电力变压器保护毕业结业论文方案规划设计方案方针.doc

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1、|=电 力 变 压 器 保 护 毕 业 设 计=|摘 要本 文 主 要 通 过 分 析 原 始 资 料 中 主 要 设 备 的 参 数 ， 首 先 ， 需 要 对 电 力 系 统 继电 保 护 原 理 进 行 全 面 系 统 的 复 习 、 查 阅 相 关 资 料 ， 加 深 理 解 ； 其 次 ， 结 合 相 关参 数 和 各 种 继 电 保 护 原 理 ， 确 定 适 用 于 变 压 器 的 保 护 方 案 ， 最 后 ， 分 别 对 变 压器 的 进 行 各 种 保 护 整 定 和 配 置 计 算 ， 并 且 根 据 系 统 一 次 设 计 图 给 出 部 分 二 次 设计 及 其 配

2、置 图 和 一 般 原 理 图 。 本 次 设 计 中 主 要 采 用 的 保 护 有 瓦 斯 保 护 、 变 压 器纵 联 差 动 保 护 、 低 电 压 起 动 的 过 电 流 保 护 、 过 负 荷 保 护 、 温 度 保 护 。继 电 保 护 是 电 力 系 统 设 计 有 关 事 故 时 减 小 停 电 范 围 、 限 制 事 故 对 设 备 损 害 的 这样 一 个 领 域 。 电 力 系 统 继 电 保 护 的 设 计 与 配 置 是 否 合 理 ， 直 接 影 响 电 力 系 统 的安 全 运 行 ， 故 选 择 保 护 方 式 时 ， 满 足 继 电 保 护 的 基 本 要

3、求 。 选 择 保 护 方 式 和 正确 的 整 定 计 算 ， 以 保 证 电 力 系 统 的 安 全 运 行 。关 键 词 继 电 保 护 ， 变 压 器 保 护 ， 灵 敏 度 校 验 ， 短 路 电 流 计 算 ， 整 定 计 算 AbstractThis paper mainly through the analysis of the original material of main equipment of parameters, first of all, need for transformer protection principle of comprehensive sy

4、stem review, refer to the relevant material, deepen understanding; Secondly, in conjunction with the relevant parameters and all kinds of relay protection principle, determine suitable for transformer protection scheme, then respectively, the transformer protection setting and configuration of calcu

5、lated according to the system, and gives some secondary design drawings once its configuration diagram and general principle diagram. This design mainly adopts a transformer protection of gas protection, longitudinal league differential protection, over current protection, overload protection, tempe

6、rature protection.The Relay protection is electrical system design relevant accident reduce outage scope, limit the damage of equipment accidents such a field. Power system protection design and configuration whether reasonable, directly affecting the safe operation of the power system, so choose pr

7、otection way, meet the basic requirements of the relay protection. Choose the right protection mode and setting calculation, to ensure the safe operation of the power system. Key Words relay protection， transformer protection， sensitivity check， short-circuit current calculation， setting calculation

8、|目 录摘 要 .1Abstract.1引 言 .11.1 课 题 背 景 .11.2 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义 .12 系 统 设 计 方 案 研 究 .22.1 变 电 所 主 变 压 器 基 本 情 况 介 绍 .22.2 系 统 运 行 方 式 分 析 .32.2.1 系 统 运 行 方 式 分 析 原 则 .32.2.2 煤 矿 变 电 所 各 种 电 气 运 行 方 式 的 分 析 .42.3 变 压 器 各 种 保 护 及 其 装 设 条 件 .52.3.1 瓦 斯 保 护 .52.3.2 纵 差 动 保 护 .52.3.3 过 电 流 保 护 .82.3.4 过

9、负 荷 保 护 .82.3.5 温 度 保 护 .92.2 继 电 保 护 规 程 中 对 相 关 保 护 的 配 置 要 求 .92.4 针 对 本 设 计 的 规 程 要 求 .102.4.1 同 时 性 故 障 的 配 置 方 案 .102.4.2 对 经 电 流 互 感 器 接 入 保 护 的 要 求 .102.4.3 关 于 远 后 备 保 护 的 规 定 .112.4.4 系 统 振 荡 对 保 护 的 要 求 .112.4.5 其 他 相 关 规 定 .113 短 路 电 流 的 计 算 .123.1 标 幺 值 归 算 .123.2 短 路 电 流 的 计 算 .144 保 护

