继电保护牵引变压器设计课程设计

继电保护牵引变压器设计

继电保护原理课程设计报告

专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：

继电保护牵引变压器设计

1 设计原始资料

1.1 具体题目

某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。

牵引变电所

甲

供电臂

端子 平均电流A 有效电流A 短路电流A

长度km 24.6 20.4

β α

282 240

363 319

1023 874

试对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护设计。

1.2 要完成的内容

通过对题目的分析，将该牵引变电所变压器的保护设计分为以下几个部分： (1) 选择变压器的主保护的配置，并对上述保护进行说明与分析；

(2) 根据题目所述接线方式和额定电压，为牵引变压器选型，确定变压器的额定容量；

(3) 根据题目要求以及所选变压器的参数，完成对该牵引变压器保护的整定计算以及灵敏度校验；

(4) 选择保护的设备，如继电器以及电流互感器； (5) 根据变压器保护原理绘制保护的原理图； (6) 对本次课程设计进行总结与评价。

2 设计的课题内容

2.1 设计规程

根据《继电保护和自动装置设计技术规程》的规定，中、低压变压器应对主保护进行配置。

2.2 本设计的主保护配置

(1) 差动保护：对于牵引变电所内的牵引变压器，均应装设差动保护。电流纵差动保护不但能够正确区分区内区外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，被广泛地用作变压器的主保护。

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(2) 瓦斯保护：电力变压器是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出的速度与变压器的故障程度有关。利用这种气体来实现保护的装置成为瓦斯保护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障，但像变压器绝缘子闪络等油箱外面的故障，瓦斯保护不能反应。

3 主保护的配合及整定计算

3.1变压器的选型及参数计算

根据题目要求，变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，因此选择变压器容量为10MVA的变压器。变压器参数计算如下：

(1) 变压器各侧的额定电流： 110kV侧：I1N 27.5kV侧：I2N

SBUeSBUe

100003 110100003 27.5

52.49(A) 209.95(A)

(2) 选择各侧电流互感器的变比：

110kV侧：52.49 3/5 90.92/5，选择：100/5。 27.5kV侧：209.95/5，选择：225/5。

3.2 动作值的计算

(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

式中，Krel是可靠系数，取1.3；Iunb.max是外部短路故障时的最大不平衡电流； fza是电流互感器计算变比与实际变比不一致引起的相对误差，其值为：

fza |1-nTA1

| 0.0264 nTA2

Iunb.max ( fza U 0.1KnpKst)Ik.max 237(A)

式中，Ik.max指外部短路故障时最大短路电流； U是变压器分接头改变引起的相

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对误差0.055；0.1为电流互感器容许的最大稳态相对误差；Knp非周期分量系数，取1.5~2；Kst是电流互感器同型系数，取1。

故由整定式可得Iset 1.3 237 308(A) (2) 躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为：

Iset KrelKμIN

式中，Krel为可靠系数，取1.3~1.5；Kμ为励磁涌流的最大倍数，采用加强型速饱和变流器的差动保护时，取1；IN为变压器的额定电流。

故可得Iset 1.4 1 209.95 294(A)

(3) 躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流：

Iset KrelIL.max

式中，Krel为可靠系数，取1.3；IL.max为变压器的最大负荷电流。

故可得Iset 1.3 209.95 273(A)

按上面三个条件计算差动保护的动作电流，并选最大者，即Iset 308(A)。

3.3 灵敏度校验

27.5kV侧两相短路最小电流为874A。 差动保护的灵敏度系数校验式为：

Ksen

Ik.min.r874

2.84 2 Iset308

式中，Ik.min.r为各种运行方式下流经差动继电器的最小差动电流。

灵敏度系数Ksen一般不低于2，故满足灵敏度要求。

4继电保护主要设备的选择

4.1电流互感器的选择

(1) 电流互感器的额定频率应与线路电流的频率相一致；

(2) 应根据被应用线路的电压等级选择电流互感器的额定电压，不得小于其电压等级；

(3) 差动保护中使用的是P级电流互感器，其适用于110kV及以下电压等级，且稳态误差不超过10%。

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4.2 差动继电器的选择

差动继电器主要有电磁型差动继电器和晶体管型差动继电器两种： (1) 电磁型差动继电器

BCH-2型差动继电器由速饱和变流器（其上有短路绕组、差动绕组、平衡绕组和二次绕组）和执行元件KA构成。

(2) 晶体管型差动继电器

它由电压形成回路、绝对值比较回路、波形间断角鉴别回路、闭锁及执行回路、出口回路等。

本次设计选用电磁型差动继电器。

5.主保护原理图的绘制

平衡变压器差动保护的接线方式有两种，即两继电器和三继电器接线方式。本次设 …… 此处隐藏：954字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……