继电保护课程设计 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

电力系统继电保护课程设计

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号： 2009

指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 7日

1 设计原始资料

1.1 具体题目

一台双绕组降压变压器的容量为20MVA ，电压比为35±2×2.5%/6.6kV ，Yd11接线；采用BCH-2型继电器。求差动保护的动作电流。已知：6.6kV 外部短路的最大三相短路电流为8920(1+50%)=13380A ；35kV 侧电流互感器变比为600/5，66kV 侧电流互感器变比为1500/5；可靠系数取3.1rel K 。试对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 分析要设计的课题内容

2.1 本设计的保护配置

2.1.1 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。

(1) 瓦斯保护

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。瓦斯继电器的上触点为轻瓦斯保护，由上开口杯控制，整定值为当瓦斯继电器内上部积聚250~300cm 3气体时动作，动作后发信号。

(2) 纵差动保护

电流纵差动保护不但能区分区内外故障，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，差动保护是变压器内部、套管及引出线上发生相间短路的主保护，同时也可以保护单相层间短路和接地短路，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电流时的最大不平衡电流。

2.1.2 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以及过负荷保护。

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 变压器短路点选取

3.1 保护短路点的选取

图3.1、3.2所示为变压器短路短路点的确定，图3.1为变压器区外短路的情况及其差动保护安装原理图，图3.2为变压器区内短路的情况及其差动保护安装原理图。

I

1

I''

1

图3.1 变压器区外短路故障示意图图3.2 变压器区内短路故障示意图

4 保护的配合及整定计算

4.1 BCH—2型继电器主保护的整定计算

4.1.1 动作值(如动作电流)

确定基本侧：

(1) 变压器一次额定电流。

①35kV侧：

)(24835

315000N A =⨯=

I

② 6.6kV 侧：

)(13156

.6315000N A =⨯=

I

(2) 电流互感器变比。

① 35kV 侧计算变比及选用变比：

5

2483TA.cal ⨯=

n

选用

5

600TA =

n

② 6.6kV 侧： (3) 电流互感器二次电流 ① 35kV 侧：

)(57.3120

24832N A =⨯=

I

② 6.6kV 侧：

)(38.4300

13152N A ==

I

变压器各侧参数如表4.1。

表4.1 变压器各侧参数

名 称 各 侧 数 值

额定电压(kV) 35

6.6

额定电流(A) 24835

315000=⨯

13156

.6315000=⨯

电流互感器接线 △ Y

电压互感器变比

5600

51500

二次电流(A)

57.3120

2483=⨯

38.4300

1315=

(4) 线三相短路归算到基本侧的短路电流：

)(211.015

3.608.02

T Ω=⨯

=X

)(384.0211.0173.0ΣΩ=+=X

)(211.0384

.03630008.0)

3(K.max Ω=⨯⨯

=I

① 基本侧动作电流： a. 按躲过外部短路条件：

)(24629427)05.005.01.01(3.1OP A =⨯++⨯⨯=I

b.按躲过励磁涌流：

)

(171013153.1OP A =⨯=I

c. 按TA 二次断线条件：

)

(137810163.1OP A =⨯=I

选一次动作电流

)(2450OP A =I

② 确定基本侧动作线圈匝数： a. 二次动作电流：

)(16.83002450OP.r A ==

I )(35.716

.860W.cal 匝==

W

选)(6d.se 匝=W ，匝）(1b.se =W 。 b. 继电器实际动作电流：

)(56.87

60OP.r A ==

I

确定35kV 侧平衡线圈及工作线圈匝数：

)(6.26)57.3/38.4(7d.se W.se 2nb

2b nb.cal 匝=-⨯=-=

W W I I W

取)(3nb.se 匝=W ，工作线圈)(9nw.se 匝=W 。