电力变压器继电保护保护课程设计.doc

编号0714X X X
课程设计
（200X级本科）
系（部）院：机电工程系
专业：电气工程及其自动化
作者姓名：X X X
指导教师：X X X 职称：教授
完成日期：2010 年7 月 1 日
二○一○年七月
河西学院本科生课程设计任务书
设计及计算说明书
一摘要及关键词
摘要：变压器差动保护是电力变压器的主保护之一，差动保护的理论依据是基尔霍夫电流定律。

对于在发电机和线路保护的应用中，差动保护表现出了良好的选择性、高灵敏度和高速动性。

但对于变压器而言，由于内部磁路的联系，其本质上不再满足基尔霍夫电流定律，变压器励磁电流成了差动保护不平衡电流的一种来源。

在正常运行时，变压器励磁电流通常低于额定电流的 1 ％，所以设定差动保护动作值可准确区分变压器内部故障与外部故障。

但是，电力变压器运行条件复杂，当变压器过励磁运行时，励磁电流可达到变压器额定电流的水平，将引起差动保护误动作。

在变压器空载合闸或者变压器外部短路被切除而变压器电压突然恢复时，励磁涌流达到额定电流的6倍～8倍，可与短路电流相比拟。

而励磁涌流流经电源侧，造成变压器两侧电流的不平衡，从而在差动回路内产生不平衡电流，导致差动保护误动作。

为解决由于励磁涌流而使变压器差动保护经常出现误动作的问题，寻求正确识别变压器内部故障和励磁涌流的方法，笔者对各种差动保护方案的原理、优缺点及应用情况进行了分析和
评价。

关键字： 差动保护 原理及展开图
二 引 言
《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。

在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。

而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。

在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。

电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。

本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。

其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。

通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

三 设计原理
采用BCH-2型差动继电器构成的纵联差动保护。

纵联差动保护是反应被保护变压器各段流入和流出电流的相量差。

由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵联差动保护的正确工作就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。

在保护范围内故障时，流入差动回路的电流为短路点的二次值，保护动作。

纵联差动保护动作后，跳开变压器两侧的断路器。

例如，在图1-1中应使
图1-1
2''11'1''2
'2TA TA N I N I I I === 或 T TA TA n I I N N =='1''112 式中：
1TA N ----高压侧电流互感器的变化
2TA N ----低压侧电流互感器的变化
T n ----变压器变比
由此可知，要实现变压器的纵联差动保护，就必须适当的选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比T n 。

四 计算说明
已知：N S =20MA V 电压比为110±2×2.5%／11KV
d U =10.5% max .S X =0.44Ω min .S X =0.22Ω
1.确定基本侧电流
（1）变压器一次额定电流
1）110KV 侧：
2）11KV 侧：
[注:求额定电流应用变压器实际额定电压]
（2）电流互感器变比：
1)110KV 侧计算变比及选用变比
51053⨯=⋅cal TA n ; 选用 5
250=TA n [注：3是由于变压器高压侧采用星形接线]
2）11KV 侧：
51050=⋅cal TA n ； 选用 5
1250=TA n (3) 电流互感器二次电流
1）110KV 侧：
[注：3为接线系数]
[注：选用二次电流大的一侧作为基本侧]
(4)求低压母线三相短路归算到基本侧的短路电流
2.基本侧动作电流计算值确定
（1）按躲过外部短路条件：
rel K ------可靠系数，取为1.3；
TA unb I .-----两侧电流互感器电流误差引起的不平衡电流；
u unb I ∆.-----变压器调分接头引起的不平衡电流；
（2）按躲过励磁涌流：
（3）按躲过电流互感器二次短线条件：
选一次计算动作电流：
[注：计算动作电流应取条件的最大值。

]
3.确定基本侧差动线圈匝数
二次计算动作电流：
工作线圈匝数：
[注：为防止保护误动作工作线圈匝数应小于或等于计算值。

]
选用差动线圈整定为6=⋅set d W 匝，平衡线圈整定为1=⋅set b W
继电器实际动作电流
[注：由于计算值与整定值不同，所以实际动作动作电流不等于计算值。

