繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)--距離保護(hù)

1、<p><b>　　1 設(shè)計(jì)原始資料</b></p><p><b>　　1.1具體題目</b></p><p>　　一臺(tái)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(dòng)保護(hù)的動(dòng)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(cè)電流互感器

2、變比為1000/5,38.5kV側(cè)電流互感器的變比為1500/5；可靠系數(shù)取；靈敏度校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處感受到的最大殘壓。試對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.2要完成的內(nèi)容</b></p><p>　　求該變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，對(duì)該變壓器進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>

3、　　2設(shè)計(jì)課設(shè)的內(nèi)容</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)程規(guī)定，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：</p><p>　　瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，對(duì)變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動(dòng)作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生

4、故障時(shí)，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動(dòng)，其強(qiáng)烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同，反應(yīng)這種氣流與油流而動(dòng)作的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)，也叫氣體保護(hù)。規(guī)程規(guī)定：對(duì)于容量為800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。</p><p>　　縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。對(duì)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(yùn)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(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。電流速斷保護(hù)用于對(duì)于容量為10 000kVA以下的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對(duì)2000kVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　外部相間短路和接地短路時(shí)的后備保護(hù)。除了主保護(hù)外，變壓器還應(yīng)裝設(shè)相間短路和接地短路時(shí)的后備保護(hù)。后備保護(hù)的作用是為了防止由外

6、部故障引起的變壓器繞組過(guò)電路，并作為相鄰元件(母線或線路)保護(hù)的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。</p><p>　　過(guò)負(fù)荷保護(hù)。變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因發(fā)熱而受到損傷。對(duì)400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，并延時(shí)作用于信號(hào)。</p><p>　　過(guò)勵(lì)磁保

7、護(hù)。當(dāng)變壓器發(fā)生過(guò)勵(lì)磁故障時(shí)，鐵芯的工作磁密升高導(dǎo)致其出現(xiàn)飽和使得鐵損增加。鐵芯飽和還會(huì)使漏磁場(chǎng)增強(qiáng)，漏磁通在穿過(guò)鐵芯表面和相應(yīng)結(jié)構(gòu)件中引起的渦流損耗也相應(yīng)增加。由這些附加損耗引起的溫升有可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣的損壞。 由于現(xiàn)代大型變壓器的額定工作磁密接近其飽和磁密，使得過(guò)勵(lì)磁故障的后果更加嚴(yán)重。并且，對(duì)于變壓器組其電壓和頻率都會(huì)大幅度偏離額定值，有可能出現(xiàn)因電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低而電壓接近額定值時(shí)由低頻產(chǎn)生的過(guò)勵(lì)磁故障。因此，變壓器必須要配置專門的過(guò)

8、勵(lì)磁保護(hù)。</p><p>　　其他非電量保護(hù)。對(duì)變壓器溫度及郵箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求，專設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的非電氣量保護(hù)。</p><p>　　2.2本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置</p><p>　　2.2.1主保護(hù)配置</p><p>　　瓦斯保護(hù)和縱差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　2

9、.2.2后備保護(hù)配置</p><p>　　低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。</p><p>　　3 保護(hù)配合及整定計(jì)算</p><p>　　3.1主保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　3.1.1縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定計(jì)算</p><p>　　躲過(guò)外部短路故障時(shí)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(cè)的數(shù)值為。</p&g

11、t;<p>　　躲過(guò)變壓器最大的勵(lì)磁涌流</p><p>　　將歸算到電流互感器二次側(cè)的數(shù)值為。</p><p>　　躲過(guò)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(cè)的數(shù)值為。</p><p>　　取上述3種情況的最大整定電流，則縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流為。</p><p>

12、　　3.1.2靈敏度校驗(yàn)</p><p>　　縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn)式為：。綜上可知整定的動(dòng)作電流能滿足靈敏度的要求。</p><p><b>　　3.1.3瓦斯保護(hù)</b></p><p>　　該變壓器可以采用“輕瓦斯”，保護(hù)的動(dòng)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(duì)于容量在10MVA以上變壓器多采用250。&l

13、t;/p><p><b>　　3.3.4動(dòng)作時(shí)間</b></p><p>　　變壓器的主保護(hù)都設(shè)定為當(dāng)測(cè)得的數(shù)值大于整定值時(shí)，主保護(hù)能迅速動(dòng)作即動(dòng)作時(shí)間為零。</p><p>　　4.2后備保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.2.1變壓器低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算及校驗(yàn)原則</p><p>　

14、　(1)電流繼電器的整定值的計(jì)算及校驗(yàn)</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(lián)運(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)是可能出現(xiàn)的最大負(fù)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(shù)，取1.3；</p><p>　　—返回系數(shù)，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(jīng)過(guò)靈敏度校驗(yàn)可知=滿足靈敏度要求。</p><p>　　(2)低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按以下條件整定，并取最小值。</p><p>　　按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最

16、低工作電壓整定，計(jì)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(shù)，取1.1~1.2；</p><p>　　—低電壓繼電器的返回系數(shù)，取1.15~1.25。</p><p>　　則可得： </p><p>　　按躲過(guò)電動(dòng)

17、機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定</p><p>　　當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器低壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)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(shù)按下式校驗(yàn)</p><p>　　則=，可知滿足靈敏度要

18、求。</p><p>　　5繼電保護(hù)電流互感器的選擇</p><p>　　該變壓器工作于強(qiáng)電系統(tǒng)中則額定二次電流為5A。</p><p>　　一次側(cè)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(hào)互感器。</p><p>　　二次側(cè)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(hào)互感器。</p><p><b&

20、gt;　　6 原理圖的繪制</b></p><p>　　6.1 保護(hù)測(cè)量電路</p><p>　　雙繞組三相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)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(dòng)保護(hù)原理接線圖</p><p><b>　　6.2保護(hù)跳閘電路</b></p><p>

21、　　保護(hù)跳閘電路附錄一所示。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　本次關(guān)于雙繞組降壓變壓器的相關(guān)設(shè)計(jì)，主保護(hù)采用的是瓦斯保護(hù)和縱差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)采用的是低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。其中過(guò)負(fù)荷保護(hù)在本課程設(shè)計(jì)沒(méi)有闡述相關(guān)的整定計(jì)算。本次課程中關(guān)于變壓器的保護(hù)的整定計(jì)算中涉及到很多公式，雖然看起來(lái)相當(dāng)麻煩，但只要理清相關(guān)的設(shè)計(jì)思路和理

22、解各種公式的意義，會(huì)使計(jì)算過(guò)程顯得清晰明了。另外，關(guān)于電流互感器選擇這一部分，做的不是很明了。因?yàn)槔^電保護(hù)的電流互感器的選擇有與其他的電流互感器的選擇依據(jù)不同，用于繼電保護(hù)的電流互感器有其特有的型號(hào)。所以，給該部分的完成造成了很大的困難?？偟膩?lái)說(shuō)，本次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)變壓器的保護(hù)的設(shè)計(jì)有了一些了解，關(guān)于變壓器保護(hù)的設(shè)計(jì)這方面的內(nèi)容也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，對(duì)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(guān)的內(nèi)容。</p><

23、p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 宋志明.繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.</p><p>　　[2] 孫國(guó)凱,霍利民,柴玉華.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2002.</p><p>　　[3] 尹項(xiàng)根,曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].武漢:華中科技