1、電力系統繼電保護課程設計電力系統繼電保護課程設計專專 業：業： 電氣工程及其自動化 班班 級：級： 姓姓 名：名： 學學 號：號： 2009 指導教師：指導教師： 蘭州交通大學自動化與電氣工程學院蘭州交通大學自動化與電氣工程學院20122012 年年 7 7 月月 7 7 日日 指導教師評語指導教師評語平時（30）報告（30）修改（40）總成績電力系統繼電保護課程設計報告- 1 -1 設計原始資料1.1 具體題目一臺雙繞組降壓變壓器的容量為 20MVA，電壓比為 3522.5%/6.6kV，Yd11 接線；采用 BCH-2 型繼電器。求差動保護的動作電流。已知：6.6kV 外部短路的最大三相短

2、路電流為 8920(1+50%)=13380A；35kV 側電流互感器變比為 600/5，66kV 側電流互感器變比為 1500/5；可靠系數取。試對變壓器進行相關保護的設計。3 . 1relK1.2 要完成的內容對變壓器進行主保護和后備保護的設計、配置、整定計算和校驗。2 分析要設計的課題內容2.1 本設計的保護配置2.1.1 主保護配置為了滿足電力系統穩定性方面的要求，當變壓器發生故障時，要求保護裝置快速切除故障。通常變壓器的瓦斯保護和縱差動保護構成雙重化快速保護。(1) 瓦斯保護變電所的主變壓器和動力變壓器，都是用變壓器油作為絕緣和散熱的。當變壓器內部故障時，由于短路電流和電弧的作用，故

3、障點附近的絕緣物和變壓器油分解而產生氣體，同時由于氣體的上升和壓力的增大會引起油流的變化。利用這個特點構成的保護，叫做瓦斯保護。瓦斯保護主要由瓦斯繼電器、信號繼電器、保護出口繼電器等構成，瓦斯繼電器裝在變壓器油箱和油枕的連接管上。瓦斯繼電器的上觸點為輕瓦斯保護，由上開口杯控制，整定值為當瓦斯繼電器內上部積聚 250300cm3氣體時動作，動作后發信號。(2) 縱差動保護電流縱差動保護不但能區分區內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時的切除區內各種故障，具有明顯的優點。本設計中變壓器主保護主要選電流縱差動保護，差動保護是變壓器內部、套管及引出線上發生相間短路的主保護，同時也可以保護

4、單相層間短路和接地短路，不需與其他保護配合，可無延時的切斷內部短路，動作于變壓器高低壓兩側斷路器跳閘。為了保證動作的選擇性，差動保護動作電流應躲開外部短路電流時的最大不平衡電流。電力系統繼電保護課程設計報告- 2 -2.1.2 后備保護配置變壓器的后備保護選擇過電流保護和低電壓啟動的過電流保護以及過負荷保護。低電壓啟動的過電流保護主要是為了保護外部短路引起的變壓器過電流，同時也可以作為變壓器差動保護以及饋線保護的后備保護。變壓器的不正常工作包括過負荷運行，對此配置過負荷保護。正常時，變壓器不過負荷，電流小于整定值，過負荷保護不動作。當三相負荷對稱時，可僅在一相裝設過負荷保護。3 變壓器短路點選

5、取3.1 保護短路點的選取圖 3.1、3.2 所示為變壓器短路短路點的確定，圖 3.1 為變壓器區外短路的情況及其差動保護安裝原理圖，圖 3.2 為變壓器區內短路的情況及其差動保護安裝原理圖。 kIdI保護范圍1I2I1I 2I kkIdIk1I2I1I 2I 4 保護的配合及整定計算4.1 BCH2 型繼電器主保護的整定計算4.1.1 動作值(如動作電流)確定基本側：(1) 變壓器一次額定電流。 35kV 側：圖 3.1 變壓器區外短路故障示意圖圖 3.2 變壓器區內短路故障示意圖電力系統繼電保護課程設計報告- 3 -)(24835315000NAI 6.6kV 側： )(13156 . 6

6、315000NAI(2) 電流互感器變比。 35kV 側計算變比及選用變比：52483TA.caln選用5600TAn 6.6kV 側：(3) 電流互感器二次電流 35kV 側：)(57. 312024832NAI 6.6kV 側：)(38. 430013152NAI變壓器各側參數如表 4.1。表 4.1 變壓器各側參數名 稱各 側 數 值額定電壓(kV)356.6額定電流(A)2483531500013156 . 6315000電流互感器接線Y電壓互感器變比560051500電力系統繼電保護課程設計報告- 4 -二次電流(A)57. 3120248338. 43001315 (4) 線三相短

7、路歸算到基本側的短路電流：)(211. 0153 . 608. 02TX )(384. 0211. 0173. 0X )(211. 0384. 03630008. 0)3(K.maxI 基本側動作電流：a. 按躲過外部短路條件：)(24629427)05. 005. 01 . 01 (3 . 1OPAIb.按躲過勵磁涌流：)(171013153 . 1OPAIc. 按 TA 二次斷線條件：)(137810163 . 1OPAI選一次動作電流)(2450OPAI 確定基本側動作線圈匝數：a. 二次動作電流：)(16. 83002450OP.rAI )(35. 716. 860W.cal匝W選，。

