繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)語：考勤（10）守紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電 氣 1102 姓 名： 學(xué)霸專用 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 任 麗 苗 蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2014年7月 11日1設(shè)計(jì)原始題目1.1具體題目某牽引變電所甲采用直接供電方式向復(fù)線區(qū)段供電，牽引變壓器類型為110/27.5kv，三相平衡接線，兩供電臂電流歸算到27.5kv側(cè)電流如表1所示。表1供電臂電流歸算到27.5kv側(cè)電流牽引變電所供電臂長度km端子平均電流a有效電流a短路電流a甲24.628236311

2、2321.4241319874試對(duì)該牽引變電所牽引變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)。1.2要完成的內(nèi)容通過對(duì)題目的分析，將該牽引變電所變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)做以下完成內(nèi)容:選擇變壓器的主保護(hù)的配置，并對(duì)上述保護(hù)進(jìn)行說明與分析；根據(jù)題目所述接線方式和額定電壓，為牽引變壓器選型，確定變壓器的額定容量；根據(jù)題目要求以及所選變壓器的參數(shù)，完成對(duì)該牽引變壓器保護(hù)的整定計(jì)算以及靈敏度校驗(yàn)；根據(jù)變壓器保護(hù)原理繪制保護(hù)的原理圖；對(duì)本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。2設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)規(guī)劃與牽引變壓器容量計(jì)算由題意得，本題采用主變壓器非阻抗匹配yn，結(jié)線平衡變壓器為牽引變電所的主牽引變壓器，它是yn，結(jié)線平衡變壓器取=1的特例，其主

3、要特點(diǎn)是通過副邊繞組三角形接線的結(jié)構(gòu)和阻抗的改變，實(shí)現(xiàn)將三相對(duì)稱電壓變成二相對(duì)稱電壓，不需要專門進(jìn)行阻抗匹配，按結(jié)構(gòu)對(duì)稱性布置繞組，就可以是該變壓器達(dá)到平衡，所以繞組布置較容易，設(shè)計(jì)制造方便，為了經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器容量，計(jì)算分為以下步驟:確定計(jì)算容量按正常運(yùn)行的計(jì)算條件求出主變壓器供應(yīng)牽引負(fù)荷所須的最小容量。牽引變電所甲采用直接供電方式向復(fù)線區(qū)段供電，牽引變壓器類型110/27.5kv，采用三相平衡接線，兩供電臂電流歸算到27.5kv測(cè)電流表1中已知，即負(fù)荷電流變換成變壓器繞組的有效電流。根據(jù)牽引變壓器的三相平衡接線的計(jì)算容量公式可知，將363a代入式中得:其中確定校核容量按列車緊密運(yùn)行的計(jì)

4、算條件并充分利用牽引變壓器的過負(fù)荷能力所計(jì)算的容量。 確定安裝容量在計(jì)算容量和校核容量的基礎(chǔ)上，再考慮備用方式，最后按其系列產(chǎn)品的規(guī)格確定牽引變壓器臺(tái)數(shù)與容量。根據(jù)計(jì)算出的計(jì)算容量和校核容量，在保證變壓器正常壽命的前提下，考慮變壓器的過負(fù)荷能力，選擇兩者中的較大者，即校核容量，并按照所采用的備用方式，即固定備用方式，參考牽引變壓器的系列產(chǎn)品（額定容量?jī)?yōu)先數(shù)r10系列20000,31500,36000，40000,45000，50000,52000，80000,100000（kva）等），并考慮到地區(qū)動(dòng)力負(fù)荷等綜合因素，確定牽引變壓器安裝容量，取牽引變壓器安裝容量,245000kva。2.2牽引

5、變壓器的主保護(hù)配置瓦斯保護(hù):既本體保護(hù)，電力變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器油箱故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器和其他絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排出的多少以及排出的速度與變壓器的故障程度有關(guān)。利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置成為瓦斯保護(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，但像變壓器絕緣子閃絡(luò)等油箱外面的故障，瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)。差動(dòng)保護(hù):對(duì)于牽引變電所內(nèi)的牽引變壓器，均應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。電流縱差動(dòng)保護(hù)不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)區(qū)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)地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地用作變壓器的主保護(hù)。2.3變壓器

6、參數(shù)計(jì)算根據(jù)題目要求，變壓器類型為110/27.5kv，三相平衡接線，變壓器容量為45mva的變壓器。變壓器參數(shù)計(jì)算如下:變壓器各側(cè)的額定電流110kv側(cè):(a)27.5kv側(cè):(a)選擇各側(cè)電流互感器的變比110kv側(cè):，選擇:。27.5kv側(cè):，選擇:。2.4差動(dòng)保護(hù)繼電器的整定計(jì)算躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為:式中，是可靠系數(shù)，取1.3；是外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流；是電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致引起的相對(duì)誤差，其值為:(a)式中，指外部短路故障時(shí)最大短路電流；是變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差0.055；0.1為電流互感器容許的最大穩(wěn)態(tài)相對(duì)誤差；非周期分量系數(shù)，

