6kv，yd11接線；采用bch-2型繼電器。求差動保護(hù)的動作電流。已知：6.6kv外部短路的最大三相短路電流為8320；35kv側(cè)電流互感器變比為600/5，6.6kv側(cè)電流互感器變比為1500/5；可靠系數(shù)取。試對變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。1.3.2 要完成的內(nèi)容對變壓器進(jìn)行主保護(hù)和后備保護(hù)的設(shè)計(jì)、

5、配置、整定計(jì)算和校驗(yàn)。第二章 設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2.1 本設(shè)計(jì)的主保護(hù)配置為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的要求，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，要求保護(hù)裝置快速切除故障。通常變壓器的瓦斯保護(hù)和縱差動保護(hù)構(gòu)成雙重化快速保護(hù)。(1) 瓦斯保護(hù)變電所的主變壓器和動力變壓器，都是用變壓器油作為絕緣和散熱的。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流和電弧的作用，故障點(diǎn)附近的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生氣體，同時(shí)由于氣體的上升和壓力的增大會引起油流的變化。利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)，叫做瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)主要由瓦斯繼電器、信號繼電器、保護(hù)出口繼電器等構(gòu)成，瓦斯繼電器裝在變壓器油箱和油枕的連接管上。瓦斯繼電器的上觸點(diǎn)為輕瓦斯保護(hù)，由上開口杯

6、控制，整定值為當(dāng)瓦斯繼電器內(nèi)上部積聚250300cm3氣體時(shí)動作，動作后發(fā)信號。(2) 縱差動保護(hù)電流縱差動保護(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)主要選電流縱差動保護(hù)，差動保護(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，可無延時(shí)的切斷內(nèi)部短路，動作于變壓器高低壓兩側(cè)斷路器跳閘。為了保證動作的選擇性，差動保護(hù)動作電流應(yīng)躲開外部短路電流時(shí)的最大不平衡電流。2.2 本設(shè)計(jì)的后備保護(hù)配置變壓器的后備保護(hù)選擇過電流保護(hù)和低電壓啟動的過電流保護(hù)以及過負(fù)荷保護(hù)

7、。低電壓啟動的過電流保護(hù)主要是為了保護(hù)外部短路引起的變壓器過電流，同時(shí)也可以作為變壓器差動保護(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負(fù)荷運(yùn)行，對此配置過負(fù)荷保護(hù)。正常時(shí)，變壓器不過負(fù)荷，電流小于整定值，過負(fù)荷保護(hù)不動作。當(dāng)三相負(fù)荷對稱時(shí)，可僅在一相裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。2.3系統(tǒng)對保護(hù)的要求振蕩 電力設(shè)備或線路的保護(hù)裝置，除預(yù)先規(guī)定的以外，都不應(yīng)因系統(tǒng)振蕩引起誤動作。使用于220kv500kv電網(wǎng)的線路保護(hù)，其振蕩閉鎖應(yīng)滿足如下要求： （1）系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動作跳閘； （2）系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護(hù)線路如發(fā)生各種類型的不對稱故障，保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性地動作

8、跳閘，縱聯(lián)保護(hù)仍應(yīng)快速動作； （3）系統(tǒng)在全相振蕩過程中發(fā)生三相故障，故障線路的保護(hù)裝置應(yīng)可靠動作跳閘，并允許帶短延時(shí)。第三章 保護(hù)的配合及整定計(jì)算3.1 bch2型繼電器主保護(hù)的整定計(jì)算3.1.1 動作值(如動作電流)確定基本側(cè)：(1) 變壓器一次額定電流。 35kv側(cè)： 6.6kv側(cè)： (2) 電流互感器變比。 35kv側(cè)計(jì)算變比及選用變比：選用 6.6kv側(cè)：(3) 電流互感器二次電流 35kv側(cè)： 6.6kv側(cè)：變壓器各側(cè)參數(shù)如表4.1。表4.1 變壓器各側(cè)參數(shù)名 稱各 側(cè) 數(shù) 值額定電壓(kv)356.6額定電流(a)電流互感器接線y電壓互感器變比二次電流(a) (4) 線三相短路歸

9、算到基本側(cè)的短路電流： 基本側(cè)動作電流：a. 按躲過外部短路條件：b.按躲過勵(lì)磁涌流：c. 按ta二次斷線條件：選一次動作電流 確定基本側(cè)動作線圈匝數(shù)：a. 二次動作電流： 選，。b. 繼電器實(shí)際動作電流：確定35kv側(cè)平衡線圈及工作線圈匝數(shù)：取，工作線圈。計(jì)算所以不必重算動作電流。3.1.2 動作時(shí)間由于是主保護(hù)，動作時(shí)間t=0s。3.1.3 靈敏度校驗(yàn)在6.6kv側(cè)兩相短路最小短路電流為：歸算至35kv側(cè)的短路電流為：35kv側(cè)流入繼電器的電流為：35kv側(cè)繼電器動作電流： 靈敏系數(shù): 靈敏度符合要求。3.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算3.2.1 動作值(如動作電流)過電流保護(hù)采用三相式接線，且保

