1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計 專專 業(yè)：業(yè)： 電氣工程及其自動化 班班 級：級： 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號：號： 2009 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院 20122012 年年 7 7 月月 7 7 日日 指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師評語 平時 （30） 報告 （30） 修改 （40） 總成績 1 設(shè)計原始資料 1.1 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

2、8920(1+50%)=13380A；35kV 側(cè)電流互感器變比為 600/5，66kV 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。3 . 1 rel K 1.2 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、配置、整定計算和校驗。 2 分析要設(shè)計的課題內(nèi)容 2.1 本設(shè)計的保護(hù)配置 2.1.1 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，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，由于短路電流

3、和電弧的作用，故障點附近的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn) 生氣體，同時由于氣體的上升和壓力的增大會引起油流的變化。利用這個特點構(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為輕瓦斯 保護(hù)，由上開口杯控制，整定值為當(dāng)瓦斯繼電器內(nèi)上部積聚 250300cm3氣體時動作， 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 以無延時的切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有明顯的優(yōu)點。本設(shè)計中變壓器主保護(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)

4、生相間短路的主保護(hù)，同時 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的最大不平衡電流。 2.1.2 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)。 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)荷運行，對此配置過負(fù)荷保護(hù)。正常時，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，可僅在一相裝設(shè) 過負(fù)荷保護(hù)。

5、3 變壓器短路點選取 3.1 保護(hù)短路點的選取 圖 3.1、3.2 所示為變壓器短路短路點的確定，圖 3.1 為變壓器區(qū)外短路的情況及 其差動保護(hù)安裝原理圖，圖 3.2 為變壓器區(qū)內(nèi)短路的情況及其差動保護(hù)安裝原理圖。 k I d I 保 護(hù) 范 圍 1 I 2 I 1 I 2 I k k I d I k 1 I 2 I 1 I 2 I 4 保護(hù)的配合及整定計算 4.1 BCH2 型繼電器主保護(hù)的整定計算 4.1.1 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)： 圖 3.1 變壓器區(qū)外短路故障示意 圖 圖 3.2 變壓器區(qū)內(nèi)短路故障示意 圖 )(248 353

6、 15000 N A I 6.6kV 側(cè)： )(1315 6 . 63 15000 N A I (2) 電流互感器變比。 35kV 側(cè)計算變比及選用變比： 5 2483 TA.cal n 選用 5 600 TA n 6.6kV 側(cè)： (3) 電流互感器二次電流 35kV 側(cè)： )(57 . 3 120 2483 2N A I 6.6kV 側(cè)： )(38 . 4 300 1315 2N AI 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) 248 353 15000 1315 6 . 63 15000 電流互感器接線 Y

7、 電壓互感器變比560051500 二次電流(A)57 . 3 120 2483 38 . 4 300 1315 (4) 線三相短路歸算到基本側(cè)的短路電流： )(211 . 0 15 3 . 6 08. 0 2 T X )(384 . 0 211 . 0 173 . 0 X )(211 . 0 384 . 0 3 6300 08 . 0 )3( K.max I 基本側(cè)動作電流： a. 按躲過外部短路條件： )(24629427)05 . 0 05 . 0 1 . 01 (3 . 1 OP AI b.按躲過勵磁涌流： )(171013153 . 1 OP AI c. 按 TA 二次斷線條件： )

8、(137810163 . 1 OP AI 選一次動作電流 )(2450 OP AI 確定基本側(cè)動作線圈匝數(shù)： a. 二次動作電流： )(16 . 8 300 2450 OP.r AI )(35 . 7 16 . 8 60 W.cal 匝W 選，。)(6 d.se 匝W匝）( 1 b.se W b. 繼電器實際動作電流： )(56 . 8 7 60 OP.r AI 確定 35kV 側(cè)平衡線圈及工作線圈匝數(shù)： )(6 . 26)57 . 3 /38 . 4 (7 d.seW.se 2nb 2b nb.cal 匝WW I I W 取，工作線圈。)(3 nb.se 匝W)(9 nw.se 匝W 計算

9、er f 05 . 0 0465 . 0 66 . 2 36 . 2 er f 所以不必重算動作電流。 4.1.2 動作時間 由于是主保護(hù)，動作時間 t=0s。 4.1.3 靈敏度校驗 在 6.6kV 側(cè)兩相短路最小短路電流為： )(1073 )211 . 0 289 . 0 (3 6300 2 3 2 k.min A I 歸算至 35kV 側(cè)的短路電流為： )(1073 37 3 . 66300 k.max A I 35kV 側(cè)流入繼電器的電流為： )( 5 . 15 120 10733 r A I 35kV 側(cè)繼電器動作電流： )(67 . 6 9 60 OP.r AI 靈敏系數(shù): 258

