单机容量为600MW的主变压器保护设计.doc
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单机容量为600MW的主变压器保护设计.doc
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河南理工大学毕业设计(论文)说明书
摘要
随着电力系统的发展,大容量机组不断增多。
作为电力系统最重要组成部分之一的变压器不但结构复杂,而且价格昂贵,一旦故障,检修期长,造成的经济损失也是巨大的。
因此,为其装设完善的继电保护装置有着重要的意义。
本文主要对单机容量为600MW的主变压器进行了系统的保护设计。
整个设计共分为四个部分。
第一部分对变压器的故障类型及不正常运行状态和变压器的保护进行简要的阐述,并给出设计所需的原始资料;第二部分根据变压器保护的要求对变压器进行保护配置;第三部分是计算短路电流同时对所装设的保护进行整定计算;第四部分是根据短路电流和整定结果选择合适的保护设备,并对所选择的保护设备进行介绍。
关键词:
变压器保护配置短路电流整定计算
I
河南理工大学毕业设计(论文)说明书
Abstract
Withthedevelopmentofpowersystems,largecapacityunitincrease.Powersystemasoneofthemostimportantpartofthestructureofthetransformerisnotonlycomplexandexpensive,oncethefault,maintenanceandlong,resultingineconomiclossesarehuge.Therefore,theinstallationofasoundprotectiondeviceforitsgreatsignificance.
Thispaperfocusesonthemainunitcapacityof600MWtransformerdesignofthesystemdesign.Thewholedesignisdividedintofourparts.Theimportanceofthefirstpartofthetransformer,faulttypeandnotthenormaloperatingstateandtheprotectionofthetransformertypesarebrieflydescribed,butalsogivestherawdataneededfordesign;thesecondpartoftheprotectionofthetransformertomakeadetailedconfigurationExplanations;thirdpartistocalculatetheshortcircuitcurrentprotectioninstalledbythesametime,thewholecalculation;fourthpartisthesettingaccordingtotheresultsofshort-circuitcurrentandselecttheappropriateprotectiveequipment,andthechoiceofprotectiveequipmentareintroduced.
Keywords:
TransformerProtectionConfigurationShort-circuitcurrentSettingcalculation
目录
1绪论 1
1.1概述 1
1.2设备参数 2
1.2.1发电机参数 2
1.2.2变压器参数 3
1.2.3高压断路器参数 4
1.2.4互感器参数 5
1.2.5电气主接线 5
1.2.6环境条件 5
2变压器保护配置 6
2.1变压器的故障类型及不正常运行状态 6
2.1.1变压器的故障类型 6
2.1.2变压器不正常工作状态 6
2.1.3继电保护设置 6
2.2瓦斯保护 7
2.3变压器的纵联差动保护 9
2.3.1装设原则 9
2.3.2纵联差动保护应满足下列要求 9
2.3.3构成变压器纵差动保护的基本原则 10
2.3.4不平衡电流产生的原因和消除方法:
11
2.4相间短路的后备保护 11
2.4.1过电流保护 12
2.4.2负序电流及单相式低压起动的过电流保护 12
2.4.3复合电压起动的过电流保护 13
2.5变压器接地保护 14
2.5.1中性点直接接地变压器的零序保护 15
2.5.2中性点可能接地或不接地时的零序保护 16
2.6变压器的过励磁保护 17
2.7变压器的过负荷保护 17
3短路电流计算及保护整定 18
3.1短路电流的计算 18
3.1.1短路计算的基准值 18
3.1.2系统电抗的估算 18
3.1.3变压器高压侧三相短路电流的计算 19
3.1.4变压器高压侧两相短路 20
3.1.5变压器低压侧三相短路 22
3.1.6变压器低压侧两相短路 23
3.1.7变压器高压侧单相接地短路 25
3.1.8变压器低压侧单相接地短路 25
3.1.9变压器内部单相接地短路 26
3.2保护的整定计算 26
3.2.1变压器纵差保护整定计算 26
3.2.2变压器零序差动保护 31
3.2.3发电机变压器组公共差动保护整定计算 34
3.2.4变压器瓦斯保护整定计算 34
3.2.5变压器相间短路的后备保护整定计算 35
3.2.6零序电流保护的整定 38
3.2.7变压器过负荷保护 39
3.2.8变压器过励磁保护 40
4设备选型 41
4.1应用范围 41
4.2保护功能 41
4.3装置性能特点 44
4.3.1双电源双CPU系统硬件结构 44
4.3.2高性能的硬件平台 44
4.3.3独创的双CPU并行处理技术 45
4.3.4完善的自检及互检功能 46
4.3.5信号出口指示直观明确 46
4.3.6保护压板和出口压板独立设置,状态明确指示 46
4.3.7友好的人机界面,装置全透明化 46
4.3.8强大的通讯功能 47
4.3.9强抗干扰能力 47
4.3.10保护功能齐全 48
4.3.11保护配置灵活可靠 48
4.3.12保护采用新原理、新技术 48
