某降壓變電站變壓器繼電保護配置及整定計算

電力系統(tǒng)繼電保護課程設計說明書第I頁共I頁第I頁共I頁1．設計目的：通過本課程設計，使學生掌握和應用電力系統(tǒng)繼電保護的設計、整定計算、資料整理查詢和電氣繪圖等使用方法。在此過程中培養(yǎng)學生對各門專業(yè)課程整體觀的綜合能力，通過較為完整的工程實踐基本訓練，為全面提高學生的綜合素質(zhì)及增強工作適應能力打下一定的基礎。本課程主要設計變壓器繼電保護的原理、配置及整定計算，給今后繼電保護的工作打下良好的基礎。2．設計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設計要求等）：1、原始資料：在電氣上距離電源較遠的變電所（如下圖）所示已知：（1）有兩臺容量相同的Yd，11連接的三相變壓器并列運行，變壓器參數(shù)為7500KVA、35/6.6、Ud＝7.5％，變壓器的最大負荷電流為1.7倍的額定電流。（２）系統(tǒng)在35KV母線上的最大短路容量為83MVA，最小短路容量為78MVA，本變電站最小運行方式為單臺變壓器運行方式。（３）低壓側(cè)母線無專門的保護。3．設計工作任務及工作量的要求〔包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等〕：（1）選擇變壓器保護所需的電流互感器變比、計算短路電流。（2）設置變壓器保護并對其進行整定計算。（3）繪制出變壓器繼電保護展開圖。（4）繪制出變壓器屏屏面布置圖及設備表。（5）寫出說明書。（6）選出所需繼電器的規(guī)格、型號。第第頁共12頁引言電力系統(tǒng)運行中常會出現(xiàn)故障和一些異常運行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會發(fā)展成事故，使整個系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作，從而造成對用戶少送電、停止送電或電能質(zhì)量降低到不能容許的地步，甚至造成設備損壞和人身傷亡。而電力系統(tǒng)各元件之間是通過電或磁建立的聯(lián)系，任何一元件發(fā)生故障時，都有可能立即在不同程度上影響到系統(tǒng)的正常運行。因此，切除故障元件的時間常常要求短到1/10s甚至更短。而這個任務靠人完成是不可能的，所以要有一套自動裝置來執(zhí)行這一任務。繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務），還要保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎上協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡化。這樣，繼電保護裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，大大提高保護性能和可靠性。繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。1）選擇性：是指當電力系統(tǒng)中的設備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。2）速動性：是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。3）靈敏性：是指電氣設備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。4）可靠性：包括安全性和信賴性，是對繼電保護最根本的要求。安全性：要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動。信賴性：要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作，即不拒動。設計任務與目的2.1課設要求在電氣上距離電源較遠的變電所圖2.1所示又變壓器的阻抗XT*為，4.2短路電流計算(1)最大運行方式下：因已知35kV側(cè)的短路容量Sk1=83MVA，且Uc1=37kV，此時2臺變壓器并列運行，可求短路電流Ik.max.1又有∴則6.6kV側(cè)的短路電流可求得:系統(tǒng)等效圖4.1所示:2/11/1.202/11/1.203/13/1圖4.1系統(tǒng)等效圖(2)最小運行方式下:因已知35kV側(cè)的短路容量Sk2=78MVA,且Uc2=6.9kV,此時只有一臺運行,可求短路電流Ik.min.1:6.6kV側(cè)短路電流Ik.min.2可求得系統(tǒng)等效圖如圖4.2所示:1/1.202/11/1.202/1圖4.2系統(tǒng)等效圖5主變繼電保護整定計算及繼電器選擇5.1瓦斯保護輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為250～300整定，本設計采用280。重瓦斯保護的動作值按導油管的油流速度為0.6～1.5整定本，本設計采用0.9。瓦斯繼電器選用型。