10、 的 整 定 计 算 及 灵 敏 度 检 验 .284.1 变 压 器 主 保 护 的 整 定 计 算 及 灵 敏 度 检 验 .284.1.1 纵 连 差 动 保 护 的 整 定 计 算 .284.1.2 差 动 保 护 的 灵 敏 度 校 验 .334.1.3 变 压 器 瓦 斯 保 护 的 整 定 .364.2 相 间 后 备 保 护 的 整 定 及 校 验 .364.2.1 过 电 流 保 护 动 作 电 流 的 整 定 .364.2.2 过 电 流 保 护 灵 敏 度 校 验 .374.2.3 过 负 荷 保 护 .394.2.4 温 度 保 护 .404.3 变 压 器 各 个 保

11、 护 动 作 时 限 配 合 .415 设 备 的 选 型 设 计 .425.1 电 流 互 感 器 的 选 择 .425.2 继 电 器 的 选 择 及 参 数 介 绍 .45|5.2.1 各 种 继 电 器 原 理 .455.2.2 所 选 继 电 器 参 数 介 绍 .466 总 结 .51致 谢 .53参 考 文 献 .54附 录 1 .55附 录 2 .57附 录 3 .59附 录 4 .60|引 言1.1 课 题 背 景电 力 变 压 器 是 电 力 系 统 中 的 重 要 的 电 气 设 备 ， 在 发 电 、 输 电 、 配 电 环 节 中起 着 提 高 电 压 以 便 于 远

12、 距 离 输 送 电 能 以 及 降 低 电 压 给 负 荷 供 电 等 关 键 作 用 。 其故 障 对 供 电 可 靠 性 和 系 统 安 全 运 行 带 来 严 重 影 响 ， 同 时 大 容 量 的 电 力 变 压 器 本身 也 是 十 分 贵 重 的 设 备 。 因 此 根 据 变 压 器 容 量 和 电 压 等 级 及 其 重 要 程 度 ， 装 设性 能 良 好 、 动 作 可 靠 地 继 电 保 护 。在 研 究 此 课 题 前 以 修 完 电 力 系 统 继 电 保 护 、 电 力 系 统 分 析 、 电 路 ， 具 备 了 一 定 的 理 论 知 识 ， 结 合 相 关 资

13、 料 文 献 和 自 学 知 识 ， 对 大 容 量变 压 器 继 电 保 护 设 计 做 全 面 的 分 析 理 解 ， 弄 清 其 原 理 ， 再 将 其 拆 分 成 若 干 小 的课 题 。 电 力 系 统 分 析 上 对 短 路 电 流 计 算 的 知 识 ， 电 力 系 统 继 电 保 护 及 相 关 知 识 和 参 考 资 料 ， 对 各 继 电 保 护 进 行 整 定 算 ， 得 出 继 电 保 护 的 配 置 ，最 后 在 前 面 基 础 上 把 变 压 器 继 电 保 护 线 路 的 设 计 出 来 ， 最 终 达 到 整 体 掌 握 整个 课 题 的 目 的 。利 用 所

14、学 的 课 本 和 资 料 ,图 书 馆 资 料 ， 维 库 数 据 库 ， 万 方 数 据 库 ， 在 数 据库 中 ， 可 以 搜 索 到 许 多 相 关 的 中 英 文 参 考 文 献 资 料 ， 和 许 多 知 名 大 学 发 表 的 论文 ， 以 及 指 导 老 师 的 大 力 指 导 和 支 持 ， 因 此 研 究 本 课 题 已 经 具 备 了 足 够 的 条 件 。1.2 课 题 研 究 的 目 的 和 意 义本 设 计 围 绕 煤 矿 变 电 所 主 变 压 器 护 整 定 计 算 展 开 分 析 和 讨 论 ， 重 点 设 计 了短 路 电 流 的 计 算 、 继 电 保

15、护 整 定 、 校 验 ， 以 及 继 电 保 护 配 置 等 方 面 。 通 过 这次 设 计 来 巩 固 电 力 系 统 继 电 保 护 、 电 力 系 统 分 析 等 课 程 所 学 的 理 论知 识 ， 并 把 所 学 知 识 运 用 到 分 析 和 解 决 生 产 实 际 问 题 中 ， 并 且 建 立 正 确 的 设 计思 想 ， 养 成 理 论 联 系 实 际 ， 独 立 思 考 的 能 力 ， 为 今 后 在 工 作 岗 位 打 好 基 础 。本 设 计 的 研 究 意 义 ：1、 在 这 次 论 文 的 学 习 中 ， 巩 固 自 己 在 大 学 里 面 所 学 的 课 程

