某35kV變電所主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：某35kV變電所主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：供用電技術(shù)班級(jí)學(xué)號(hào)：10261班學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：張祥軍2013年1月3日TOC\o"1-2"\h\u15239一、繼電保護(hù)的概述389351、繼電保護(hù)綜述3142852、繼電保護(hù)裝置組成3149693、繼電保護(hù)裝置根本任務(wù)3181854、對(duì)繼電保護(hù)裝置的根本要求：36539二、任務(wù)要求：322432三、估算計(jì)算負(fù)荷電流425091四、短路電流及其計(jì)算 411941、最小運(yùn)行方式：4266782、最大運(yùn)行方式：526684五、變壓器的故障類(lèi)型和不正常運(yùn)行狀態(tài) 6153六、電力變壓器繼電保護(hù)方案確定725831七、瓦斯保護(hù)730021、瓦斯保護(hù)原理圖718491八、定時(shí)限過(guò)流保護(hù)8151671、原理接線圖：8302842、整定計(jì)算：881373、靈敏度校驗(yàn)937324、各種繼電器選型1020193九、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 10155201、原理接線圖10105892、整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)10152123、電流互感器選擇及差動(dòng)繼電器選型1319933十、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)1321411、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理圖13246622、過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算13274393、各種繼電器選型1322210十一、以上保護(hù)原理接線全圖〔A3號(hào)圖紙1張〕1425187參考文獻(xiàn)：14一、繼電保護(hù)的概述1、繼電保護(hù)綜述對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障局部隔離、切除的一種重要措施。2、繼電保護(hù)裝置組成繼電保護(hù)裝置：就是指反響電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置的組成:繼電保護(hù)一般由三個(gè)局部組成:測(cè)量局部、邏輯局部和執(zhí)行局部，其原理結(jié)構(gòu)如下列圖所示。3、繼電保護(hù)裝置根本任務(wù)〔1〕發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障局部繼續(xù)運(yùn)行?！?〕反響電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作于信號(hào)，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引起損壞或開(kāi)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除?！?〕繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。4、對(duì)繼電保護(hù)裝置的根本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性二、任務(wù)要求：電壓等級(jí)35/10kV，有甲、乙兩個(gè)變電所提供電源，均采用單回路電源供電，距離待設(shè)計(jì)變電所分別為15km和10km，采用LGJ-50架空導(dǎo)線供電，短路容量分別為200MVA和250MVA。甲、乙兩個(gè)變電所提供電源的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限均為2.0s。35kV出線共2回，所接負(fù)荷為化工廠。10kV出線共5回，其中3回架空出線，每回輸電容量為1200kW，2回電纜線路，每回輸電容量為1700kW，以一、二級(jí)負(fù)荷為主，負(fù)荷線路長(zhǎng)度為10km。35kV單母線分段接線，10kV單母線分段接線。主變壓器兩臺(tái)S9-6300/35kV，Y，d11接線變壓器。以?xún)蓚€(gè)電源全投入運(yùn)行，負(fù)荷全投，母線分段斷路器合閘運(yùn)行為最大運(yùn)行方式；以乙電源停運(yùn)，電纜停運(yùn)，分段斷路器斷開(kāi)運(yùn)行為最小運(yùn)行方式。估算計(jì)算負(fù)荷電流==A=103.9A四、短路電流及其計(jì)算1、最小運(yùn)行方式：短路電流計(jì)算圖等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A，U=37KV，U=10.5KVI===1.56KAI===5.50KAX===0.5X=0.415=0.44X=X===1.19K-1點(diǎn)短路電流X=X+X=0.5+0.44=0.94I==KA=1.66KAK-2點(diǎn)短路電流X=X+X+X=0.94+1.19=2.13I==5.50/2.13KA=2.58KA折算到35KV側(cè):Id21max=I/X=1.56/2.13=0.73(KA)2、最大運(yùn)行方式：短路電流計(jì)算圖等效電路圖取基準(zhǔn)值：S=100MV·A，U=37KV，U=10.5KVI==KA=1.56KAI==KA=5.50KAX===0.5X=0.415=0.44X=X===1.19X===0.4X=0.410=0.29K-1點(diǎn)短路電流KAK-2點(diǎn)短路電流==7.86KA折算到35KV側(cè):Id21max==7.8610.537=2.23KA五、變壓器的故障類(lèi)型和不正常運(yùn)行狀態(tài)電力變壓器故障可分為油箱內(nèi)部和油箱外部?jī)煞N故障。油箱內(nèi)部故障主要包括變壓器繞組的相間短路、匝間短路、單相接地短路和鐵芯燒損等。