10、護(hù)應(yīng)安裝在電源側(cè)，保護(hù)的動作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即式中，是可靠系數(shù)，一般取1.2；是返回系數(shù)。 3.2.2 動作時(shí)間動作時(shí)間t=0.5s。3.2.3 靈敏度校驗(yàn)是最小運(yùn)行方式下，在靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)，流過保護(hù)裝置的最小短路電流。變壓器靈敏度校驗(yàn)：靈敏度符合要求。第四章 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇4.1 互感器的選擇電流互感器的選擇及其參數(shù)如表5.1所示。表5.1 電流互感器的選擇型號及其參數(shù)型 號額定電流比準(zhǔn)確級組合二次額定輸出額定絕緣水平lzzbw-1052000/5a0.5/、10p10、0.2/10p100.2(0.2s)級30va；p1級40 va；p2級3

11、0 va12/42/75kvlcwd2-3551000/5a0.2(0.2s)/10p0.2(0.2s)級30va；10p級50va40.5/95/185kv4.2 繼電器的選擇本設(shè)計(jì)選用bch-2型差動繼電器，繼電器的選擇及其參數(shù)如表5.2所示。表5.2 bch2型繼電器相應(yīng)參數(shù)額定電流動作安匝可靠系數(shù)整定范圍(a)動作時(shí)間(s)功率消耗(va)觸點(diǎn)型式5a(50hz)6045倍動作流1.35;2倍動作流1.2兩繞組變壓器1.55-12三繞組變壓器3-123倍動作電流0.035在額定電壓下，平衡繞組(或)合部接入時(shí)單相功耗16一動合第五章二次回路原理圖及設(shè)備選型5.1變壓器瓦斯保護(hù)原理圖5-

12、1瓦斯保護(hù)展開式原理圖5.2變壓器縱差動保護(hù)原理圖圖5-2縱差動保護(hù)原理圖5.3低電壓啟動的過電流保護(hù)原理圖圖3低電壓啟動的過電流保護(hù)原理圖第六章 結(jié)果分析6.1 對主保護(hù)的評價(jià)差動保護(hù)作變壓器的主保護(hù)。差動保護(hù)的保護(hù)范圍為主變各側(cè)差動ta之間的一次電氣部分，即：主變引出線及變壓器線圈發(fā)生多相短路；單相嚴(yán)重的匝間短路；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。差動保護(hù)可裝在變壓器、發(fā)電機(jī)、分段母線線路上。差動保護(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)試得當(dāng)不發(fā)生誤動。其缺點(diǎn)是對變壓器內(nèi)部不嚴(yán)重的匝間短路反映不夠靈敏。6.2 對后備保護(hù)的評價(jià)過電流保護(hù)作變壓器的后備保護(hù)。過

13、電流保護(hù)主要包括短路保護(hù)和過載保護(hù)兩種類型。短路保護(hù)的特點(diǎn)是整定電流大、瞬時(shí)動作，過載保護(hù)的特點(diǎn)是整定電流較小、反時(shí)限動作。系統(tǒng)存在故障或異常時(shí)，電流異常增大，過流保護(hù)在電流大于整定值時(shí)動作，自動切除故障設(shè)備或?qū)⒈Ｗo(hù)設(shè)備脫離系統(tǒng)。故過流保護(hù)能起到保護(hù)設(shè)備，將故障設(shè)備脫離系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。小結(jié)通過這四周的課程設(shè)計(jì)，使我學(xué)到很多經(jīng)驗(yàn)，并且鞏固和加深了專業(yè)知識面，鍛煉了綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力，為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計(jì)是在理清思路，初步形成設(shè)計(jì)思路后，在同組成員的共同商討下，進(jìn)行多方面的選材和總結(jié)。在列出大綱和初步完成稿件之后，為證實(shí)自己對課題理解的正確性，期間進(jìn)行了多方面的查找和詢問，進(jìn)一步的鞏固了自己的知識、開闊了視野、增張了見識，最后在老師的幫助和審批下，順利完成了本次設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)，不僅獲得相關(guān)知識，還加強(qiáng)了獨(dú)立提出問題，解決問題的能力，初步懂得了電力網(wǎng)絡(luò)的相互聯(lián)系，對所學(xué)知識有了進(jìn)一步的提高和掌握，得到了不少的收獲和心得，使我們的思維更加縝密，這將對我們今后的學(xué)習(xí)、工作大有裨益。參考文獻(xiàn)1 張寶會,尹項(xiàng)根主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).m北京:中國電力出版社,2005.2 崔家佩,孟慶炎,陳永芳等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計(jì)算. m北京