4.3.13先进的软件设计技术 49
总结 50
致谢 51
参考文献 52
52
1绪论
电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。
现代工业、农业、交通运输业以及居民生活等都广泛的利用电作为动力、热量、照明等能源。
供电的中断或不足,不仅将直接影响生产,造成人民生活紊乱,在某些情况下,甚至会造成极其严重的社会性灾难。
改革开放以来,我国经济的快速发展刺激电网的快速发展,尤其是近几年我国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加快。
同时随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高,就需要我们继电保护装置发挥更重要的作用,针对系统出现的故障能及时切除,确保电网的安全、稳定、经济的运行。
1.1概述
变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一,它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性,以及电能质量起着决定性的作用,同时大容量变压器的造价也十分昂贵。
由于绝缘的老化或风雪雷电,以及设备的缺陷、设计安装和运行维护不当等原因,因此对变压器可能发生的各种故障和不正常的运行状态进行分析是十分重要的。
变压器的内部故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种。
油箱内部故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等。
油箱外部故障包括套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。
变压器发生故障,必将对电网和变压器带来危害,特别是发生内部故障时,短路电流产生的高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯,而且使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体,导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。
因此变压器发生故障时,必须将其从电力系统中切除。
变压器不正常的运行状态包括外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流,负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低以及过电压、过励磁等。
根据变压器型号及运行条件选用合适的继电保护措施,并对保护装置进行合理的整定,变压器就能安全的运行。
变压器的保护装置大约有瓦斯保护、纵差保护、相间短路的后备保护等等。
变压器油箱内发生故障时,由于短路电流和短路点电弧的作用,将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体,因气体比较轻,它们就要从油箱里流向油枕的上部,当故障严重时,油会迅速膨胀并有大量的气体产生,此时,回游强烈的油流和气体冲向油枕的上部。
利用油箱内部的故障时的这一特点,可以构成反映气体变化的保护装置,称之为瓦斯保护。
瓦斯保护用来反映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,轻瓦斯动作于发出信号。
纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的故障,其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器相间短路的后备保护。
相间短路的后备保护用于反映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。
后备保护可根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求,采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。
对于单侧电源的变压器保护装置安装在变压器电源侧,即作为变压器本身故障的后备保护,又反映变压器外部短路引起的过电流。
1.2设备参数
1.2.1发电机参数
发电机是由东芝公司设计和制造的高效、全封闭、卧式、三相、隐极式同步发电机,双星形接线,型号为TAKS-LCH。
其参数如表1-1所示。
表1-1发电机参数
发电机参数
额定容量
kVA
742800
额定功率
kW
668520
额定定子电压
kV
20
额定定子电流
A
21443
额定功率因数
0.9(滞后)
额定励磁电压
V
520
额定励磁电流
A
4760
额定效率(计算值)
%
98.88
定子绕组连接方式
YY
冷却方式
水氢氢
短路比
0.52
同步电抗(饱和值/非饱和值)
%
213/186
瞬变电抗(饱和值/非饱和值)
%
32.7/30.4
超瞬变电抗(饱和值/非饱和值)
%
27.0/24.0
负序电抗(饱和值/非饱和值)
%
27.0/24.0
零序电抗
%
12.2
1.2.2变压器参数
主变为3×240MVA单相变压器。
其参数如表1-2所示。
表1-2变压器参数
项目
数据
型号
DFP-240000/330
调压方式
无励磁调压
额定容量
240MVA
额定低压侧电压
20kV
续表1-2变压器参数
项目
数据
额定低压侧电压
20kV
额定高压侧电压
330kV
分接电压调压方式
330±2×2.5%/20kV
额定电流
755.8/12000A
接线方式
Yn,d11
相数
单相
频率
50Hz
中性点电抗器
XKd-340/66,6.8Ω,66kV,1320A
阻抗电压百分数
14%
1.2.3高压断路器参数
330kV高压断路器参数如表1-3所示。
表1-3330kV高压断路器
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