35kV主变压器保护初步设计.doc

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35kV主变压器保护初步设计

PreliminaryDesignof35kVMainTransformerProtection

总计课程设计21页

表格1个

插图5幅

摘要

本次课程设计的题目是《35kV主变压器保护初步设计》。

根据设计的要求，在设计的过程中，用到了35kV降压变电站的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养。

设计可分为几部分：

主变压器保护的配置，主变压器继电保护的整定计算以及保护回路接线图的绘制。

通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变压器继电保护的全面了解。

关键词：

继电保护保护配置整定计算保护回路

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Abstract

Thecoursedesignisthesubjectof35kVpreliminarydesignofmaintransformerprotection.Accordingtothedesignrequirements，usethe35kVstep-downsubstationforthevastmajorityofthefundamentaltheoryanddesign.Thereforeintheprocessofdesignfocusontheknowledgesystemofabilitytraining.Thedesigncanbedividedintoseveralparts:

Maintransformerprotectionconfiguration,maintransformerrelayprotectionsettingcalculationandprotectioncircuitwiringdiagram.

Bythedesign,learningthebasicdesignmethod,theconsolidationofthethreeyearssincethelearnedknowledge,cultivatetheindependentabilitytoanalyzetheproblem,andtodeepentheunderstandingoftransformerrelayprotection. 

KeyWords:

Relayprotection;Protectionconfiguration;Settingcalculation;Protectioncircuit

目录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章绪论………………………………………………………………………1

1.1继电保护的概述……………………………………………………………1

1.2继电保护装置具备的基本性能……………………………………………1

1.3继电保护基本原理和保护装置组成………………………………………1

1.4继电保护的发展……………………………………………………………2

1.5继电保护的作用……………………………………………………………3

1.6继电保护设计的目的和要求………………………………………………4

第二章电力变压器继电保护的配置………………………………………6

2.1继电保护要求……………………………………………………………6

2.2系统故障分析………………………………………………………………6

2.3主变压器继电保护装置设置……………………………………………6

2.4本次设计继电保护装置原理概述………………………………………7

第三章电力变压器继电保护的整定计算…………………………………9

3.1瓦斯保护……………………………………………………………………9

3.2纵联差动保护……………………………………………………………9

3.3过电流保护………………………………………………………………12

3.4过负荷保护………………………………………………………………13

第四章电力变压器二次回路图…………………………………………14

4.1归总式原理图……………………………………………………………14

4.2展开式原理图……………………………………………………………14

4.3小母线布置图……………………………………………………………16

结语………………………………………………………………………………18

附录一瓦斯保护、纵差保护、过电流保护、负荷保护接线原理图………19

附录二本次设计变压器保护接线图………………………………………20

参考文献………………………………………………………………………21

第一章绪论

1.1继电保护的概述

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。

因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。

1.2继电保护装置具备的基本性能

继电保护装置必须具备以下5项基本性能：

①安全性。

在不该动作时，不发生误动作。

②可靠性。

在该动作时，不发生拒动作。

③快速性。

能以最短时限将故障或异常消除。

④选择性。

在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。

⑤灵敏性。

反映故障的能力，通常以灵敏系数表示。

选择继电保护方案时，除设置需满足以上5项基本性能外，还应注意其经济性。

即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费，还必须考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。

1.3继电保护基本原理和保护装置的组成

继电保护装置要求能反应电气设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地，有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在最小范围，提高系统运行的可*性，最大限度地保证向用户安全连接供电。

继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。

因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。

依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：

（1）反映电气量的保护

电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值（阻抗）和它们之间的相位角改变等现象。

因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。

例如:

反映电流增大构成过电流保护；

反映电压降低（或升高）构成低电压（或过电压）保护；

反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护；

反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。

除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。

同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。

新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。

（2）反映非电气量的保护

如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。

继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分模拟型（它又分为机电型和静态型）和数字型两大类。

对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。

测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行：

跳闸或发信号。

1.4继电保护的发展

继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的电力系统中出现短路是不可避免的，短路的特征就是电流增大。

为了保护发电机免受短路的破坏，首先出现了电流超过一预定值就动作的过电流保护装置。

熔断器就是最早的、最简单的过电流保护装置，这种保护装置时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备上。

熔断器的特点是融保护装置和切断电流装置于一体，因而最为简单。

由于电力系统的发展，使用电设备的功率增大，发电厂、变电站和供电网的接线不断复杂，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置（断路器）的过电流继电器。

19世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一

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次式（直接反应于一次短路电流）的电磁型过电流继电器20世纪初随着电力系统的发展，继电器开始广泛应用于电力系统的保护。

这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。

20世纪50年代后，由于半导体晶体管的发展，开始出现了晶体管式继电保护装置。

这种保护装置体积小、功率损耗小、动作速度快、无机械转动部分，称为电子式静态保护装置。

晶体管保护装置易受电力系统中或外界的电磁干扰的影响而误动或损坏，当时其工作可靠性低于机电式保护装置。

但经过20余年长期的研究和实践，抗干扰问题从理论和实践上都得到了满意的解决，使晶体管继电保护装置的正确动作率达到了与机电式保护装置同样20世纪70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的的水平。

时期，满足了当时电力系统向超高压、大容量方向发展的需要。

随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。

为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。

系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。

此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产，特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。

因此，系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力，机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。

为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应研究、推广故障预测技术。

1.5继电保护的作用

电力系统在运行中，可能发生各种故障或处于不正常运行状态中，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。

在发生短路时可能产生以下后果。

故障点很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。

短路电流通过非故障元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。

电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。

破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系

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统瓦解。

电力系统中电气元件的正常工作环境遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。

过负荷会使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，以至可能发展成故障此外，系统中出现因功