变压器继电保护设计方案.docx

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变压器继电保护设计方案

变压器继电保护设

计方案

1.总降压变电站主结线的确定

1.1主结线定义

总降压变电站的电气主结线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线及电缆等电气设备，按一定顺序连接组成的电路。

1.2主结线基本要求

对电气主结线的基本要求是：

1根据用电负荷的要求，保证供电的可靠性。

2电气主结线应具有一定的运用灵活性。

3结线简单，运行方便。

4在保证安全可靠供电的基础上，力求投资少，年运行费用低。

1.3主结线方案确定

根据系统电源情况，供电电压有两个方案121O

方案1：

工作电源与备用电源均用35KV电压，在这个方案中，工厂总降压变电站采用内桥式接线。

方案2：

工作电源采用35KV电压，工厂总降压变电站选用一台主变压器，

构成线路■变压器单元结线，备用电源采用10KV电压。

1.4主结线特点

为了保证一级负荷的正常供电，决定总降压变电站采用单母线分段主结线方式。

该主结线的主要特点如下：

1.总降压变电站设一台5000kV•A、35/10kV的降压变压器，变压器与35kV架空线路结成线路一变压器组单元结线。

在变压器高压侧安装少油式断路器，以便于变电站的控制、运行和维修。

2.总降压变电站的10kV侧采用单母线分段接线，用10kV少油式断路器将母线分成两段。

3.主变压器低压侧用少油式断路器接到10kV母线的一个分段上；10kV的备用线路也经少油式断路器接到10kV母线的另一分段上。

4.各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电的可靠性。

5.根据规定，备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投

入。

因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10KV母线的分段断路器在正

常时是闭合的。

6•在10kV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投入装置（APD）,

当工作电源因故障而断开时，备用电源会立即投入。

当主电源发生故障时，变电站的操作电源来自备用电源断路器前的所用电变压

为了选择高压电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电站的35KV侧、10KV侧母线以及厂区高压配电线路末端（即车间变电站高压侧）的短路电流，但因工厂厂区不大，总降压变电站到总降压最远车间的距离不过数百米，因此10KV母线与10KV线路末端处的短路电流差别极小，故只计算主变压器高、低电压侧母线两点短路电流。

短路电流按正常运行方式计算，计算电路如图3所示。

根据计算电路作出的计算短路电流的等值电路如图4所示。

图4基本等值电路2.1求各元件电抗，用标幺值计算

设基准容量Sd=1000MVA

基准电压Udi=37KVUn二10.5KV

系统电抗X汽

已知地区变电站110KV母线的短路容量:

Sk=1918MVA

S

标幺值二实际值/基准值：

X"二H二s时

Sk

又因为X,丄*，箒Xx竺二怛=0.52

SkSk1918

地区变电站三绕组变压器的高压一中压绕组之间的电抗标幺值:

%

UI-H

|Sd

10.5

1000

X^I-H=

—

3.3

100

SNT

100

31.5

35KV供电线路的电抗标幺值：

d

1000

X*1XoL—4

0.359

5—

2

1.3

Ud.

37

LGJ-35型钢芯铝绞线几何距离

1时的电抗为0.359

/Km囚

总降压变电站的主变压器电抗标幺值:

v=uk%Sd71000

二|4

100Snt1005

2.2K1点三相短路电流计算：

系统最大运行方式，等值电路如图5o

图5系统最大运行方式的等值电路

短路回路阻抗：

X33

X*klmax=X*t-t―+X*1二0.52+——+1.3=3.47

22

按无限大系统计算，计算K1点三相短路电流标幺值为：

g⑴=I*p⑶二[水⑶[*（3）=1一==0.29

X*klmax3.47可求的基准电流：

-Sd1000

Id.■

^3Ud.=\^337=1'6KA

从而求的K1点三相短路电流的有名值：

KA

际屮XI⑶75.6X0.29=4.5

冲击电流为：

i⑶shki=2.551=2.55X4.5=11.48KA

K1点短路容量为：

二—二1000二288.18MVA

系统最小运行方式等值电路图6

图6系统最小运行方式等值电路

短路回路总阻抗：

X*kmin=0.52+3.3+1.3=5.12三相短路电流标幺值：

bu=—=0.195

5.12

其他计算结果见表2。

表2K1点三相短路电流计算结果

项目

k（3）

I⑶

ish⑶

Sk（3）

计算公式

!

