继电保护课程设计报告(DOC)

继电保护原理课程设计报告

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1102

姓名：******

学号：201109228

指导教师：闵永智

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年7月11日

1 设计原始资料

1.1具体题目

一台双绕组牵引变压器的容量为25MV A，电压比为110±2×2.5%/27.5kV，Y，d11接线；已知：27.5kV外部短路的最大电流为2400A、最小短路电流为2100A，110kV侧电流互感器变比为300/5，27.5kV侧电流互感器变比为800/5；可靠系数取K rel=1.3。

试对牵引变压器进行相关保护的设计。

1.2要完成的内容

对变压器进行主保护和后备保护的设计、配置、整定计算和校验。

2 保护方案设计

2.1 主保护配置

为了满足电力系统稳定性方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。通常变压器的瓦斯保护和纵差动保护构成双重化快速保护。

变电所的主变压器和动力变压器，都是用变压器油作为绝缘和散热的。当变压器内部故障时，由于短路电流和电弧的作用，故障点附近的绝缘物和变压器油分解而产生气体，同时由于气体的上升和压力的增大会引起油流的变化。利用这个特点构成的保护，叫做瓦斯保护。瓦斯保护主要由瓦斯继电器、信号继电器、保护出口继电器等构成，瓦斯继电器装在变压器油箱和油枕的连接管上。目前，瓦斯保护使用的瓦斯继电器主要是开口杯式的，正常时，上、下开口杯都浸在油内，由于开口杯侧产生的力矩小于平衡锤产生的力矩，因此开口杯处于上升位置，磁力触点断开。当变压器内部发生轻微故障时，聚集在瓦斯继电器内上部的气体使油面下降，上开口杯侧的力矩大于平衡锤所产生的力矩，因此上开口杯绕支点顺时针偏转，带动永久磁铁使磁力触点接通，发出轻瓦斯信号。当变压器内部发生严重故障时，在邮箱内形成的油流冲击进油口挡板而带动下开口杯偏转，永久磁体随着偏转，使磁力支点接通而引起变压器各侧断路器跳闸。

变压器差动保护主要用来保护变压器内部、套管以及引出线上的相间短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路。电流纵差动保护不但能区分保护区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时的切除区内各种故障，具有明显的优点。本设计中变压器主保护主要选电流纵差动保护，该保护不需与其他保护配合，可无延时的切断内部短路，动作于变压器高低压两侧断路器跳闸。为了保证动作的选择性，差动保护动作电流应躲开外部短路时的最大不平衡电流。

2.2 后备保护配置

变压器的后备保护选择过电流保护和低电压启动的过电流保护。

低电压启动的过电流保护主要是为了保护外部短路引起的变压器过电流，同时也可以作为变压器差动保护以及馈线保护的后备保护。

变压器的不正常工作包括过负荷运行，对此配置过负荷保护。正常时，变压器不过负荷，电流小于整定值，过负荷保护不动作。当三相负荷对称时，可仅在一相装设过负荷保护。

3 整定计算

3.1 主保护的整定计算

3.1.1 差动保护动作电流计算值

表1 变压器各侧一、二次电流

名称

各侧数值 额定电压(kV )

110 27.5 额定电流(A )

131110300052=⨯ 52527.5300052=⨯ 电流互感器接线

△ Y 电流互感器变比

300/5 800/5 二次电流(A) 3.7860

1313=⨯ 3.28160525=

(1) 躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定计算式

I set =K rel I unb.max (3.1)

式中 K rel ——可靠系数，取1.3；

I unb.max ——外部短路故障时的最大不平衡电流。

I unb.max =(∆f za +∆U +0.1K np K st )I k.max (3.2)

式中 I k.max ——外部短路故障时的最大短路电流；

∆f za ——由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差； ∆U ——由变压器分接头改变引起的相对误差，一般取调整范围的一半；

K np ——非周期分量系数，当采取速饱和变流器时，可取为1；

K st ——电流互感器同型系数，取为1；

0.1——电流互感器容许的最大稳态相对误差。

已知∆f za =0.134，∆U =0.05，K np =1，K st =1，带入公式(3.2)得

I unb.max =(0.134+0.05+0.1×1×1)×2400

=681.6(A)

I set =I set =K rel I unb.max =1.3×681.6

=886.1(A)

(2) 躲过变压器最大励磁涌流，整定式

I set =K rel μK I N (3.3)

式中 μK ——励磁涌流的最大倍数，

I N ——变压器的额定电流。

已知K rel =1.3,μK =1，I N =525，带入公式(3.3)得

I set =1.3×1×525

=682.5(A)

(3) 按躲过电流互感器二次回路断线计算，即

I set=K rel I l.max (3.4)

式中 I l.max ——变压器的最大负荷电流，在变压器的最大负荷电流不能确定时，可取变

压器的额定电流。

已知K rel =1.3，I N =525，带入公式(3.4)得

I set =1.3×525

=682.5(A)

按上面的三个条件计算纵差护的动作电流，并选取最大者，比较可知：选躲过外部短路故障时的最大不平衡电流

I set =886.1(A) (3.5)

灵敏度校验

K sen =set

k.min I I (3.7)

已知I k.min =2100，I set =886.1，带入公式(3.7)得