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