7500KVA 变压器继电保护设计Word文档格式.docx
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KW
额定电压Ue
KV
功率因数
暂态电抗X"d
标么电抗X*F
3000
6.3
0.8
0.2
5.333
4000
6.3
4
主变压器:
KVA
接线组别
短路电压Ud%
标么电抗X*B
7500
Y,dll
7.5
1
10000
0.75
40000
20000
Yn,yno,dll
X*1=0.55
X*2=0
X*3=0.35
输电线路:
名称
导线型号
长度(KM)
电抗
标么值
有名值(Ω)
金中线
LGJ-120
40
1.168
16
金城线
10
0.292
4
青城线
30
0.876
12
最大运行方式:
两电站的六台机组全部投入运行,中心变电所在地110KV母线上的系统等值标么电抗为0.225。
城关变电所总负荷为240KVA(35KV侧),由金河电站供给110KVA、青岭电站供给130KVA。
剩余的110KVA经中心变电所送入系统。
最小运行方式:
两电站都只有一台机组投入运行,中心变电所110KV母线上的系统等值标么电抗为0.35城关变电所总负荷为105KVA(35KV侧),由金河电站供给40KVA、青岭电站供给65KVA。
剩余的15KVA经中心变电所送入系统。
五、设计内容:
1、短路电流计算;
2、变压器继电保护配置设计;
3、变压器继电保护整定计算
第二章短路电流计算
2.1各元件电抗标幺值计算
发电机标幺值:
主变压器
线路
2.2运行方式分析及短路电流计算
2.2.1三相最大短路电流计算:
X1=0.225
X2=0.55
X3=0
X4=0.35
X5=0.55
X6=0
X7=0.35
X8=1.168
X9=0.292
X10=1
X11=1
X12=5.33
X13=X14=X15=5.33
X16=0.876
X17=X18=0.75
X19=0.75
X20=X21=4
X22=2
X23=2.665
两电站的六台机组全部投入运行,中心变电所在地110KV母线上的统等值标么电抗为0.225。
根据题意转换出电抗标么值:
排除城关变电所,合并整理其它电抗值得:
整理合并
X25=3.918
X26=1.833
X27=0.275
X28=0.175
X29=0.5
合并,星三角形转换
X30=5
X31=0.75
X32=1.752
X33=1.66
X34=3.918
X35=1.833
短路电流计算:
系统:
Is*=1/1.66=0.6
I(3)S.max=
金河发电站:
Zjs=Zj*
查表得I*=4
所以I=
青岭发电站:
=
查表得I*=2.9
所以I=2.9
X1=0.35
X2=0.55
X3=0
X4=0.35
X5=0.55
X6=0
X7=0.35
X8=1.168
X9=0.292
X10=1
X12=5.33
X16=0.876
X19=0.75
X20=4
X21=0.275
X22=0.175
X23=5.918
X24=6.33
X25=5.7
X26=0.89
X27=1.6
2.2.2三相最小短路电流计算
两电站都只有一台机组投入运行,中心变电所110KV母线上的系统等值标么电抗为0.35城关变电所总负荷为105KA(35KV侧),由金河电站供给40KA、青岭电站供给65KA。
剩余的15KA经中心变电所送入系统。
最小运行方式下转换的电抗标幺值:
三相短路电流正序阻抗化简如下图
X28=1.74
三相短路电流负序电抗化简如下图:
X28=1.74
三相短路电流零序电抗化简如下图:
X25=1.74
X26=1.11
正序短路电流计算:
Zq=5.918
查表得I*=3.7
所以
查表得I*=4.6所以
第三章变压器继电保护的配置
3.1电力变压器保护配置的原理
3.1.1变压器的故障类型和特征
变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类,油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路,以及铁芯烧毁等。
变压器油箱内的故障十分危险,由于油箱内充满了变压器油,故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化,可能产生大量的可燃性瓦斯气体,很容易引起油箱爆炸。
油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。
对于变压器发生的各种故障,保护装置应能尽快将变压器切除。
实践表明,变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组匝间短路是比较常见的故障形式;
而变压器油箱内发生相间短路的情况少。
电力变压器不正常的运行状态主要有:
变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷,风扇故障或漏油等原因引起的冷却能力的下降等。
这些不正常运行状态会使绕组和铁心过热。
此外,对于中性点不接地运行的星形接线变压器,外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压,威胁变压器的绝缘,大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁,引起铁心和其他金属构件的过热。
变压器处于不正常运行状态时,继电保护应根据其严重程度,发出告警信号,使运行人员及时发现并采取相应的措施,以确保变压器的安全。
3.1.2.变压器保护配置的基本原则
1、瓦斯保护
电力变压器通常是利用变压器油做为绝缘和冷却介质。
当变压器邮箱内故障时,在故障电流和故障点电弧的作用下,变压器油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速度,和变压器故障的严重程度有关。
利用这种气体来实现保护的装置,成为瓦斯保护。