10、 . 2 67 . 6 2 . 17 2op 2op.min sen I I K 靈敏度符合要求。 4.2 后備保護(hù)的整定計算 4.2.1 動作值(如動作電流) 過電流保護(hù)采用三相式接線，且保護(hù)應(yīng)安裝在電源側(cè)，保護(hù)的動作電流應(yīng)按躲 op I 過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即 L.max I L.max re rel op I K K I 式中，是可靠系數(shù)，一般取 1.2；是返回系數(shù)。 rel K3 . 1 re K )( 7 . 187 3 . 6732 . 1 49 5 . 191980 3 max L.max A U P I )(2767 .187 85 . 0 25 . 1 L.

11、max re rel op AI K K I 4.2.2 動作時間 動作時間 t=0.5s。 4.2.3 靈敏度校驗 25 . 1 op )2( K.min sen I I K 是最小運行方式下，在靈敏度校驗點發(fā)生兩相短路時，流過保護(hù)裝置的最小 )2( K.max I 短路電流。 變壓器靈敏度校驗： )(15 . 0 )32 . 2 1 (2 1 2 *N *N)2( *k.min A Z U I )(423 66732 . 1 320 151 . 0 3 144 . 0 )2( k.min A N N U S I 5 . 153 . 1 276 423 op )2( K.min sen I

12、I K 靈敏度符合要求。 5 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇 5.1 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-1052000/5A 0.5/、10P10、0.2/10 P10 0.2(0.2S)級 30VA；P1 級 40 VA；P2 級 30 VA 12/42/75KV LCWD2-3551000/5A0.2(0.2S)/10P0.2(0.2S)級 30VA；10P 級 50VA40.5/95/185KV 5.2 繼電器的選擇 本設(shè)計選用 BCH-2 型差動繼電器，繼電器的

13、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) 動作時間 (s) 功率消耗(VA) 觸 點 型 式 5A (50Hz) 604 5 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 3-12 3 倍動作 電流 0.035 在額定電壓下，平衡 繞組(或)合部接入 時單相功耗16 一 動 合 6 二次展開原理圖的繪制 6.1 保護(hù)測量電路 Yd11 接線變壓器差動保護(hù)的三相原理接線圖如圖 6.1 所示： IY AIY BIY C IY A IY BIY CIY AIY B Ida Idb

14、Idc IdAIdB IdC Id IdA IdB IdC IdId 6.2 保護(hù)跳閘電路 保護(hù)跳閘電路如圖 6.2 所示。 圖 6.1 Yd11 接線變壓器差動保護(hù)的三相原理接線圖 U 1TA V 1TA U 2TA W 1TA V 2TA W 2TA U 3TA V 3TA W 3TA 1XB 2XB 3XB 4XB 5XB 6XB 7XB 8XB 9XB 10XB 11XB 1KD 1KA 2KD3KD 2KA 3KA 4KA 路 回 護(hù) 保 動 差 路 回 護(hù) 保 流 電 過 路 回 護(hù) 保 荷 負(fù) 過 WC 1KD 2KD 3KD KG 1KT 1KA 1KA 1KA 1KA KM

15、KM I I 4KS KG KT 2KT 2KM 3KT 1KT 2KS 3KS 1KS 2KT 13XB 12XB 14XB KM 4R 4KS 保護(hù) 差動 保護(hù) 瓦斯 保護(hù) 過流 保護(hù) 過負(fù)荷 跳閘1QF 跳閘2QF 瓦斯 溫度 過負(fù) 通風(fēng) 路 回 號 信 7 保護(hù)的評價 差動保護(hù)作變壓器的主保護(hù)，過電流保護(hù)作變壓器的后備保護(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、分段母線線路上。 差動保護(hù)的優(yōu)點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。其缺點是對變壓器內(nèi)部不嚴(yán)重的匝間短路反映不夠靈敏。 過電流保護(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)的特點是整定電流 大、瞬時動作，過載保護(hù)的特點是整定電流較小、反時限動作。系統(tǒng)存在故障或異常 時，電流異常增大，過流保護(hù)在電流大于整定值時動作，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)運行的 安全和穩(wěn)定。 圖 6.2 保護(hù)跳閘電路 參考文獻(xiàn) 1 張寶會,尹項根主編.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