8、)(6d.se匝W匝）( 1b.seWb. 繼電器實際動作電流：)(56. 8760OP.rAI確定 35kV 側平衡線圈及工作線圈匝數：)(6 . 26)57. 3/38. 4(7d.seW.se2nb2bnb.cal匝WWIIW電力系統繼電保護課程設計報告- 5 -取，工作線圈。)(3nb.se匝W)(9nw.se匝W計算erf05. 00465. 066 . 236 . 2erf所以不必重算動作電流。4.1.2 動作時間由于是主保護，動作時間 t=0s。4.1.3 靈敏度校驗在 6.6kV 側兩相短路最小短路電流為：)(1073)211. 0289. 0(36300232k.minAI歸

9、算至 35kV 側的短路電流為：)(1073373 . 66300k.maxAI35kV 側流入繼電器的電流為：)(5 .1512010733rAI35kV 側繼電器動作電流： )(67. 6960OP.rAI靈敏系數: 258. 267. 62 .172op2op.minsenIIK靈敏度符合要求。4.2 后備保護的整定計算4.2.1 動作值(如動作電流)過電流保護采用三相式接線，且保護應安裝在電源側，保護的動作電流應按躲opI過變壓器可能出現的最大負荷電流來整定，即L.maxIL.maxrerelopIKKI電力系統繼電保護課程設計報告- 6 -式中，是可靠系數，一般取 1.2；是返回系數

10、。relK3 . 1reK )(7 .1873 . 6732. 1495 .1919803maxL.maxAUPI )(2767 .18785. 025. 1L.maxrerelopAIKKI4.2.2 動作時間動作時間 t=0.5s。4.2.3 靈敏度校驗25 . 1op)2(K.minsenIIK是最小運行方式下，在靈敏度校驗點發生兩相短路時，流過保護裝置的最小)2(K.maxI短路電流。變壓器靈敏度校驗：)(15. 0)32. 21 (212*N*N)2(*k.minAZUI)(42366732. 1320151. 03144. 0)2(k.minANNUSI5 . 153. 12764

11、23op)2(K.minsenIIK靈敏度符合要求。5 繼電保護設備的選擇5.1 互感器的選擇電流互感器的選擇及其參數如表 5.1 所示。表 5.1 電流互感器的選擇型號及其參數型 號額定電流比準確級組合二次額定輸出額定絕緣水平LZZBW-1052000/5A0.5/、10P10、0.2/10P100.2(0.2S)級 30VA；P1 級 40 VA；P2 級 30 VA12/42/75KVLCWD2-3551000/5A0.2(0.2S)/10P0.2(0.2S)級 30VA；10P 級 50VA40.5/95/185KV電力系統繼電保護課程設計報告- 7 -5.2 繼電器的選擇本設計選用

12、BCH-2 型差動繼電器，繼電器的選擇及其參數如表 5.2 所示。表 5.2 BCH2 型繼電器相應參數額定電流動作安匝可靠系數整定范圍(A)動作時間(s)功率消耗(VA)觸點型式5A(50Hz)6045 倍動作流1.35;2 倍動作流1.2兩繞組變壓器1.55-12 三繞組變壓器 3-123 倍動作電流0.035在額定電壓下，平衡繞組(或)合部接入時單相功耗16一動合6 二次展開原理圖的繪制6.1 保護測量電路Yd11 接線變壓器差動保護的三相原理接線圖如圖 6.1 所示：IY AIY BIY CIY AIY BIY CIY AIY BIdaIdbIdcIdAIdBIdCIdIdAIdBId

13、CIdId6.2 保護跳閘電路保護跳閘電路如圖 6.2 所示。圖 6.1 Yd11 接線變壓器差動保護的三相原理接線圖電力系統繼電保護課程設計報告- 8 - U1TAV1TAU2TAW1TAV2TAW2TAU3TAV3TAW3TA1XB2XB3XB4XB5XB6XB7XB8XB9XB10XB11XB1KD1KA2KD3KD2KA3KA4KA路回護保動差路回護保流電過路回護保荷負過 WC1KD2KD3KDKG1KT1KA1KA1KA1KAKMKMII4KSKGKT2KT2KM3KT1KT2KS3KS1KS2KT13XB12XB14XBKM4R4KS保護差動保護瓦斯保護過流保護過負荷跳閘1QF跳閘

14、2QF瓦斯溫度過負通風路回號信7 保護的評價差動保護作變壓器的主保護，過電流保護作變壓器的后備保護。差動保護的保護范圍為主變各側差動 TA 之間的一次電氣部分，即：主變引出線及變壓器線圈發生多相短路；單相嚴重的匝間短路；在大電流接地系統中保護線圈及引出線上的接地故障。差動保護可裝在變壓器、發電機、分段母線線路上。差動保護的優點是能夠迅速有選擇地切除保護范圍的故障，接線正確調試得當不發生誤動。其缺點是對變壓器內部不嚴重的匝間短路反映不夠靈敏。過電流保護主要包括短路保護和過載保護兩種類型。短路保護的特點是整定電流大、瞬時動作，過載保護的特點是整定電流較小、反時限動作。系統存在故障或異常時，電流異常增大，過流保護在電流大于整定值時動作，自動切除故障設備或將保護設備脫離系統。故過流保護能起到保護設備，將故障設備脫離系統，確保系統運行的安全和穩定。圖 6.2 保護跳閘電路電力系統繼電保護課程設計報告- 9 -參考文獻1 張寶會,尹項根主編.電力系統繼電保護.M北京:中國電力出版社,2005.2 崔家佩,孟慶炎,陳永芳等.電力系統繼電保護與安全自動