繼電保護原理課程設計--距離保護

1、<p><b>　　1 設計原始資料</b></p><p><b>　　1.1具體題目</b></p><p>　　一臺雙繞組降壓變壓器的容量為25MVA，電壓比為，Y，d11接線；采用BCH-2型繼電器。求縱差動保護的動作電流。已知：38.5kV外部短路的最大三相短路電流為9420A、最小短路電流為8000A。110kV側電流互感器

2、變比為1000/5,38.5kV側電流互感器的變比為1500/5；可靠系數?。混`敏度校驗點發(fā)生三相金屬性短路時，保護安裝處感受到的最大殘壓。試對變壓器進行相關保護的設計。</p><p><b>　　1.2要完成的內容</b></p><p>　　求該變壓器縱差動保護的動作電流，對該變壓器進行相關保護的設計。</p><p><b>

3、　　2設計課設的內容</b></p><p><b>　　2.1 設計規(guī)程</b></p><p>　　根據規(guī)程規(guī)定，變壓器一般應裝設下列保護：</p><p>　　瓦斯保護。瓦斯保護是變壓器內部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生

4、故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。規(guī)程規(guī)定：對于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。</p><p>　　縱差動保護或電流速斷保護。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行的變壓器，10000kV

5、A及以上的發(fā)電廠廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，應裝設縱差動保護。電流速斷保護用于對于容量為10 000kVA以下的變壓器，當后備保護的動作時限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。對2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應裝設縱差動保護。</p><p>　　外部相間短路和接地短路時的后備保護。除了主保護外，變壓器還應裝設相間短路和接地短路時的后備保護。后備保護的作用是為了防止由外

6、部故障引起的變壓器繞組過電路，并作為相鄰元件(母線或線路)保護的后備以及在可能的條件下作為變壓器內部故障時主保護的后備。</p><p>　　過負荷保護。變壓器長期運行時，繞組會因發(fā)熱而受到損傷。對400kVA以上的變壓器，當數臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。過負荷保護接于一相電流上，并延時作用于信號。</p><p>　　過勵磁保

7、護。當變壓器發(fā)生過勵磁故障時，鐵芯的工作磁密升高導致其出現飽和使得鐵損增加。鐵芯飽和還會使漏磁場增強，漏磁通在穿過鐵芯表面和相應結構件中引起的渦流損耗也相應增加。由這些附加損耗引起的溫升有可能導致設備絕緣的損壞。 由于現代大型變壓器的額定工作磁密接近其飽和磁密，使得過勵磁故障的后果更加嚴重。并且，對于變壓器組其電壓和頻率都會大幅度偏離額定值，有可能出現因電機轉速偏低而電壓接近額定值時由低頻產生的過勵磁故障。因此，變壓器必須要配置專門的過

8、勵磁保護。</p><p>　　其他非電量保護。對變壓器溫度及郵箱內壓力升高和冷卻系統故障，應按現行有關變壓器的標準要求，專設可作用于信號或動作于跳閘的非電氣量保護。</p><p>　　2.2本設計的保護配置</p><p>　　2.2.1主保護配置</p><p>　　瓦斯保護和縱差動保護。</p><p>　　2

9、.2.2后備保護配置</p><p>　　低壓啟動的過電流保護和過負荷保護。</p><p>　　3 保護配合及整定計算</p><p>　　3.1主保護的整定計算</p><p>　　3.1.1縱差動保護動作電流的整定計算</p><p>　　躲過外部短路故障時的最大不平衡電流</p><p>

10、;<b>　　式中：</b></p><p><b>　　取，，，。</b></p><p><b>　　可得： </b></p><p><b>　　則整定電流為：</b></p><p>　　將歸算到電流互感器二次側的數值為。</p&g

11、t;<p>　　躲過變壓器最大的勵磁涌流</p><p>　　將歸算到電流互感器二次側的數值為。</p><p>　　躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流</p><p>　　將歸算到電流互感器二次側的數值為。</p><p>　　取上述3種情況的最大整定電流，則縱差動保護動作電流為。</p><p>

