电力变压器继电保护

电气工程学院《电力工程》课程设计设计题目：电力变压器的继电保护设计学生姓名：专业：自动化班级：自动化111完成日期：2014年1月9日指导教师评语：年月日目录引言……………………………………………………………………………………11确定变压器的型号及类型………………………………………………21.1变电所变压器容量、台数、型号选择………………………………………21.1.1变压器容量………………………………………………………………21.1.2主变压器台数和型号……………………………………………………21.1.3主变压器确定………………………………………………31.2干式变压器的结构…………………………………………………31.3干式变压器的特点…………………………………………………41.4干式变压器的使用注意事项……………………………………………42设计变压器的保护措施…………………………………………………………52.1电力变压器的故障类型及保护措施…………………………………52.1.1电力变压器故障及不正常运行状态………………………………………52.1.2电力变压器继电保护的配置…………………………………………52.2电力变压器相间短路的后备保护…………………………………………62.2.1过电流保护……………………………………………………62.2.2低电压起动的过电流保护………………………………………………72.2.3复合电压起动的过电流保护………………………………………………72.3电力变压器过负荷保护……………………………………………………103设计并画出变压器继电保护原理图及展开图…………………………………113.1.1继电保护的基本原理…………………………………………………113.1.2过电流保护……………………………………………………………123.1.3过负荷保护……………………………………………………………123.1.4零序过电流保护………………………………………………………133.1.5变压器各个保护动作时限配合………………………………………134进行高压断路器的继电保护整定计算…………………………………………144.1计算公式中所涉及到的符号说明…………………………………………144.2涉及到的计算公式………………………………………………………144.2.1变压器的额定容量计算公式…………………………………………154.2.2变压器低压侧三相短路电流经验计算公式……………………………154.2.3过电流保护整定值计算公式…………………………………………154.2.4电流速断保护整定值计算公式…………………………………………164.2.5电力变压器低压侧短路时流过高压侧的最大一相电流………………174.2.6低压三相和二相短路电流的计算………………………………………174.2.7高压三相短路电流与短路容量的计算…………………………………184.3整定计算如下……………………………………………………………184.3.1计算过电流保护整定值…………………………………………………194.3.2计算电流速断保护整定值………………………………………………20参考文献……………………………………………………………………21附录…………………………………………………………………………………1引言继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。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。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平第1章确定变压器的型号及类型在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，2以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。1.1变电所变压器容量、台数、型号选择1.1.1变压器容量变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据.1.1.2主变压器台数和型号1．台数变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。2．型号主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）.变电所的所址选择；2）.建筑物的防火等级；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用电设备对供电的要求；5）.当地供电部门对变电所的管理体制等。设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。1.1.3主变压器确定3表1-1SCB9-1000/10变压器技术参数型号额定容量（KVA）额定电压（kV）空载损耗（W）负载损耗（W）短路阻抗（%）空载电流（%）变压器连接组高压低压SCB9-1000/10125010.50.41660855061.011,ynD1.2干式变压器的结构为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准《干式变压器》定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用45全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V及以下），用铜箔（或铝箔）与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表1-2。表1-2绝缘等级与最高允许温度绝缘等级YAEBFHC绝缘材料最高允许温度(C）951051201301551802201.3干式变压器的特点1.占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和10kV的高压柜，380/220V的低压配电柜装在一个室内。2.运行、维修量小。3.具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。4.损耗小、噪声小。45.绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。6.机械强度高,抗温度变化，抗短路能力强。7.寿命期后，不易回收，污染环境。1.4干式变压器的使用注意事项1.干式变压器选择不同的外壳，是由所处的环境和防护要求而定。2.干式变压器绕组的绝缘，很大程度影响变压器的安全和使用寿命。3.自然空气冷却和强迫空气冷却。4．干式变压器的过载能力与环境温度、载前的负荷情况、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数有关。5第2章设计变压器的保护措施2.1电力变压器的故障类型及保护措施2.1.1电力变压器故障及不正常运行状态电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量电力变压器的造价也是十分昂贵。因此本节针对电力变压器可能发生的故障和不正常的运行状态进行分析，然后重点研究应装设的继电保护装置，以及保护装置的整定计算。2.1.2电力变压器继电保护的配置为了保证电力变压器的安全运行，根据《继电保护与安全自动装置的运行条例》，针对变压器的上述故障和不正常运行状态，电力变压器应装设以下保护：1．纵差保护或电流速断保护。6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用工作变压器和工业企业中6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。10000KVA及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5Ｓ。对于2000KVA以上的变压器,当电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也应装设纵差保护。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器相间短路的后备保护。相间短路的后备保护用于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器。4．相间短路的后备保护的形式较多，过电流保护和低电压起动的过电流保护，宜用于中、小容量的降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器，以及过电流保护灵敏度不能满足要求的降压变压器；6300KVA及以上的升压变压器，应采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护；对大容量升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，还可以采用阻抗保护。5．过负荷保护。对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装高过负荷保护。过负荷保护通常只装设在一相其动作进限较长。延时动作于发出信号。6．其他保护。高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压6升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。2.2电力变压器相间短路的后备保护电力变压器相间短路的后备保护可根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。对于单侧电源的变压器保护装置安装在变压器电源侧，即作