電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)原始資料

1.1具體題目

一臺(tái)雙繞組牽引變壓器的容量為25MVA,電壓比110±2X2.5%/27.5kV,Y,dll

接線；己知：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)取長(zhǎng)用二1.3。

試對(duì)牽引變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。

1.2要完成的內(nèi)容

本設(shè)計(jì)要完成的主要內(nèi)容是對(duì)變壓器進(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)行整定及算。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。

2分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容

2.1設(shè)計(jì)規(guī)程

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。可靠

性即對(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C

2.2本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置

2.2.1主保護(hù)配置

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2.1所示。

正常運(yùn)行或保護(hù)范闈外部短路時(shí)，如圖2.1(a)所示，/；=/；,/：=/；,流入差動(dòng)繼

電器的電流為人繼電器不動(dòng)作。

保護(hù)范圍內(nèi)部短路時(shí)，如圖2.1(b)所示，流過繼電器的電流人=/；+%(在變壓

器副邊沒有電源的情況下，/；=(),/；=()),數(shù)值很大，繼電器動(dòng)作。

(a)正常運(yùn)行或外部短路時(shí)<b)內(nèi)部短路時(shí)

圖2.1變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖

2.2.2后備保護(hù)的配置

后備保護(hù)是為了防止有外部故障引起的變壓器繞組過電流，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

故影響范圍，跳母聯(lián)或分段斷路器。

3變壓器短路點(diǎn)選取

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)的選擇如

圖2.1所示。

4保護(hù)的配合及整定計(jì)算

4.1主保護(hù)的整定計(jì)算

4.1.1差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定及校驗(yàn)原則

(1)躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為，

1jset=—KrcrIunbmax(4.1)

式中，Kp—可靠系數(shù)，取1.3.

，unbmax一外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。

/unbmax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。

/…皿=(以+△〃+0.1KnpKsJ%naxdZ

式中，4皿x—外部短路故障時(shí)最大短路電流：

刈1一由于電流互感器計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的相對(duì)誤差，Y,dll

接線三相變壓器的計(jì)算式為以=l-?TA|?t/V3?TA2|：

AU一由變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差；

七一電流互感器同型系數(shù)，取為1;

K叩一非周期分量系數(shù),可取為1。

(2)躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流，整定式為，

(4.3)

式中，K「d—可靠系數(shù),取(3=1.3；

及一變壓器的額定電流；

儲(chǔ)一勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)，取4?8。對(duì)于速飽和變壓器取1。

(3)躲過電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流：

7set—rerLmax(4.4)

式中，除］一可靠系數(shù)，取1.3；

L口.一變壓器的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無法確定時(shí)，可用變壓器的額定電流。

按上面三個(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。

(4)校驗(yàn)原則：

縱差保護(hù)校驗(yàn)公式為

rz_/junin

^sen-j

/set

在實(shí)際中K刈一般不低于2。

4.1.2計(jì)算基本項(xiàng)

變壓器額定電流

llOkV?J：

（1）起動(dòng)電流的計(jì)算

保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即

心切"46）

Arc

式中，K⑹一可靠系數(shù)，取1.3；

Krc—返回系數(shù)取=0.85?0.95；

，5僦一變壓器器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。

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

‘L.max-（4.7）

式中，，；ma、一正常工作時(shí)的最大負(fù)荷電流（一般為變壓器的額定電流）；

K\一綜合負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)，對(duì)于UOkV的降壓變電所，低壓6?10kV側(cè)取

Kjl.5?2.5,中壓35kV側(cè)取降=1.5?2。

（2）校驗(yàn)原則

縱差保護(hù)校驗(yàn)公式為

長(zhǎng).二今皿（4.8）

1set

在后備保護(hù)中K.一般大于1.25o

4.2.1計(jì)算動(dòng)作電流

由題:K『c=0.95葭=2

SS向//mix=1598.5A

set￡z.IllA

■re

靈敏度:X產(chǎn)=126

/set

大于1.25,滿足要求。

5繼電保護(hù)設(shè)備的選擇

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10%,此時(shí)應(yīng)采取下列措施：

(1)適當(dāng)?shù)卦黾与娏骰ジ衅鞯淖兞鞅?

(2)將兩組電流互感器按相串聯(lián)使用;

(3)減小電流互感器二次回路負(fù)載。

6二次展開原理圖的繪制

保護(hù)測(cè)量電路如圖6.1所示

圖6.1保護(hù)測(cè)最電路

7保護(hù)的評(píng)價(jià)

一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)能否正確反映出米，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C

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。

參考文獻(xiàn)

[1]張寶會(huì)，尹項(xiàng)根主編電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[ML北京:中國電力出H,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