16、的 理 论 知 识 ，理 论 联 系 实 际 ， 做 到 对 课 本 理 论 知 识 的 运 用 ；2、 在 论 文 设 计 过 程 中 ， 尽 可 能 的 多 学 些 实 际 的 东 西 ， 独 立 完 成 论 文 设 计 ，并 主 动 争 取 老 师 的 指 导 ， 养 成 独 立 思 考 的 能 力 ；3、 在 毕 业 设 计 中 养 成 认 真 细 致 的 工 作 作 风 ， 克 服 马 虎 潦 草 不 负 责 的 弊 病 ，|为 今 后 进 入 工 作 岗 位 打 好 基 础 ；4、 掌 握 继 电 保 护 设 计 的 内 容 、 步 骤 和 方 法 ；5、 同 时 提 高 计 算

17、、 制 图 和 编 写 技 术 文 件 的 技 能 。2 系 统 设 计 方 案 研 究2.1 变 电 所 主 变 压 器 基 本 情 况 介 绍本 次 设 计 的 主 要 对 象 是 位 于 某 矿 区 变 电 所 的 两 台 主 变 压 器 ， 型 号 为 S9-6300/35(选 型 计 算 见 附 录 )， 电 压 等 级 为 35KV， 由 两 台 变 压 器 并 列 运 行 ， 35KV为 高 压 侧 ， 由 ， 两 条 输 电 线 路 与 系 统 环 并 运 行 。 6.3kV 侧 的 主 接 线 形 式#23为 单 母 线 接 线 ， 并 通 过 两 条 平 行 双 回 线 路

18、 与 煤 矿 热 电 厂 相 连 接 。本 次 设 计 变 电 所 主 接 线 如 下 图 2-1 所 示任 务 要 求 ： 根 据 变 压 器 的 实 际 运 行 情 况 ， 对 其 进 行 各 种 保 护 整 定 ， 并 分 析各 种 保 护 情 况 下 灵 敏 度 的 校 验 过 程 ， 并 绘 制 整 个 系 统 原 理 接 线 图 。2-1 变 电 所 主 接 线|2.2 系 统 运 行 方 式 分 析2.2.1 系 统 运 行 方 式 分 析 原 则电 力 系 统 运 行 方 式 的 变 化 ， 直 接 影 响 保 护 的 性 能 ， 所 选 用 的 保 护 方 式 ， 应在 各

19、种 系 统 运 行 方 式 下 都 能 满 足 选 择 性 和 灵 敏 性 的 要 求 ， 所 以 在 设 计 之 出 ， 就先 要 系 统 的 对 变 电 站 的 运 行 方 式 分 析 ， 以 便 与 今 后 的 计 算 和 定 值 整 定 工 作 ， 另外 也 可 以 有 针 对 性 的 设 立 短 路 点 ， 简 化 计 算 工 作 ， 提 高 设 计 效 率 。系 统 的 最 大 运 行 方 式 不 一 定 就 是 保 护 的 最 大 运 行 方 式 ， 而 系 统 的 最 小 运 行方 式 也 不 一 定 是 保 护 的 最 小 运 行 方 式 。对 过 量 保 护 来 说 ， 通

20、 常 都 是 根 据 系 统 最 大 运 行 方 式 来 确 定 保 护 的 整 定 值 ，以 保 证 选 择 性 ， 因 为 只 要 在 最 大 运 行 方 式 下 能 保 证 选 择 性 ， 其 他 运 行 方 式 下 也一 定 能 保 护 其 选 择 性 ； 灵 敏 性 的 校 验 则 要 根 据 最 小 运 行 方 式 来 进 行 ， 因 为 在 最小 运 行 方 式 下 ， 灵 敏 度 仍 然 符 合 要 求 ， 那 在 其 他 运 行 方 式 下 ， 灵 敏 度 也 一 定 能满 足 要 求 。根 据 系 统 最 大 负 荷 的 需 要 ， 电 力 系 统 中 的 发 电 设 备

21、都 投 入 运 行 以 及 选 定的 接 地 中 性 点 全 部 接 地 的 系 统 运 行 方 式 称 为 最 大 运 行 方 式 。 继 电 保 护 中 ， 短路 时 通 过 保 护 的 短 路 电 流 为 最 大 运 行 方 式 。根 据 系 统 最 小 负 荷 的 需 要 ， 电 力 系 统 中 的 发 电 设 备 都 投 入 相 应 的 发 电 设 备且 系 统 中 性 点 只 有 少 部 分 接 地 的 运 行 方 式 为 最 小 运 行 方 式 。 继 电 保 护 中 ， 通 过保 护 的 短 路 电 流 为 最 小 运 行 方 式 。根 据 系 统 正 常 负 荷 的 需 要