（3）

IdlIk1

Ik（3）I⑶

2.551⑶

Sd’Xki

系统最大运

行方式

4.5

4.5

11.48

288.18

系统最小运

行方式

3.05

3.05

7.78

195.31

2.3K2点三相短路电流计算

（1）系统最大运行方式下短路回路总阻抗：

A

X*k2maxX*b叮（1口）

二++X*1+X*T=0.52+3.3/2+1.3+14=17.74

（2）系统最小运行方式下短路回路总阻：

X仙m=0.52+3.3+1.3+14二19.12

基准电流：

5Sd1000KA

：

‘3Ud2一$3*10.5一5

K2点三相短路电流计算结果见下表3o

表3K2点三相短路电流计算结果

项目

IK（3）

1（3）

ish（3）

Sk（3）

计負於忒

I/x

d2K2

I©）I⑶

2-55T⑶

/

SdX"

系统最大运行方式

3.2

3.2

8.16

57.24

系统最小运行方

2.87

2.87

7.31

52.30

3.电气设备的选择

工厂总降压变电站的各种高压电气设备，主要指6〜10千伏以上的断路器，隔离开关，负荷开关，熔断器，互感器，电抗器，母线，电缆支持绝缘子及穿墙套管等。

这些电气各自的功能和特点不同，要求的运行条件和装设环境也各不同，但也具有共同遵守的原则【3］。

电气设备要能可靠的工作，必须按正常条件进行选择,并且按断路情况进行稳定检验。

对于供电系统高压电气设备的选择，除了根据正常运行条件下的额度电压、额度电流等选择条件外，还应该按短路电流所产生的电动力效应及热效应进行校验。

“按正常运行条件选择，按短路条件进行校验”，这是高压电气设备选择的一

般原则。

3.1在选择供电系统的高压电气设备时，应进行的选择及校验项目见表四（1]

表四选择电气设备时应校验的项目

校验项目设

备名称

电压/KV

电流/A

遮断容量

/MVA

短路电流校验

动稳定

热稳定

断路器

X

X

X

X

X

负荷开关

X

X

X

X

X

隔离开关

X

X

X

X

熔断器

X

X

X

电流互感器

X

X

X

X

电压互感器

X

支柱绝缘子

X

X

套管绝缘子

X

X

母线

X

X

X

电缆

X

X

X

限流电抗器

X

X

X

X

注：

表屮“X”表示选择及校验项目

Fi

M——

10

由于跨距在两个以上，所以选择:

M

W

3.235KV侧设备，设备名称及型号见表5

表535KV侧电气设备

设备

称

计算

数据、\

高压断路器

SW2-35/1000

隔离开关

GW2-35GD/6（

0

电压互

）感器

JDJJ-35

电流互

感器

LCW-35

避雷器

FZ-35

U=35KV

35KV

35KV

35KV

35KV

35KV

I=82.48A

1000A

600A

150/5

h（3>=4.5KV

Sk=288.18MVA

1500MVA

i⑶sh=11.48KV

63.4KA

50KA

21.2KA

12~ti=

4.52*0.34

I（2*t=24.82*4

142*4M

95.06

3.310KV侧设备，设备名称及型号见表6isle

表610KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）

、\设备

数据、

高压断路器

隔离开关

电流互感器

隔离开关

备注

SN10-10/60

0

GN8-10T/600

LAF10-300/5

GN6-10T/600

采用

GG-10

高压开关

柜

U=10KV

10KV

10KV

10KV

10KV

I=274.9A

600A

600A

300/5A

600A

•⑶

1sh=

8.16KV

52KA

52KA

57KA

52KA

I2^ti=3.22

*0.34

It2*t

=202*4

2”

20*5

?

”Am

（100^.3）*1

2”

20*5

10KV侧设备，设备名称及型号见表7⑻。

表710KV馈电线路设备

称及型号

高压断路器

隔离开关

电流互感器

计算数楮、、\

SN8-10

GN8-10

LDC-10/0.5-300/5

U10KV

10KV

10KV

10KV

I46A

600A

400A

300/5

ish8.15KA

33KA

50KA

135$0.3

I2ti3.220.2

11.624

1425

Sk57.24MVA

200MVA

3.410KV母线选择

1）变压器低压侧引出线选择

主变压器低压侧引出线按经济电流密度选择工作电流：

5000

Ica=Ica=—=274.94A

<3*10.5

母线计算截面：

S"=冬=274・94_=30549mm2

J

ec0.9

选用标准截面650mm2的铝母线允许电流740A大于工作电流274.94A,满足要

热稳定校验:

SminIM11.48*1000*W）.342

二C二87二76.94v6*50mm,满足要求

动稳定校验

母线采用平放装设：

W=0.167bh2=0.167*0.6*52=2.5cm2

2

f=167m_二l.f）7*II.4X2?

二9.28*10亠kg/cm

a25

母线最大允许跨度已知：

y=700kg/cm2

434.25cm

进线的绝缘子间距离取2米即可。

绝缘子采用ZNA-10MM破坏负荷375公斤，满足要求。

2）10KV母线选择

按发热条件选用440mn?