800KVA的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低,其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器,轻瓦斯保护动作于发出信号。
2、纵差保护或电流速断保护:
对于容量为6300KVA及以上并列运行的变压器,10000KVA及以上单独运行的变压器,发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器,应装设纵差保护。
其他电力变压器,应装设电流速断保护,其过电流保护的动作时限应大于0.5S。
对于2000KVA以上的变压器,当电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也应装设纵差保护。
纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障,其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。
3、相间短路的后备保护:
相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流,同时作为瓦斯保护和纵差保护(或电流速断保护)的后备保护,其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定,延时动作于跳开变压器各电源侧断路器,并发相应信号。
一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。
4、接地短路的零序保护:
对于中性点直接接地系统中的变压器,应装设零序保护,零序保护用于反应变压器高压侧(或中压侧),以及外部元件的接地短路。
5、过负荷保护:
变压器长期过负荷运行时,绕组会因发热而受到损伤。
对于400KVA以上的变压器,当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时,应装设过负荷保护。
过负荷保护通常只装在一相,其动作时限较长,延时动作于发信号。
6、过励磁保护
对频率减低和电压升高而引起变压器过励磁时,励磁电流急剧增加铁芯附近的金属构件损耗增加,引起高温。
长时间或多次反复过励磁,将因过热而使绝缘老化。
高压侧电压为500KV及以上的变压器,应装设过励磁保护。
在变压器允许的过励磁范围内,保护作用于信号,当励磁超过允许值,可动作于跳闸。
过励磁保护反应于贴心的实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作。
7、其他保护
对变压器温度和油箱内压力升高,以及冷却系统故障,按变压器现行标准要求,应装设可作用于信号或动作于跳闸的非电量保护装置。
3.27500KVA变压器的继电保护配置
(1)瓦斯保护:
本变压器容量为7500KVA,根据规程,应装设瓦斯保护。
当油箱内的气体体积变大时,轻瓦斯动作。
当油箱内的油速度增大。
(2)电流速断保护:
当容量为10000KVA以下的变压器,当后备保护的动作时限大于0.5秒时,应装设电流速断保护。
对于2000KVA以上的变压器,当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时,应装设纵差动保护。
(3)纵差动保护:
电流差动保护不但能够正确分为区内外故障,而且不需要和其他原件的保护配合,可以无延时地切除区内故障,具有独特的优点,因而被广泛地用作变压器的主保护。
(4)过电流保护:
除了主保护外,变压器还应装设相间短路的后备保护。
变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。
第四章继电保护整定计算
电网简略图如下:
4.1电流速断保护整定计算
对于容量较小的变压器,当其过电流保护的动作时限大于0.5s时,可在电源侧装设电流速断保护。
1、保护动作电流计算:
①按大于变压器负荷侧母线上短路时流过保护的最大短路电流
②躲过变压器空载投入时的励磁涌流
取上述两条件较大值为整定值,所以取
。
2、要求在保护安装处发生两相金属性短路进行校验
不满足灵敏度要求
4.2纵差保护整定计算
1、确定动作电流计算值
①躲开励磁涌流:
②躲开TA二次回路断线影响:
③躲开外部短路时流经保护的最大不平衡电流:
根据经验,可靠系数取1.3。
其中:
Kts——两侧TA同型系数,型号相同取0.5,不同取1;
fer——TA的最大误差,取10%;
——流经保护的最大外部短路电流;
保护动作电流计算值取上述三条件最大值。
所以
2、纵差保护灵敏系数的校验
满足灵敏度要求
3、为了提高内部动作灵敏度和躲过外部故障,在纵差保护的基础上加入比率制动继电器,其原理图如下所示:
由上图可知,3号线是加入比率制动继电器的纵差保护,不仅提高了内部故障动作的灵敏度,也躲过了外部故障。
其唯一存在的死区,由瓦斯保护来动作
重要数值计算如下:
②制动特性曲线转折点电流的选择
差动继电器的最大不平衡电流
③制动系数的选择
4.3过电流保护整定计算
1、过电流保护电流计算
动作电流:
变压器并列运行时,最大负荷电流IL.max的确定:
其中Kre这里取0.85Krel这里取1.2
0.348KA灵敏系数的校验:
2、复合电压过流保护
①电流元件
灵敏度校验
②低压元件
其中
不满足灵敏度要求
所以添加负序电压元件
③负序电压元件
负序元件灵敏度满足条件
3、负序电流和单相低电压过流保护
对于大容量的发电机变压器组,由于额定电流大,电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求,可采用负序电流保护。
它是由反应不对称短路故障的负序电流元件和反应对称短路故障的单相式低压过电流保护组成。
负序电流保护灵敏度较高,且在接线的变压器另一侧发生不对称短路故障时,灵敏度不受影响,接线也较简单。
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- 7500KVA 变压器继电保护设计 7500 KVA 变压器 保护 设计