继电保护课设初版

继电保护原理课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气1304姓名：姜亮学号：201309702指导教师：王思华兰州交通大学自动化与电气工程学院2016年7月8日继电保护课程设计报告11设计原始资料1.1具体题目一台双绕组牵引变压器的容量为25MVA，电压比为110±2×2.5%/27.5kV，Yd11接线；已知：27.5kV外部短路的最大短路电流为2400A、最小短路电流为2000A，110kV侧电流互感器变比为300/5，27.5kV侧电流互感器变比为900/5；可靠系数取Krel=1.3。试对牵引变压器进行相关保护的设计。1.2要完成保护设计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，继电保护主要设备的选择，互感器的选择，绘制出保护测量回路和保护跳闸回路的原理图，使之最终达到变压器在任何故障下都能迅速的切断故障，快速恢复运行。2设计的课题内容2.1设计规程电网、变压器等对继电保护的基本要求是可靠性、选择性、速动性、灵敏性。可靠性即对继电保护最基本的性能要求。选择性，是指在对电网影响可能最小的地方，实现断路器的控制操作，以终止故障或电网事故的发展。对于速动性，是指继电保护应以允许的可能最快的速度动作于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展。对于灵敏性，是指继电保护对设计规定要求动作的故障和异常状态能够可靠动作的能力。2.2本设计的保护配置2.2.1主保护的配置用于变压器的主保护通常有纵差动保护和瓦斯保护，两保护构成双重化快速保护。纵差动保护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。基于其独特的优点，因而被广泛地用作变压器的主保护，因此本设计主保护采用纵差动保护。2.2.2后备保护配置用于变压器的后备保护通常有过电流保护和低电压启动的过电流保护，由于本设计中的牵引降压变压器容量较大，灵敏度不高，因而本设计后备保护采用低压启动的过电流保护。继电保护课程设计报告23短路电流及残压计算3.1保护短路点的选取分别选择在变压器保护内部的短路点和在其外部的短路点，根据差动电流是否为0判断故障在变压器保护内部短路还是正常运行或者外部短路。内外部短路点选取图如图2所示。I1I1＇I2I2＇IdI＇I＇12kQF1QF21I1＇2I2＇IdI＇I＇12QF1QF2（a）正常运行或外部短路时（b）内部短路时图2变压器差动保护单相原理接线图3.2短路电流及残压的计算(1)27.5kv侧最大短路电流2400A，最小短路电流2000A；(2)残压计算：此处所说的残余电压，含义是流过放电流时保护器端峰值电压，即为变压器内部短路的出口电压为0。4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1动作值变压器各侧参数：见下表1表1变压器各侧参数名称各侧数值额定电压(kV)11027.5额定电流(A)22.13131NNUS86.52432NNUS继电保护课程设计报告3电流互感器接线△Y电流互感器变比53005900电流互感器二次侧电流(A)79.3311TANnI92.222TANnI最大负载电流(A)37.57731.02max.NNNLUPPI动作电流：(1)按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流计算23031Δ21za.=nnn-=fTATTA5%=ΔU1st=K1npK外部短路故障时最大不平衡电流为()A912=1.0+Δ+Δ=k.maxstnpzaunb.maxIKKUfI躲过外部短路故障时的最大不平衡电流：A6.1185==maxunbrelsetIKI(2)按躲过变压器最大励磁涌流计算1=uKA3.682N2urelsetIKKI(3)按躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流计算A6.75037.5773.1maxL.relsetIKI4.1.2主保护的灵敏度校验27.1==setk.minsenIIK所以不满足要求，故需要采用具有制动特性的差动继电器。此时动作电流为：A2.811=2400×01.0+02.0+23.0×3.1=+Δ+fΔ=max.KTAzarelset）（）（IKUKI继电保护课程设计报告4满足灵敏度要求，4.2后备保护的整定计算4.2.1动作电流由题：取95.0reK5.1=ssKA107786.52495.03.15.1rerelsssetNIKKKI4.2.2灵敏度校验2.186.1≈=setk.minsenIIK所以满足要求。4.3整定时间5继电保护设备的选择5.1互感器的选择5.1.1电流互感器的选择1)电流互感器选择原则：(1)电路互感器的二次额定电流有1A和5A两种，强电系统用5A；(2)当电流互感器用于测量时，其一次额定电流尽量选择的比回路正常工作电流大1/3左右；(3)35kV及以上配电装置一般采用油侵瓷箱式式绝缘结构的独立电流互感器，常用LCC7系列；2)电流互感器的选择：依据原则本设计中高压侧选择LCCD-110型，低压侧选择LCCD-35型。5.1.2电压互感器的选择首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级额定容量。所以本设计中采用电压互感器的型号为ZDZJ-30。5.2继电器选择由于差动保护的校验系数小于2，所以采用带有制动特性的差动继电器。本设计选用BCH-2型差动继电器，作为主保护的继电器。后备保护采用低压继电继电保护课程设计报告5器6原理图的绘制6.1保护测量电路纵差动保护测量电路如附录所示。6.2保护跳闸电路保护跳闸电路如附录所示。7结论一旦变压器内部出现故障时，差动与瓦斯保护能否正确反映出来，这与它们的设计原理是密切相关的。主变差动保护是按循环电流原理设计制造的，而瓦斯保护是根据变压器的内部故障时会产生或分解出气体，针对这一点设计制造的。两种保护由于基本原理不一样，因而在作用和保护范围上也有所不同。它们的区别为：差动保护是变压器的主保护，瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护。差动保护的保护范围为主变各侧差动TA之间的一次电气部分，即，主变引出线及变压器线圈发生多相短路；单相严重的匝间短路；在大电流接地系统中保护线圈及引出线上的接地故障。瓦斯的保护范围是：变压器内部多相短路；匝间短路，匝间与铁芯或外皮短路；铁芯故障(发热烧损)；油面下降或漏油；分接开关接触不良或导线焊接不良。另一个区别是差动保护可装在变压器、发电机、分段母线线路上，而瓦斯保护为变压器独有的保护。差动保护的优点是能够迅速有选择地切除保护范围的故障，其缺点是对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。继电保护课程设计报告6参考文献[1]张宝会，尹项根主编.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社，2005.[2]崔家佩，孟庆炎，陈永芳等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京:中国电力出版社，1993.[3]许建安主编.继电保护整定计算[M].北京:中国水利水电出版社，2001.[4]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社，1994.继电保护课程设计报告7附录保护测量及保护跳闸电路I＇YAII＇＇YBYCIYBIIYCYAII-＇＇YBYAIdA＇IIIdadcdbIII＇dA＇dB＇dC＇IdAIdBIdCIdIdId图1纵差主保护测量电路原理图IIIt0TAQF1QF2跳QF1、QF2UUU&=1=1H1H2TVY1图2低电压启动的过电流后备保护测量电路原理图继电保护课程设计报告8II1KD2KD3KD2KS3KS13XB1KS12XBKM4KS14XB1KT2KTKG2KM纵差动保护瓦斯保护低电压启动的过电流保护过负荷保护1QF跳闸2QF跳闸瓦斯过负荷温度通风KG1KT1KA2KA3KA4KAKMKM4KS1KT2KT3KT信号回路图3保护跳闸电路原理图