铝母线允许电流395A大于计算电流。

按上述计算的热稳定最小截面为76.94mm2小于440mm2满足要求。

动稳定校验

母线平放：

2

W=0.167bh=0.1670.442=1.07cm,

根据前面计算：

求得:

L：

T°—I】。

70°1.07284.1cm

*f'9.28102

GG-10高压开关柜一般宽距lm,进线柜最宽为l・5m,以此上述检验满足动稳定要求。

由于采用标准高压开关柜，故不必选择母线支持绝缘子。

4•继电保护的选择与整定

4.1总降压变电站需设计以下继电保护装置

（1）主变压器保护

（2）备用电源进线保护

（3）变电站10KV母线保护

（4）10KV馈电线路保护

此外还需设置以下装置：

（1）备用电源自动投入装置

（2）绝缘监察装置

4.2、主变压器保护

4.2.1根据规格5000KVA变压器设下列保护:

（1）瓦斯保护：

防御变压器铁壳内部短路和油面降低。

轻瓦斯动作与信号;

重瓦斯作用于跳闸。

（2）电流速断保护：

防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作于跳闸。

（3）过电流保护：

防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流速断保护的后备保护。

保护动作于跳闸。

（4）过负荷保护：

防御变压器本身的对称过负荷及外部短路引起的过载。

按具体条件装设。

4.2.2整定计算

各个保护的具体整定计算如下：

①电流速断保护

速断保护采用两相不完全星形接法，动作电流应躲过系统最大运行方式时，变压器二次侧三相短路值[5]O

即按公式计算：

Iopl.qh=Kco*I（3>Kmax二1・3*3・2二4・16KA

归算到35KV侧：

1°P，qh=4160上）1190A

35

灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验：

KsI!

2，klminIopl.qh0.87*3050满足要求。

=/==2.232,

1190

②过电流保护

采用三个电流互感器接成全星形结线方式，以提高保护动作灵敏度，继电器采用DJ-11型保护动作电流按躲过变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来整

定[51

K

co[

=*mgh*=1.2*

3

Iopiwl.max

.COI30-

K

K

rc

rc

0.85

进入继电器的电流：

1

Iop

op349.33

二:

二二11.64A

Kta

150/5

动作时间与10KV母线保护配合，10KV馈电线的保护动作时间为0.5秒，母线保护动作时间为1秒，则变压器过流保护动作时间为：

t=14-0.5=1.5s

灵敏度按二次侧母线发生两相短路的条件来校验:

二0.87（2.87*10/35）=2.04>1・5满足要求。

0.349

LHd

1LJ5LJ

-^-n-

2LJ6LJ

9LJ

LOLJ

11LJ

厂「liIi丨I

•=-口

附：

三段式电流保护接线图

保护配置原理接线图

UOkV

nokvIHril

课程设计体会

通过这次课程设计，我对设计的方法有了一定的了解，基本掌握了设计的方法和步骤，掌握控制方案的设计要求，设备选择的方法，以及其接线图的绘制方法等。

在这次设计中，我主要负责CAD原理图纸的画制，同时协助其他，在这次设计中，我学到了如何运用专业知识联系实际，加强了实践，但在设计中遇到某些方面的知识空白点，只能翻书或求助，表明自己的知识功底还是有欠缺，将会在以后的时间里通过学习与实践相结合的方法来弥补这方面的不足。

课程设计是将专业知识进行综合运用的训练，训练就会有困难，解决困难就是进步，每走一步我们都是在成长。

首先是思考，遇到问题先思考“三思而后行”教会了我们这个道理，只有明白了其中的奥妙才能找到问题的本质；然后是方法，不管是什么问题都有很多的方法可以解决，但是什么方法才能事半功倍，这是我们应该寻求的；最后是认真，做任何事情都要认真仔细，即使找对了思路，有了好的方法，如果在实施过程中出现了差错那就功亏一费了。

这三点都是重要的，少了一点将会举步维艰，这是我在这次的设计中体会到的道理。

不仅如此，本次课程设计还让我的思维更加缜密，考虑问题更加全面，不至于顾头不顾尾。

总之，在这次设计中，在巩固已有知识的基础上，也学到了很到新的东西，而且对以往的知识有了更新、更深刻的认识。

我相信这次设计将会对我以后的工作和生活有着很大的促进，让我受益匪浅。

参考文献

[1]周瀛，李鸿儒•工业企业供电[M]・北京：

冶金工业出版社，2007.

[2]王荣藩•供电设计与实验[M]・天津：

天津大学出版社,1995.

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社,1984.

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[5]华中工学院•发电厂电气部分[M]・北京：

水利电力出版社，1987.

⑹王红•工业企业供电切换技术的研究[J]・电器应用，2008.19

[7]贺家里，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].增订版•北京：

中国电力出版

社,2004

[8]翁利民•工业企业供电系统的电压波动及其抑制[J].电器工业.2003.7

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负责整理材料负责对其进行整理和计算负责画图和总结