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：
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[2]。
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—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
2.短路电流的计算
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。
图3短路电流的计算电路
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=37KVUd2=10.5KV
系统电抗X*t
已知地区变电站母线的短路容量：
ZB吶得“善
又因为&=丄*，得：
X*t=S^=1000=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:
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5。
图5系统最大运行方式的等值电路
短路回路阻抗：
按无限大系统计算，计算K1点三相短路电流标幺值为
可求的基准电流:
从而求的K1点三相短路电流的有名值：
I（3）k1=Id1XI（3）*k1=15.6X0.29=4.5KA
冲击电流为：
i（3）shk1=2.55I=2.55X4.5=11.48KA
K1点短路容量为：
=Sd.
=1000=288.18MVA
X*k1max
3.74
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：
1
I*k1==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
]（3）
IK
I（3）
・（3）
ish
Sk3）
计算公式
I/i（3）
Id1/IK1
1（3）[（3）
1K1
2.55I⑶
Sd/Xk1
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：
X*t（In）
X*k2max=X*b+-（__）+x*i+X*t=0.52+3.3/2+1.3+14=17.74
2
（2）系统最小运行方式下短路回路总阻：
X*k2min=0.52+3.3+1.3+14=19.12
基准电流：
Id2=Sd=1000=55KA
..3Ud23*10.5
K2点三相短路电流计算结果见下表3
表3K2点三相短路电流计算结果
项目
1⑶IK
I（3）
・⑶
1sh
e（3）
Sk
计算公式
h/xK2
[（3）[（3）
IKI
2.55I（3）
Sd/Xk2
系统最大运行方
式
3.2
3.2
8.16
57.24
系统最小运行方
式
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⑶。
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⑴
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：
表中“X”表示选择及校验项目
ImaxIsh
断路器、负载开关、隔离开关及电抗器的力稳定计算：
ImaxIsh
电流互感器的力稳定计算：
Kn八2IniishimaxIsh
母线的力稳定计算：
F1.732107Kfish1a
M旦
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5⑹
表535KV侧电气设备
设备
高压断路器
SW2-35/1000
隔离开关
GW2-35GD/60
0
电压互
感器
JDJJ-35
电流互感器
LCW-35
避雷器
FZ-35
计算
数据
名称
U:
=35KV
35KV
35KV
35KV
35KV
35KV
I=82.48A
1000A
600A
150/5
|（3）
Ik
=4.5KV
S=288.18MVA
1500MVA
・⑶
ish=
11.48KV
63.4KA
50KA
21.2KA
I:
4.5
2t■=al■一
2*0.34
22
It*t=24.8*4
~2K~
14*4
95.06
3.310KV侧设备，设备名称及型号见表6⑹
表610KV侧电气设备（变压器低压侧及备用电源进线）
\设备名\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
咼压开关柜
U=10KV
10KV
10KV
10KV
10KV
I=274.9A
600A
600A
300/5A
600A
・⑶
ish=
8.16KV
52KA
52KA
57KA
52KA
I2^ti=3.22
*0.34
It2*t
=202*4”
2”
20*5
2”
（100*0.3）*1
2”
20*5
10KV侧设备，设备名称及型号见表7⑹
表710KV馈电线路设备
设备名称及型号
计算数据
高压断路器
SN8-10
隔离开关
GN8-10
电流互感器
LDC-10/0.5-300/5
U10KV
10KV
10KV
10KV
I46A
600A
400A
300/5
ish8.15KA
33KA
50KA
13520.3
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：
Ica=Ica=5000=274.94A
3*10.5
母线计算截面:
Sec=仏=274.94=305.49mmi
Jec°.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
求
222
167ish=1.67*11.48*10
a25
热稳定校验:
Iti11.48*1000*■0.342
Smin===76.94<6*50mm,满足要求
C87
动稳定校验
母线采用平放装设：
W=0.167bh2=0.167*0.6*52=2.5cm2
=9.28*10-2kg/cm
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440mm2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：
222
W=0.167bh=0.1670.44=1.07cm
根据前面计算：
求得:
284.1cm
GG-10咼压开关柜一般宽距1m,进线柜最宽为1.5m,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⑸。
即按公式计算：
Iop1.qh*o*l（3）Kma=1.3*3.2=4.16KA
归算到35KV侧：
10
I/op1.qh=4160（）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:
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，继电器米用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
[5]
Iopi=KcoIwi.max=Kco*啤*130=1.2*2*82.48=549.33A
KrcKrc0.85
进入继电器的电流:
_1op
op—
Kta
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=1+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:
2
^
（2）Ik2min0.87（2.87*10/35）
满足要求
Ks===2.04>1.5
IOP10.349
附：
三段式电流保护接线图
保护配置原理接线图
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篑了。
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
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冶金工业，2007.
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[4]文杰.电能管理系统在工业企业供电系统中的应用.[J].电气时代.2007.9
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水利电力，1987.
[6]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.:
中国电力,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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