1、課程設(shè)計(jì)名稱：供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目:煤礦地面變電所主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)專業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí):電氣10-3班姓名:課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表摘要變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，它的正常運(yùn)行對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性意義重大。在面對(duì)變壓器可能發(fā)生的內(nèi)部故障、外部故障和不 正常運(yùn)行狀態(tài)的影響，從 而對(duì)變壓器的可靠運(yùn)行提出了更加嚴(yán)峻的挑 戰(zhàn)。這就要求裝設(shè)的變壓器不僅僅安 全可靠，而且要迅速動(dòng)作。因此變壓器的保護(hù)尤為重要。變壓器常用的保護(hù)裝置有瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過電流保護(hù)以及過負(fù)荷保護(hù)等。在煤礦電力系統(tǒng)中，由于用電等級(jí)為一級(jí),這就要求供電系統(tǒng)的可靠，從而對(duì)變壓器的保護(hù)意義及其 重大。本 課程設(shè)計(jì)就是是煤礦地面變

2、電所主變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:變壓器保護(hù)1.主保護(hù)介紹1 1.1瓦斯保護(hù)介紹1.2.差動(dòng)保護(hù)介紹2.后備保護(hù)介紹5 2.1過電流保護(hù)介紹2.2過負(fù)荷保護(hù)介紹3.保護(hù)的配合及整定計(jì)算7 3.1主保護(hù)的整定計(jì)7 3.1.1差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算7 3.2后備保護(hù)的整定計(jì)算12 3.2.1過電流保護(hù)的整定計(jì)算123.2.2過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算124.對(duì)保護(hù)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)13145.保護(hù)電路圖1. 主保護(hù)介紹為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面的要求，當(dāng)變壓器發(fā)生故障的時(shí)候，要求保護(hù)裝置快 速切除故障。主保護(hù)的跳閘動(dòng)作時(shí)間極短，一般認(rèn)為是0秒,包括瓦斯保護(hù)和差動(dòng) 保護(hù)。1.1.瓦斯保護(hù)介紹瓦斯保護(hù)主要用作變壓器油箱內(nèi)部

3、故障的主保護(hù)以及油面過低保護(hù)。變壓器 的內(nèi)部故障，如匝間或?qū)娱g短路、單相接地短路等，有時(shí)故障電流較小，可能不會(huì)是 反應(yīng)電流的保護(hù)動(dòng)作。 對(duì)于油浸變壓器，油箱內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流和電弧的 作用,變壓器油和其他絕緣 物會(huì)因?yàn)槭軣岫纸獬鰵怏w，這些氣體上升到最上部的油枕。故障越嚴(yán)重，產(chǎn)氣越多，形成強(qiáng)烈的氣流。能反映此氣體變化的保護(hù)裝置，稱 為瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快，靈敏度高，穩(wěn)定可靠,接線簡單，能反應(yīng)變壓器油 箱內(nèi)部的各種類型故障，特別是短路雜匝數(shù)很少的匝 間短路，其他保護(hù)可能不動(dòng)作，對(duì)于這種故障，氣體保護(hù)具有特別重 要的意義。瓦斯保護(hù)的接線圖如圖1-1所示。JX? 3 lS

4、63;h>n至審號(hào)至卑號(hào)+1+ 一 JIsTR1圖1-1瓦斯保護(hù)的接線圖1.2.差動(dòng)保護(hù)介紹差動(dòng)保護(hù)主要用作變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線相間短路 的主保護(hù)。在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差,及l(fā)r=l12-l22=0.其值很小，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部放生故障時(shí)，若僅I側(cè)有電源，則Ir=I12,其值 為短路電流，繼電器動(dòng)作，使兩側(cè)斷路器跳閘。由于差動(dòng)保護(hù)無需與其他保護(hù)配合， 因此可瞬動(dòng)切出故障。變壓器差動(dòng)保護(hù)原理如圖1-2所示。2izTI 112I 11I 11l圖1-2變壓器差動(dòng)保護(hù)原理由于諸多因素影響，在正常運(yùn)行和發(fā)生外部故障時(shí)，在繼電器中 會(huì)流過不平衡