12、　　3.1.2靈敏度校驗</p><p>　　縱差動保護的靈敏系數校驗式為：。綜上可知整定的動作電流能滿足靈敏度的要求。</p><p><b>　　3.1.3瓦斯保護</b></p><p>　　該變壓器可以采用“輕瓦斯”，保護的動作值采用氣體容積表示。通常氣體的容積的整定范圍為250~300。對于容量在10MVA以上變壓器多采用250。&l

13、t;/p><p><b>　　3.3.4動作時間</b></p><p>　　變壓器的主保護都設定為當測得的數值大于整定值時，主保護能迅速動作即動作時間為零。</p><p>　　4.2后備保護的整定計算</p><p>　　4.2.1變壓器低電壓啟動過電流保護的整定計算及校驗原則</p><p>　

14、　(1)電流繼電器的整定值的計算及校驗</p><p>　　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運行變壓器切除或電動機自啟動是可能出現的最大負荷，而是按大于變壓器的額定電流整定， 即 </p><p>　　式中，—可靠系數，取1.3；</p><p>　　—返回系數，取0.85~0.95；<

15、;/p><p><b>　　—變壓器額定電流。</b></p><p>　　則可得： </p><p>　　經過靈敏度校驗可知=滿足靈敏度要求。</p><p>　　(2)低電壓繼電器的動作電壓按以下條件整定，并取最小值。</p><p>　　按躲過正常運行時可能出現的最

16、低工作電壓整定，計算式為</p><p>　　式中，—最低工作電壓，一般取0.9(為變壓器的額定電壓)；</p><p>　　—可靠系數，取1.1~1.2；</p><p>　　—低電壓繼電器的返回系數，取1.15~1.25。</p><p>　　則可得： </p><p>　　按躲過電動

17、機自啟動時的電壓整定</p><p>　　當低壓繼電器由變壓器低壓側互感器供電時，計算式為</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　綜上選擇。</b></p><p>　　低電壓繼電器的靈敏系數按下式校驗</p><p>　　則=，可知滿足靈敏度要

18、求。</p><p>　　5繼電保護電流互感器的選擇</p><p>　　該變壓器工作于強電系統中則額定二次電流為5A。</p><p>　　一次側電流互感器的選擇</p><p>　　按額定電壓和額定電流選擇，即</p><p><b>　　則可得：，。</b></p><p

19、>　　綜上可選擇：LB-110和LB1-110型號互感器。</p><p>　　二次側電流互感器的選擇</p><p>　　按額定電壓和額定電流選擇，即</p><p><b>　　則可得：，。</b></p><p>　　綜上可選擇：LCW-110型號互感器。</p><p><b&

20、gt;　　6 原理圖的繪制</b></p><p>　　6.1 保護測量電路</p><p>　　雙繞組三相變壓器縱差動保護原理接線圖如下圖1所示。</p><p>　　圖1 雙繞組三相變壓器縱差動保護原理接線圖</p><p><b>　　6.2保護跳閘電路</b></p><p>

21、　　保護跳閘電路附錄一所示。</p><p><b>　　7 總結</b></p><p>　　本次關于雙繞組降壓變壓器的相關設計，主保護采用的是瓦斯保護和縱差動保護，后備保護采用的是低壓啟動的過電流保護和過負荷保護。其中過負荷保護在本課程設計沒有闡述相關的整定計算。本次課程中關于變壓器的保護的整定計算中涉及到很多公式，雖然看起來相當麻煩，但只要理清相關的設計思路和理

22、解各種公式的意義，會使計算過程顯得清晰明了。另外，關于電流互感器選擇這一部分，做的不是很明了。因為繼電保護的電流互感器的選擇有與其他的電流互感器的選擇依據不同，用于繼電保護的電流互感器有其特有的型號。所以，給該部分的完成造成了很大的困難?？偟膩碚f，本次課程設計讓我對變壓器的保護的設計有了一些了解，關于變壓器保護的設計這方面的內容也相當的復雜，對于這方面的東西自己也比較有興趣，在今后還要多多涉獵相關的內容。</p><

23、p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 宋志明.繼電保護原理與應用[M].北京:中國電力出版社,2007.</p><p>　　[2] 孫國凱,霍利民,柴玉華.電力系統繼電保護原理[M].北京:中國水利水電出版社,2002.</p><p>　　[3] 尹項根,曾克娥.電力系統繼電保護原理與應用[M].武漢:華中科技