瓦斯保護原理圖如圖5.1所示圖5.1瓦斯保護原理圖5.2縱聯(lián)差動保護選用型差動繼電器5.2.1縱聯(lián)差動保護原理圖如圖5.2所示圖5.2縱聯(lián)差動保護原理圖5.2.2計算及電流互感器變比表5-1變壓器縱差動保護用互感器變比選擇名稱各側(cè)數(shù)據(jù)Y（35kV)△（6.6kV）額定電流S/=123.7A=S/=656.1A變壓器接線方式Y(jié)△CT接線方式△YCT計算變比/5=214.2/5/5=656.1/5實選CT變比n250/5800/5實際額定電流/5=5.36A/5=5.15A不平衡電流Ibp5.36-5.15=0.21A確定基本側(cè)基本側(cè)非基本側(cè)5.2.3確定基本側(cè)動作電流躲過外部故障時的最大不平衡電流利用實用計算式式中—可靠系數(shù)，采用1.3；—非同期分量引起的誤差，采用1；—同期系數(shù)，CT型號相同且處于同一情況時取0.5，型號不同時取1，本設計取1；△U—變壓器調(diào)壓時所產(chǎn)生的相對誤差，采用調(diào)壓百分數(shù)的一半，本設計取0.05；△—繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差，暫無法求出，先采用中間值0.05；—電流互感器的最大相對誤差，取0.1；代入數(shù)據(jù)得=1.3（1×1×0.1+0.05+0.05）×1.3=0.338kA躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復時的勵磁涌流式中—可靠系數(shù)，采用1.3—變壓器額定電流代入數(shù)據(jù)得=1.3×123.7A=0.16kA躲過電流互感器二次回路短路時的最大負荷電流=1.7×123.7A=0.21kA比較上述（1），（2），（3）式的動作電流，取最大值為計算值，即0.338kA5.2.4確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)和繼電器的動作電流將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的兩組平衡線圈，再接入差動線圈，使繼電器的實用匝數(shù)和動作電流更接近于計算值；以二次回路額定電流最大側(cè)作為基本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)計算如下：基本側(cè)（35kV）繼電器動作值代入數(shù)據(jù)得基本側(cè)繼電器差動線圈匝數(shù)式中為繼電器動作安匝，應采用實際值，本設計中采用額定值，取得60安匝。代入數(shù)據(jù)得選用差動線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較小而相近的數(shù)值，作為差動線圈整定匝數(shù)。即實際整定匝數(shù)5匝繼電器的實際動作電流保護裝置的實際動作電流5.2.5確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)平衡線圈計算匝數(shù)故，取平衡線圈實際匝數(shù)=0工作線圈計算匝數(shù)0+5=5匝5.2.6計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差△此值小于原定值0.05，取法合適，不需重新計算5.2.7初步確定短路線圈的抽頭根據(jù)前面對BCH-2差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭，實際應用中，還應考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應經(jīng)過變壓器空載投入實驗最后確定。5.2.8保護裝置靈敏度校驗差動保護靈敏度要求值本系統(tǒng)在最小運行方式下，6.6KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時，保護裝置的靈敏度最低。本裝置靈敏度滿足要求。5.3過電流保護過電流繼電器的整定及繼電器選擇：電路圖如圖5.3所示圖5.3過電流保護原理圖保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定式中--可靠系數(shù)，采用1.2；--返回系數(shù)，采用0.85代入數(shù)據(jù)得：繼電器的動作電流電流繼電器的選擇：DL-21C/10，電流整定值為7A。靈敏度按保護范圍末端短路進行校驗，靈敏度不小于1.2。靈敏系數(shù)滿足要求。5.4過負荷保護其動作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動作帶延時作用于信號。延時時限取10s，以躲過電動機的自起動。當過負荷保護啟動后，在達到時限后仍未返回，則動作ZDJH裝置。5.5冷卻風扇自起動即，當繼電器電流達到3.0A時，冷卻風扇自起動。6總結(jié)這次課設我在同學的幫助下以及對參考文獻的參照下完成的。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終