22、， 投 入 与 之 相 适 应 的 数 量 发 电 机 ， 变 压 器 和 线 路的 运 行 方 式 称 为 正 常 运 行 方 式 。 这 种 运 行 方 式 在 一 年 之 内 的 运 行 时 间 最 长 。 对更 复 杂 的 系 统 ， 最 大 最 小 运 行 方 式 的 判 断 是 比 较 困 难 的 ， 有 时 需 要 经 过 多 次 计算 才 能 确 定 。 对 于 某 特 殊 运 行 方 式 ， 运 行 时 间 很 短 ， 对 保 证 保 护 的 选 择 性 或 灵敏 度 有 困 难 时 ， 且 在 保 护 拒 动 或 误 动 不 会 引 起 大 面 积 停 电 的 情 况 ，

23、可 不 予 考 虑 。2.2.2 煤 矿 变 电 所 各 种 电 气 运 行 方 式 的 分 析设 计 题 目 给 定 的 条 件 为 ： 系 统 35KV 母 线 最 大 及 最 小 运 行 方 式 下 的 系 统 电抗 分 别 为 =0.46， =0.57（ =100MVA） .煤 矿 热 电 厂 有 两 台 发 电 机 经maxXminjS升 压 后 由 两 条 电 缆 线 路 与 煤 矿 变 电 所 35KV 母 线 相 连 。 虑 变 电 所 所 有 可 能 的 运行 方 式 ， 以 确 定 继 电 保 护 装 置 整 定 计 算 和 灵 敏 度 校 验 时 所 需 要 的 各 个

24、短 路 电 流运 行 方 式 1： 变 电 所 高 低 压 双 侧 单 母 线 运 行 或 双 侧 单 母 线 分 段 且 母 联 断 路器 闭 合 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工 作 。 变 电 所 两 台 变 压 器 并 列 运行 。|运 行 方 式 2： 变 电 所 高 低 压 双 侧 单 母 线 运 行 或 双 侧 单 母 线 分 段 且 母 联 断 路器 闭 合 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工 作 。 变 电 所 一 台 变 压 器 单 独 运行 。运 行 方 式 3： 变 电 所 高 压 侧 单 母 线

25、 运 行 ， 低 压 侧 单 母 分 段 运 行 且 母 联 断 路器 断 开 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 。 变 电 所 两 台 变 压 器 并 列 运 行 。运 行 方 式 4： 变 电 所 高 压 侧 单 母 线 运 行 ， 低 压 侧 单 母 分 段 运 行 且 母 联 断 路器 断 开 运 行 ， 同 时 煤 矿 热 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 。 变 电 所 一 台 变 压 器 单 独 运 行 。运 行 方 式 5： 煤 矿 发 电 厂 两 台 发 电 机 同 时 工 作 ， 并 且 系 统 以 最 大 运 行 方 式运 行

26、， 变 压 器 高 压 侧 短 路运 行 方 式 6： 煤 矿 发 电 厂 仅 一 台 发 电 机 工 作 ， 并 且 系 统 以 最 小 运 行 方 式 运行 ， 变 压 器 高 压 侧 短 路2.3 变 压 器 各 种 保 护 及 其 装 设 条 件2.3.1 瓦 斯 保 护在 变 压 器 油 箱 内 常 见 的 故 障 有 绕 组 匝 间 或 层 间 绝 缘 破 坏 造 成 的 短 路 ， 或 高压 绕 组 对 地 绝 缘 破 坏 引 起 的 单 相 接 地 。 变 压 器 油 箱 内 发 生 的 任 何 一 个 故 障 时 ，由 于 短 路 电 流 和 短 路 点 电 弧 的 作 用

27、， 将 使 变 压 器 油 及 其 他 绝 缘 材 料 因 受 热 而 分解 产 生 气 体 ， 因 气 体 比 较 轻 ， 它 们 就 要 从 油 箱 里 流 向 油 枕 的 上 部 ， 当 故 障 严 重时 ， 油 会 迅 速 膨 胀 并 有 大 量 的 气 体 产 生 ， 此 时 ， 回 游 强 烈 的 油 流 和 气 体 冲 向 油枕 的 上 部 。 利 用 油 箱 内 部 的 故 障 时 的 这 一 特 点 ， 可 以 构 成 反 映 气 体 变 化 的 保 护装 置 ， 称 之 为 瓦 斯 保 护 .800 千 伏 安 及 以 下 的 油 浸 式 变 压 器 ， 应 装 设 瓦 斯

