35KV电力变压器继电保护课程设计报告

湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：35kV电力变压器继电保护初步设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：2015年7月1日《工厂供电》课程设计任务书完成期限：2015年6月29日开始至2015年7月1日题目：35KV电力变压器继电保护初步设计1、设计资料：图一S9(S11)-35KV系列配电变压器图二技术参数某线路采用S9(S11)-35KV系列配电变压器是双绕组油浸式变压器，Y/Δ-11接线，容量为，变比为115/。提示：考虑内部绕组相间和匝间短路的保护、瓦斯保护、过负荷保护、过励磁保护和直接接地系统外部接地作为主保护。2、设计主要内容：（1）系统概况说明；（2）变压器保护方案选择；（3）整定计算；（3）继电保护二次接线原理图，展开图；（4）原理图与展开图的详细说明；（5）各个继电器的选型；（6）其他后备保护考虑。必须完成的图：二次接线原理图和二次展开图。4、课程设计报告必须有的内容：（1）课程设计的目的；（2）课程设计的任务书；（3）课程设计的原理；（4）课程设计的设计或计算详单；（5）展望，总结和心得；（6）参考文献（注意格式要规范）。目录设计任务书目录一、设计目的与意义1二、继电保护的概述31、继电保护综述32、继电保护装置组成33、继电保护装置基本任务44、对继电保护装置的基本要求4三、任务要求4四、估算计算负荷电流5五、短路电流及其计算51、最小运行方式52、最大运行方式6六、变压器的故障类型和不正常运行状态7七、电力变压器继电保护方案确定7八、瓦斯保护81、瓦斯保护原理图82、瓦斯继电器选型九、定时限过流保护81、原理接线图82、整定计算93、灵敏度校验104、各种继电器选型10十、变压器纵联差动保护101、原理接线图102、整定计算及灵敏度校验113、电流互感器选择及差动继电器选型13十一、变压器过负荷保护141、变压器过负荷保护原理图142、过负荷保护整定计算143、各种继电器选型14十二、变压器过励磁保护141、过励磁公式推导142、过励磁保护工作原理143、过励磁保护原理框图14变压器零序电流保护......................................................................................141、保护原理..........................................................................................................142、保护原理图......................................................................................................143、整定原则..........................................................................................................15十四、以上保护接线全图..........................................................................................16十五、心得体会..........................................................................................................17十六、参考文献..........................................................................................................18十七、附图..................................................................................................................191、保护原理接线全图.........................................................................................192、二次展开原理图的绘制.................................................................................19一、设计的目的与意义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。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。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，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。二、继电保护的概述1、继电保护综述对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。2、继电保护装置组成继电保护装置：就是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置的组成:继电保护一般由三个部分组成:测量部分、逻辑部分和执行部分，其原理结构如下图所示。测量部分逻辑部分执行部分故障参数量输出信号整定值图1—3继电保护装置的原理结构图3、继电保护装置基本任务（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。4、对继电保护装置的基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性三、任务要求电压等级35/10kV，有甲、乙两个变电所提供电源，均采用单回路电源供电，距离待设计变电所分别为15km和10km，采用LGJ-50架空导线供电，短路容量分别为200MVA和250MVA。甲、乙两个变电所提供电源的定时限过电流保护动作时限均为。35kV出线共2回，所接负荷为化工厂。10kV出线共5回，其中3回架空出线，每回输电容量为1200kW，2回电缆线路，每回输电容量为1700kW，以一、二级负荷为主，负荷线路长度为10km。35kV单母线分段接线，10kV单母线分段接线。主变压器两台选用型号为S9-6300/35kV，Ynd11接线变压器。最大运行方式为两个电源全投入运行，负荷全投，母线分段断路器合闸；最小运行方式为乙电源停运，电缆停运，分段断路器断开运行。四、估算计算负荷电流I30=USNN13=3536300A=五、短路电流及其计算1、最小运行方式：短路电流计算图等效电路图取基准值：Sd=100MV·A，U1c=37KV，U2C=AUSIcdd56.1373100311AUSIcdd50.55.1031003225.02001001ocdSSX44.037100154.02202rereUSXX19.16300100101005.710000343NdkSSUXXK-1点短路电流94.044.05.021*)1(XXXKIKAKAXIIkdK66.194.056.1*)1(1)3(1K-2点短路电流94.044.05.021*)1(XXXK13.219.194.0321*)2(XXXXKIKAXIIkdK58.213.25.5*)2(2)3(2折算到35KV侧:KAXIIKdd73.013.256.1*)2(1max212、最大运行方式：短路电流计算图等效电路图取基准值：Sd=100MV·A，U1c=37KV，U2C=AUSIcdd56.1373100311AUSIcdd50.55.1031003225.02001001ocdSSX44.037100154.02202rereUSXX19.16300100101005.710000343NdkSSUXX4.02501005ocdSSX29.037100104.02206rereUSXXK-1点短路电流KAXXIXXIIddk92.365121131K-2点短路电流)3(2KI=KAXXXIXXXIIddK86.7212146523212)3(2折算到35KV侧:KAKIITkd23.25.103786.732max21六、变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器故障可分为油箱内部和油箱外部两种故障。油箱内部故障主要包括变压器绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路和铁芯烧损等。对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外部故障最常见的是绝缘套管引出线上发生相间短路或接地（对变压器外壳）短路故障，它可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而影响电力系统的正常运行。因此，变压器发生故障时，必须将其从电力系统中切除。变压器不正常运行状态有油箱漏油造成的油面降低，由于外部短路故障引起的过电流，变压器油温升高，由于负荷超过额定值引起的过负荷使变压器绕组过热加速绕组绝缘老化甚至引起内部故障等。七、电力变压器继电保护方案确定变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护。于本设计而言，因为容量关系不采用速断保护，采用瓦斯保护，过电流保护采用定时限过流保护，高压侧电压没有5000KV故不采用励磁保护。具体情况如下：主保护：瓦斯保护（以防御变压器内部故障和油面降低）纵差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）过励磁保护（以防变压器过励磁）变压器高压侧零序电流保护（以防变压器直接接地系统外部接地短路）后备保护：过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）。八、瓦斯保护1、瓦斯保护原理图瓦斯继电器选型轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250～3003cm整定，本设计采用2803cm。重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为～m/s整定本，本设计采用1m/s。瓦斯继电器选用QJ1-80型。九、定时限过流保护1、原理接线图：当一次电路发生短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器（电流型）KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可以手动复位。整定计算