5、電流,影響差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。 下面主要介紹變壓器接 線方式的影響。對(duì)于Yd11接線方式的變壓器，其兩側(cè)電流有30度相位差。為 消除相位差造成 的不平衡電流，通常采用相位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ白儔浩餮緜?cè)的互感器接成d形，d側(cè)的 互感器接成丫形，使相位得到矯正。 差動(dòng)保護(hù)接線圖如圖1-3所示。h.h-_I I -JrB-、： Y- -/ Ik; J 1>B2 b aI2邛1 - - psr .T - J丄戈I rzipI A1I B1I C1I I ab1I bell ca1圖1-3差動(dòng)保護(hù)接線圖2. 后備保護(hù)介紹為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面的要求，當(dāng)變壓器發(fā)生故障的時(shí)候，要求保護(hù)裝置切 除故障。為保證

6、故障能夠切除，變壓器還應(yīng)裝設(shè)后備 保護(hù)。后備保護(hù)的跳閘動(dòng)作 時(shí)間一般認(rèn)為是幾秒，包括過電流保護(hù)和 過負(fù)荷保護(hù)。2.1過電流保護(hù)介紹為了防止外部短路引起變壓器繞組的過電流，并作為差動(dòng)和瓦斯保護(hù)的后備，變 壓器還必須裝設(shè)過電流保護(hù)。對(duì)于單側(cè)電源的變壓器，過電流保護(hù)安裝在電源側(cè)，保護(hù)動(dòng)作時(shí) 切斷變壓器各 側(cè)開關(guān)。過電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過變壓器的最大 工作電流整定，啟動(dòng)值比較 大,往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可以采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)，以提高 保護(hù)的靈敏度,其接線圖如圖2-1所示。QF1 QF2圖2-1低電壓閉鎖過電流保護(hù)2.2過負(fù)荷保護(hù)介紹變壓器過負(fù)荷大都是三相對(duì)稱的。所以過負(fù)荷的保護(hù)可

7、采用單電 流繼電器的 接線方式，經(jīng)過一定延時(shí)作用于信號(hào)，在無人值班的變電 所內(nèi),也可作用于跳閘或自 動(dòng)切除一部分負(fù)荷。 變壓器過負(fù)荷保護(hù)的 動(dòng)作時(shí)間通常取10s保護(hù)裝置的動(dòng)作電 流，按躲過變壓器額定電流 整定。棺號(hào)qfi播自躱蛋ft揍門屋蟲割 電壓互總3. 保護(hù)的配合及整定計(jì)算3.1主保護(hù)的整定計(jì)算3.1.1差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算(1由變壓器的額定容量及平均電壓計(jì)算出變壓器兩側(cè)的額定電流EMBEDEquation.KSEE3 * MERGEFORMAT |T N I .,按選擇兩側(cè)電流互感器一次額定電流,然后按下式算出兩側(cè)電流互感器二次回 來呀的額定電流：WC接線系數(shù)，電流互感器為星形接線時(shí)，三角

8、形接線時(shí)TA 電流互感器變比。取二次額定電流最大的一側(cè)為基本側(cè)，表3-1為本課程設(shè)計(jì)的變 壓器的參數(shù)，根 據(jù)以上公式計(jì)算得二次回路額定電流計(jì)算值，如表3-2型號(hào)額定容/kVA額定電1 k/k V連接組標(biāo)號(hào)宇載電流/%字載損耗/W負(fù)載損耗/W電C/%高低SF9-12500/63125006363YN,dll.01680059850g由表3-2可以看出,63kv側(cè)電流互感器一次回路額定電流大于6.3kv側(cè)。因此 63kv側(cè)為基本側(cè)。最大運(yùn)行方式16KA ,最小運(yùn)行方式13KA。即,。由于所給的這兩 個(gè)數(shù)據(jù)是 次母線短路電流，且基本側(cè)為一次側(cè)。 必須將其換算到一次側(cè)。則，(2計(jì)算保護(hù)裝置63kv側(cè)的