] 二次电流为：A I OP 214025056.8=⨯=
4.确定110KV 侧平衡线圈及工作线圈匝数：
[注：按四舍五入法确定非基本侧平衡线圈匝数，这样产生的不平衡才是最小的。

] 按四舍五入原则取非基本侧的平衡线圈匝数为2=⋅se nb W 匝
非基本侧工作线圈为628+==⋅set nw W 匝
5.计算ph f ∆；
ph f ∆=set cd c ph pr ph c ph W W W
W ....+-； c ph W .-------平衡线圈的计算匝数；
pr ph W .-------平衡线圈实际匝数；
set
cd W .-------差动线圈整定匝数； [注：相对误差应取绝对值。

]
6.校验灵敏度：
在6.6KV 侧两相短路最小短路电流为：
归算至110KV 侧的短路电流为：
[注：因电源在高压侧，所以单电源变压器求灵敏度系数时，应归算至电源侧。

] 110KV 侧流入继电器的电流为
11KV 侧继电器动作电流：
保护的灵敏度为
01.25.7/1.15==sen K >2
满足要求。

五设计总结
通过两周的继电保护课程设计，虽然时间不长，但期间有许多事情让我难忘，我从中学到了很多宝贵的经验和知识。

对距离保护设计的过程有了一个很
大程度了解，为以后的工作打下了一个坚实的基础。

在实际操作中我们应该学
会如何和同学一起合作，以提高工作效率。

合作之间其实并不是单纯的操作，
相互呼应，还可以提高我们的实际解决问题的能力。

通过这次设计，我深刻的
认识到了，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这
样才能提高自己的实际操作能力，并且从中培养自己的独立思考、勇于克服困难、团队协作的精神。

从而，为自己以后学习和工作打下基研。

只有自己亲手
做了，才会明白其实很多事是很简单的，只要你敢做，就没有你做不到的事。

谁都有第一次，谁都会认为第一次是最难的。

通过这次课程设计，我对距离保护设计整定计算过程有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。

尽管在这次设计中遇到了很多困难，但老师指导给了我们很大的帮助，自己对距离保护设计有了大概的了解，也是学习《继电保护原理》理论知识的一次实际应用，把我们的理论和实际联系了起来，在这次的设计过程中，我们组先根据派发的任务收集，调查有关的资料书籍，然后进入起草方案阶段，其间与同组同学进行方案的讨论，修改。

有不懂的地方向老师请教，大家都有很大的收获时间过得真快，为期一周半的继电保护课程设计就已经结束。

在这段时间里，我学到了很多以前学不到的东西，也认识到了自己很多的不足感觉收益非浅。

最后，感谢老师对我们的教诲和指导！
附件1：
[1]: 贺家李、宋从矩.《电力系统继电保护原理》第二版[M]，北京，水利电力出版社，1985
[2]：马长贵.《高电网继电保护原理》[M]，北京：水利电力出版社，1987
[3]：毛锦庆.《电力系统继电保护实用技术问答》第二版[M]，北京：中国电力出版社1999
[4]：范锡普《发电厂电气部分》[M]，北京，中国电力出版社，1987
[5]：许建安.《电力系统微机继电保护》[M]，北京，中国水利水电出版社，2001
[6]: 何仰赞，温增银.《电力系统分析》第三版[M]，武汉,华中科技大学出版社，2002
[7]:陈悦.《电气工程毕业设计指南电力系统分册》[M]，北京，中国水利水电出版社，2008
[8]:芮静康.《现代工业与民用供配电设计手册》[M]，北京，中国水利水电出版社，2004
[9]:胡虔生，胡敏强.《电机学》[M]，北京，中国电力出版社，2005
[10]:刘介才，《工厂供电》第四版[M]，北京，机械工业出版社，2004。