电力系统继电保护课程设计

电力系统继电保护课程设计报告

1 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110±2×2.5%/27.5kV，Y，d11接线；已知：27.5kV外部短路的最大短路电流为2924A、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错误！未找到引用源。。试对牵引变压器进行相关保护的设计。

1.2 要完成的内容

本设计要完成的主要内容是对变压器进行主保护和后备保护的选择，并根据给定的原始资料对所选择的各种保护进行整定及算。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 分析要设计的课题内容

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、快速性、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 主保护配置

由于变压器的瓦斯保护不能反应变压器油箱外部套管和引出线上的故障 ，故还需增加差动保护，以保护套管以及引出线上的故障，同时差动保护也可以保护单相层间短路和接地短路。其原理接线图如图2.1所示。

??I2??，流入差动继正常运行或保护范围外部短路时，如图2.1(a)所示，I1??I1??，I2??I2???0，继电器不动作。 电器的电流为Ik?I2??I2??(在变压保护范围内部短路时，如图2.1 ( b ) 所示，流过继电器的电流Ik?I2???0）器副边没有电源的情况下，I1???0，I2，数值很大，继电器动作。

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?I1?I2?I1IkId?I2保护范围IkId??I1??I2k??I1??I2

（a） 正常运行或外部短路时 （b） 内部短路时

图2.1 变压器差动保护单相原理接线图

2.2.2 后备保护的配置

后备保护是为了防止有外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻原件保护的后备以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两端时限，以较短的时限缩小事 故影响范围，跳母联或分段断路器。

3 变压器短路点选取

在进行整定保护及计算时，往往要考虑短路点的位置，在本题中，短路点的选择如图2.1所示。

4 保护的配合及整定计算

4.1 主保护的整定计算

4.1.1 差动保护动作电流的整定及校验原则

(1) 躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为，

Iset?KrelIunb?max (4.1)

式中,Krel—可靠系数，取1.3.

Iunb.max—外部短路故障时的最大不平衡电流。

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Iunb.max包括电流互感器和变压器变比不完全匹配产生的最大不平衡电流和互感器传遍误差引起的最大不平衡电流。

Iunb.max???fza??U?0.1KnpKst?Ik.max (4.2)

式中,Ik?max—外部短路故障时最大短路电流 ；

?fza—由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差，Y，d11接线三相变压器的计算式为?fza?1?nTA1nt Kst—电流互感器同型系数，取为1； Knp —非周期分量系数,可取为1。 (2) 躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为，

Iset?KrelKuIN (4.3)

3nTA2；

?U—由变压器分接头改变引起的相对误差；

式中,Krel—可靠系数，取Krel?1.3；

IN—变压器的额定电流；

Ku—励磁涌流的最大倍数，取4～8。对于速饱和变压器取1。 (3) 躲过电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流：

Iset?KrelIL?max (4.4) 式中,Krel—可靠系数，取1.3；

IL?max—变压器的最大负荷电流，当无法确定时，可用变压器的额定电流。

按上面三个条件计算纵差动保护的动作电流，并选取最大者。 (4) 校验原则：

纵差保护校验公式为

Ksen?Ik.min (4.5) Iset在实际中Ksen一般不低于2。 4.1.2 计算基本项

变压器额定电流 110kV侧：

IN1?25000?131.21A3?110

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27.5kV侧：

IN2?25000?524.86A3?27.5

电流互感器变比

110kV侧：

nTA1?300900?60nTA2??18055 27.5kV侧：

电流互感器二次侧电流 110kV侧：I2N1?最大负载电流

IL.max?动作电流：

(1) 按躲过外部最大电流计算 由题： ?fza?1?nTA1nt3nTA2?0.23 ?U?5% Kst?1 Knp?1

524.863?132?2.91A ?3.81A 27.5kV侧：I2N2?18060PN?0.1PN3?27.5?577.35A

.46A Iunb.max???fza??U?0.1KnpKst?Ik.max?1111.12A Iset?KrelIunb?max?1444(2) 按躲过变压器最大励磁电流计算

由题： Ku?1 Iset?KrelKuIN?682.24A (3) 按二次断线计算

由题： Iset?KrelIL?max?750.55A 灵敏度： Ksen?满足要求，可以用纵差保护做主保护。

Ik.min?2.66?2 Iset4.2 后备保护的整定计算

4.2.1 变压器过电流保护的整定及校验原则 (1) 起动电流的计算

保护的启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即

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