9、一次動(dòng)作電流按躲過外部最大不平衡電流，根據(jù)公式:式中可靠系數(shù)，取1.3;名稱齊側(cè)垃們名稱63電;血燈感器計(jì)!7變比額定屯血（A）選抒電搟隻比電A n 線方式dy感ffi渝（A）最大不平衡電流外部故障時(shí)最大三相短路電流的周期分量電流互感器電流互感器同型系數(shù)，型號(hào)相同時(shí)取0.5,不同時(shí)取1;的容許最大相對(duì)誤差，為0.1；變壓器改變分接頭調(diào)壓引起的相對(duì)誤差，一般采用調(diào)壓范圍一半，取5%;由于繼電器的整定匝數(shù)與計(jì)算的不相等而產(chǎn)生的誤差，初算時(shí)可取中間值0.05最大值為0.91。則:(A按躲過勵(lì)磁涌流根據(jù)公式:式中可靠系數(shù),取1.3;變壓器額定電流。則（A按躲過電流互感器二次斷線。根據(jù)公式:式中可靠系數(shù)

10、，取1.3;變壓器的最大工作電流，無法確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流。則（A根據(jù)以上三個(gè)條件計(jì)算的結(jié)果，取其最大者最為基本側(cè)的動(dòng)作電 流整定值，因此, 選擇63kv側(cè)的一次動(dòng)作電流（A。（3確定線圈接線與匝數(shù)平衡線圈I、II分別接于63kv側(cè)和6.3kv側(cè)。計(jì)算基本側(cè)繼電器的動(dòng)作電流為根據(jù)公式:則,（A基本側(cè)計(jì)算線圈計(jì)算匝數(shù)為根據(jù)公式:式中=60則（匝據(jù)BCH-2內(nèi)部實(shí)際接線，選定實(shí)際整定匝數(shù)為6匝,其中取差動(dòng)線 圈匝數(shù)，平衡 線圈II的匝數(shù)。（4確定6.3kV側(cè)平衡線圈的匝數(shù)（匝確定平衡線圈II實(shí)際匝數(shù)為匝。（5計(jì)算由于實(shí)際匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對(duì)誤差因?yàn)?，且相差很小，故不需要核算?dòng)作電

11、流。（4靈敏系數(shù)校驗(yàn)按最小運(yùn)行方式下，63kV側(cè)兩相短路校驗(yàn)。因?yàn)榛緜?cè)互感器二次額定電流 最大,故非基本側(cè)靈敏系數(shù)最小。6.3kV側(cè)通過繼電器的電 流為:(A繼電器整定的電流為（A這最小靈敏系數(shù)為2不滿足要求，故應(yīng)重新計(jì)算校驗(yàn)。3.2后備保護(hù)的整定取 1.2 或 1.3； . 則（A保護(hù)裝置靈 保護(hù)中電流元件的計(jì)算113.2.1過電流保護(hù)的整定計(jì)算 根據(jù)公式：式中.可靠系數(shù)，返回系數(shù)，一般取0.85; .變壓器可能出現(xiàn)的最大工作電流。敏度：則2滿足要求。當(dāng)采用低電壓閉鎖的過電流保護(hù)時(shí)， 動(dòng)作電流 大于變壓器的額定電流來整定，即 式中.變壓器額定電流，可靠系數(shù) 取1.2,返回系數(shù)取0.85.則

12、（A 3.2.2過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算 根據(jù)公式：式中. 可靠系數(shù)，取1.05； .返回系數(shù)，一般為0.85; .變壓器的額定電流。則3. 對(duì)保護(hù)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià) 對(duì)于瓦斯保護(hù)，當(dāng)變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障，如匝間或?qū)娱g短路、12單相接地短路等，有時(shí)故障電流較小，可能不會(huì)是反應(yīng)電流的保護(hù)動(dòng)作，有而且不需要與其它定優(yōu)越性但也有其弊端。差動(dòng)保護(hù)可以正確區(qū)分內(nèi)外故障, 元件的保護(hù)配合，可以做到無延時(shí)的切除區(qū)內(nèi)故 障，選擇性好，具有很大優(yōu)越 性。但是差動(dòng)保護(hù)一直存在勵(lì)磁涌流的 問題，雖然隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，但是瓦 斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的固有原 理性矛盾也很突出。后備保護(hù)的出現(xiàn)就大大緩解了這13矛盾。后備保 護(hù)可以防止由外部故障引起的變壓器