對(duì)變壓器來(lái)講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈汽化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外部故障最常見(jiàn)的是絕緣套管引出線上發(fā)生相間短路或接地〔對(duì)變壓器外殼〕短路故障，它可能引起變壓器絕緣套管爆炸，從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中切除。變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)有油箱漏油造成的油面降低，由于外部短路故障引起的過(guò)電流，變壓器油溫升高，由于負(fù)荷超過(guò)額定值引起的過(guò)負(fù)荷使變壓器繞組過(guò)熱加速繞組絕緣老化甚至引起內(nèi)部故障等。六、電力變壓器繼電保護(hù)方案確定變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運(yùn)行的情況，從反響各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的平安性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護(hù)、異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)。于本設(shè)計(jì)而言，因?yàn)槿萘筷P(guān)系不采用速斷保護(hù)，采用瓦斯保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)采用定時(shí)限過(guò)流保護(hù)，高壓側(cè)電壓沒(méi)有5000KV故不采用勵(lì)磁保護(hù)。具體情況如下：1．主保護(hù)：瓦斯保護(hù)〔以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低〕、縱差動(dòng)保護(hù)〔以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路〕。2．后備保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)〔以反響變壓器外部相間故障〕、過(guò)負(fù)荷保護(hù)〔反響由于過(guò)負(fù)荷而引起的過(guò)電流〕。七、瓦斯保護(hù)1、瓦斯保護(hù)原理圖輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為250～300整定，本設(shè)計(jì)采用280。重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6～1.5m/s整定本，本設(shè)計(jì)采用1m/s。瓦斯繼電器選用QJ1-80型 。定時(shí)限過(guò)流保護(hù)1、原理接線圖：當(dāng)一次電路發(fā)生短路時(shí)，電流繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作，閉合其觸點(diǎn)，使時(shí)間繼電器KT動(dòng)作。KT經(jīng)過(guò)整定時(shí)限后，其延時(shí)觸點(diǎn)閉合，使串聯(lián)的信號(hào)繼電器〔電流型〕KS和中間繼電器KM動(dòng)作。KS動(dòng)作后，其指示牌掉下，同時(shí)接通信號(hào)回路，給出燈光信號(hào)和音響信號(hào)。KM動(dòng)作后，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除短路故障。QF跳閘后，其輔助觸點(diǎn)隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護(hù)裝置除KS外的其他所有繼電器均自動(dòng)返回起始狀態(tài)，而KS可以手動(dòng)復(fù)位。2、整定計(jì)算：〔1〕定時(shí)限保護(hù)動(dòng)作電流整定定時(shí)限保護(hù)動(dòng)作電流整定原那么：應(yīng)躲過(guò)變壓器一次側(cè)的最大工作電流，常取I=〔1.5~3〕I式中，I為變壓器的一次額定電流。動(dòng)作電流為：I=I〔3-1〕式中I為變壓器一次側(cè)的最大工作電流;為保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，對(duì)DL型定時(shí)限，取1.2；為保護(hù)裝置的接線系數(shù)，對(duì)兩相兩繼電器式接線取1，對(duì)兩相一繼電器接線取1.3；為電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.85；為電流互感器的變流比，本設(shè)計(jì)取200/5。I==7.4A可選取電流整定范圍為2.5-10A的DL型電流繼電器,并整定為8A。(因?yàn)镮只能為整數(shù)。)〔2〕定時(shí)限保護(hù)的時(shí)限整定時(shí)限整定原那么:應(yīng)比變壓器二次母線各饋出線定時(shí)限過(guò)流最大的時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段〔Δt=0.5s〕，即：t+〔3-2〕式中t在后一級(jí)保護(hù)的線路首段發(fā)生三相短路時(shí)，前一級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間；后一級(jí)保護(hù)中最長(zhǎng)的一個(gè)動(dòng)作時(shí)間前后兩級(jí)保護(hù)裝置的時(shí)間級(jí)差，對(duì)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)取0.5S。本設(shè)計(jì)題目給出電源的定時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限均為2S,故時(shí)限整定為=t-=2S-0.5S=1.5S?？蛇x時(shí)間繼電器整定范圍為1.2-5S的DS型時(shí)間繼電器，并整定在1.5S上。