7、取1.52，當(dāng)采用速飽和變流器時(shí)，由于非周期分量會(huì)使其飽和，抑制不飽和輸出，可取為1；是電流互感器同型系數(shù)，取1。 故由整定式可得(a)躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流，整定式為:式中，為可靠系數(shù)，?。粸閯?lì)磁涌流的最大倍數(shù)，采用加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)保護(hù)時(shí)，取1；為變壓器的額定電流。故可得(a)躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流:式中，為可靠系數(shù)，取1.3；為變壓器的最大負(fù)荷電流。故可得(a),按上面三個(gè)條件計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選最大者，即(a)。 靈敏度校驗(yàn)27.5kv側(cè)兩相短路最小電流為874a，差動(dòng)保護(hù)的靈敏度系數(shù)校驗(yàn)式為：式中，為各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最

8、小差動(dòng)電流。靈敏度系數(shù)一般不低于2，故不滿足靈敏度要求。此時(shí)選用制動(dòng)繼電器。制動(dòng)特性繼電器整定值計(jì)算選取制動(dòng)電流,外部故障時(shí)，和的制動(dòng)作用是一樣的；內(nèi)部故障時(shí)兩者的靈敏度不一樣，顯然選取故障電流小的一側(cè)作為制動(dòng)電流時(shí)靈敏度高。設(shè)穿越電流（有制動(dòng)電流反應(yīng)）等于外部最大故障電流，繼電器的最大整定電流按最大不平衡電流計(jì)算。拐點(diǎn)電流最小動(dòng)作電流最大制動(dòng)比故，以上為所選制動(dòng)特性繼電器參數(shù)。2.5后備保護(hù)的選擇與整定計(jì)算過電流保護(hù)的整定計(jì)算:對(duì)于降壓變壓器，考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流整定條件為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:可靠系數(shù)，取1.21.3；返回系數(shù)，取0.850.95；變壓器

9、可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流(一般取變壓器額定電流)；綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)，取1.5 。靈敏度校驗(yàn):即靈敏度不滿足要求。故選擇低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)。低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù):過電流保護(hù)按躲過可能出現(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。為此可以采用低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)。過電流繼電器的整定: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，即低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按以下條件整定，并取最小值。 按躲過正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定 式中:最低工作電壓

10、，一般??；可靠系數(shù)，取1.11.2；低電壓繼電器的返回系數(shù)，取0.850.95。 按躲過電動(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:當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器高壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為對(duì)于降壓變壓器，負(fù)荷在低壓側(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。電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)相同。低電壓繼電器的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn),其中靈敏度校驗(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，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

11、，顯然:滿足要求，可見用低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)可作為后備保護(hù)。3原理圖繪制3.1縱差動(dòng)保護(hù)原理圖圖1 三相平衡接線差動(dòng)保護(hù)原理圖3.2低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)原理圖圖2低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)原理圖4總結(jié)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，差動(dòng)與瓦斯保護(hù)能否正確反映出來，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，而瓦斯保護(hù)是根據(jù)變壓器的內(nèi)部故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生或分解出氣體，針對(duì)這一點(diǎn)設(shè)計(jì)制造的。兩種保護(hù)由于基本原理不一樣，因而在作用和保護(hù)范圍上也有所不同。它們的區(qū)別為：差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，瓦斯保護(hù)為變壓器內(nèi)部故障時(shí)的主保護(hù)。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：

12、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。瓦斯的保護(hù)范圍是：變壓器內(nèi)部多相短路； 匝間短路，匝間與鐵芯或外皮短路；鐵芯故障(發(fā)熱燒損)；油面下降或漏油；分接開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。另一個(gè)區(qū)別是差動(dòng)保護(hù)可裝在變壓器、發(fā)電機(jī)、分段母線線路上，而瓦斯保護(hù)為變壓器獨(dú)有的保護(hù)。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。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是:瓦斯保護(hù)不僅能反映變壓器的油箱和內(nèi)部各種故障，而且還能反映出差動(dòng)保護(hù)反映不出來的不嚴(yán)重的匝間短路，和任何繼電器不能發(fā)

13、覺的鐵芯故障，及內(nèi)部進(jìn)入空氣等，因此是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且是動(dòng)作迅速的保護(hù)。其缺點(diǎn)是：它不能反映變壓器外部故障(套管和引出線)，因此瓦斯保護(hù)不能作為變壓器各種故障的唯一保護(hù)；瓦斯保護(hù)抵抗外界干擾的性能較差，比如：地震時(shí)就容易造成誤動(dòng)作；如果裝置瓦斯電纜時(shí)，不能很好處理防油或瓦斯繼電器不能很好處理防水的問題，有可能因漏油腐蝕電纜絕緣或漏水造成誤動(dòng)作。差動(dòng)和瓦斯保護(hù)一般是相互配合來完成保護(hù)主變?nèi)蝿?wù)的。在變壓器內(nèi)部故障時(shí)(除不嚴(yán)重的匝間短路)，差動(dòng)和瓦斯保護(hù)都能反映出來。至于哪種保護(hù)首先動(dòng)作還須看故障的性質(zhì)。參考文獻(xiàn)1張寶會(huì)，尹項(xiàng)根.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(dòng)裝置整定計(jì)算m.北京：中國電力出版社，1