28、 保 护 。 当 壳 内 故 障 产 生 轻微 瓦 斯 或 油 面 降 低 时 应 瞬 时 作 用 于 信 号 ； 当 产 生 大 量 瓦 斯 时 ， 宜 动 作 于 断 开 变压 器 各 电 源 侧 的 断 路 器 ， 如 降 压 变 压 器 高 压 侧 无 断 路 器 且 未 采 用 第 50 条 所 列的 措 施 时 ， 则 可 作 用 于 信 号 。 400 千 伏 安 及 以 下 的 车 间 内 油 浸 式 变 压 器 ， 也 应装 瓦 斯 保 护 。 对 于 变 压 器 引 出 线 ， 套 管 及 内 部 的 故 障 ， 应 采 用 下 列 保 护 方 式 。2.3.2 纵 差 动

29、 保 护变 压 器 的 纵 联 差 动 保 护 用 来 反 映 变 压 器 绕 组 、 引 出 线 及 套 管 上 的 各 种 短 路保 护 故 障 ， 是 变 压 器 的 主 保 护 。纵 联 差 动 保 护 是 按 比 较 被 保 护 的 变 压 器 两 侧 电 流 的 大 小 和 相 位 的 原 理 实现 的 。 为 了 实 现 这 种 比 较 ， 在 变 压 器 两 侧 各 装 设 一 组 电 流 互 感 TA1、 TA2， 其|二 次 侧 按 环 流 法 连 接 ， 即 若 变 压 器 两 端 的 电 流 互 感 器 一 次 侧 的 正 极 性 端 子 均 置于 靠 近 母 线 的

30、一 侧 ， 则 将 它 们 二 次 侧 的 同 极 性 端 子 相 连 接 ， 再 将 差 动 继 电 器 的线 圈 按 环 流 法 接 入 ， 构 成 纵 联 差 动 保 护 ， 见 图 1-3。 变 压 器 的 纵 差 保 护 与 输 电线 的 纵 联 差 动 相 似 ， 工 作 原 理 相 同 ， 但 由 于 变 压 器 高 压 侧 和 低 压 侧 的 额 定 电 流不 同 ， 为 了 保 证 变 压 器 纵 差 保 护 的 正 常 运 行 ， 必 须 选 择 好 适 应 变 压 器 两 侧 电 流互 感 器 的 变 比 和 接 线 方 式 ， 保 证 变 压 器 在 正 常 运 行 和

31、 外 部 短 路 时 两 侧 的 二 次 电流 等 。 其 保 护 范 围 为 两 侧 电 流 互 感 TA1、 TA2 之 间 的 全 部 区 域 ， 包 括 变 压 器 的高 、 低 压 绕 组 、 套 管 及 引 出 线 等 。从 图 2-2 可 见 ， 正 常 运 行 和 外 部 短 路 ， 流 过 差 动 继 电 器 的 电 流 为， 在 理 想 的 情 况 下 ， 其 值 等 于 零 。 但 实 际 上 由 于 电 流 互 感 器 特 性 、1IIr变 比 等 因 素 ， 流 过 继 电 器 的 电 流 为 不 平 稳 电 流 。 变 压 器 内 部 故 障 时 ， 流 入 差 动

32、继 电 器 的 电 流 为 ， 即 为 短 路 点 的 短 路 电 流 。 当 该 电 流 大 于 KD 的 动21IIr作 电 流 时 ， KD 动 作 。由 于 变 压 器 各 侧 额 定 电 压 和 额 定 电 流 不 同 ， 因 此 ， 为 了 保 护 其 纵 联 差 动 保护 正 确 动 作 ， 必 须 适 当 选 择 各 侧 电 流 互 感 器 的 变 比 ， 使 得 正 常 运 行 和 外 部 短 路时 ， 差 动 回 路 内 没 有 电 流 。如 图 2-2 中 ， 应 使 （ 2-1） 2121TAnII式 中 高 压 侧 电 流 互 感 器 的 变 比 ；1TAn低 压 侧 电 流 互 感 器 的 变 比 。2要 实 现 双 绕 组 变 压 器 的 纵 联 差 动 保 护 ， 必 须 适 当 选 择 两 侧 电 流 互 感 器 的 变 比 。|