3、靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)原那么：應(yīng)以系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，變壓器二次母線發(fā)生兩相短路流經(jīng)一次側(cè)的電流來(lái)校驗(yàn)，即：=1.5〔3-3〕式中在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，變壓器二次母線發(fā)生兩相短路電流=/=0.8662.58KA/(37KV/10.5KV)=0.634KA動(dòng)作電流折算到一次電路的值:=/=8A40/1=320A=634A/320A=1.98>1.5滿足靈敏系數(shù)要求。4、各種繼電器選型電流繼電器的選擇：DL-11/10電流互感器的選擇：LQJ-10/160信號(hào)繼電器的選擇：DX-17時(shí)間繼電器的選擇：DS-35C中間繼電器的選擇：DZ-15九、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1、原理接線圖如圖，當(dāng)變壓器正常工作或差動(dòng)保護(hù)區(qū)外〔如：二次母線k-1點(diǎn)〕短路時(shí)，流入KA的電流，差值很小，KA不動(dòng)作。當(dāng)在差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)〔如：變壓器二次出口k-2點(diǎn)短路時(shí)〕，所以繼電器動(dòng)作，使QF跳閘。2、整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：計(jì)算Ie及電流互感器變比，列表如下：名稱(chēng)各側(cè)數(shù)據(jù)Y〔35KV〕Δ〔10.5KV〕額定電流變壓器接線方式Y(jié)ΔCT接線方式ΔYCT計(jì)算變比實(shí)選CT變比nl200/5400/5實(shí)際額定電流不平衡電流I4.50-4.33=0.17A確定根本側(cè)根本側(cè)非根本側(cè)確定根本側(cè)一次動(dòng)作電流：〔1〕躲過(guò)外部故障時(shí)的最大不平衡電流利用實(shí)用計(jì)算式式中：—可靠系數(shù)，采用1.3；—同型系數(shù)，CT型號(hào)相同且處于同一情況時(shí)取0.5，型號(hào)不同時(shí)取1，本設(shè)計(jì)取1；10%—電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；ΔU—變壓器調(diào)壓時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，采用調(diào)壓百分?jǐn)?shù)的一半，本設(shè)計(jì)取0.05；Δ—繼電器整定匝書(shū)數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差，暫無(wú)法求出，先采用中間值0.05。代入數(shù)據(jù)得:=1.3×(1×0.1+0.05+0.05)×2230×=289.9〔A〕〔2〕躲過(guò)變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流=〔3-10〕式中：為可靠系數(shù)，采用1.3；為變壓器額定電流。代入數(shù)據(jù)得=1.3103.9=135.1A〔3〕躲過(guò)電流互感器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流〔3-11〕式中：—可靠系數(shù)，采用1.3；—變壓器的最大負(fù)荷電流；采用變壓器的額定電流的2倍。代入數(shù)據(jù)得 ：=1.3103.92=270.14A比擬上述〔1〕，〔2〕，〔3〕式的動(dòng)作電流，取最大值為計(jì)算值，即：=289.9〔A〕整定為290A確定二次動(dòng)作電流：〔—根本側(cè)電流互感器接線系數(shù)取1〕確定BCH-2型差動(dòng)繼電器根本側(cè)〔35KV側(cè))各線圈匝數(shù)。該繼電器在保持時(shí)其動(dòng)作安匝為安匝。(匝〕實(shí)用匝數(shù)取為匝?！苍选扯螌?shí)際動(dòng)作電流：〔A〕一次實(shí)際動(dòng)作電流：〔A)非根本側(cè)平衡線圈的計(jì)算匝數(shù):(匝)，實(shí)用匝數(shù)取1匝相對(duì)誤差:，結(jié)果有效靈敏度校驗(yàn)：10.5KV側(cè)母線兩相短路時(shí)歸算到35KV側(cè)流入繼電器的電流為〔A)35KV側(cè)繼電器動(dòng)作電流〔A)差動(dòng)保護(hù)裝置的最小靈敏系數(shù)為靈敏度滿足要求。3、電流互感器選擇及差動(dòng)繼電器選型本設(shè)計(jì)采用較經(jīng)濟(jì)的BCH-2型帶有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器，以提高保護(hù)裝置的勵(lì)磁涌流的能力。電流繼電器的選擇：DL-11/10電流互感器的選擇：LQJ-10/160信號(hào)繼電器的選擇：DX-17中間繼電器的選擇：DZ-15十、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)1、變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)原理圖TA是電流互感器，KA是電流繼電器，當(dāng)線路的電流大于額定值時(shí)，TA輸出到KA的電流驅(qū)動(dòng)電流繼電器動(dòng)作，電流繼電器觸點(diǎn)接通，時(shí)間繼電器KT得電吸合。當(dāng)過(guò)電流的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于時(shí)間繼電器設(shè)定的延時(shí)以后，延時(shí)閉合觸點(diǎn)接通，向外輸出超負(fù)荷信號(hào)。相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會(huì)作出規(guī)定的動(dòng)作。2、過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算過(guò)負(fù)荷保護(hù)：其動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流來(lái)整定。動(dòng)作帶延時(shí)作用于信號(hào)。保護(hù)裝置〔一次側(cè)〕的動(dòng)作電流：繼電器的動(dòng)作電流：A動(dòng)作時(shí)限一般取10~15s。3、各種繼