变压器的继电保护设计.docx
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1、 本 科 生 毕 业 设 计题目: 变压器继电保护设计 姓 名:学 号:所在学院:专业班级: 指导教师: 05 月 14 日声 明本人郑重申明:所呈交毕业论文(设计),是本人在指导老师指导下,独立进行研究工作所获得成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容外,本毕业论文(设计)研究成果不包括任何他人享有著作权内容。对本论文(设计)所波及研究工作做出奉献其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人签名: 日 期: 年 月 日目 录摘 要1Abstract2前 言3第一章 绪论41.1 选题目41.2 选题意义41.3 变压器现实状况及发展趋势4 1.3.1 变压器现实状况5 1.3.2变压器发展趋
2、势61.4 本文设计重要内容7 第二章 确定变压器型号及类型72.1 变压器基本理论72.2 变压器容量、台数、型号选择7 2.2.1变压器容量7 2.2.2主变压器台数和型号8 2.2.3配电变压器确定9第三章 配电变压器及其继电保护概述93.1 变压器故障及不正常运行状态93.2变压器保护设置10 3.3 继电保护有关理论知识11 3.3.1继电保护任务11 3.3.2 继电保护基本原理11 3.3.3 对继电保护装置规定15 第四章 变压器继电保护配置174.1 变压器保护配置方案184.2 短路电流计算18 4.2.1 短路电流计算环节18 4.3配电变压器继电保护21 4.3.1 配
3、电变压器电流速断保护原理21 4.3.2 配电变压器瓦斯保护23 4.3.3 配电变压器过电流保护24 4.3.4 配电变压器过负荷保护 30第五章 变压器继电保护有关校验325.1 常规调试及检查接线安全措施325.2 输入系统检查325.3 保护装置各逻辑功能检查33 5.3.1 高压侧后备保护校验33参照文献35致 谢36变压器继电保护设计摘 要变压器是电力系统重要构成部分。它正常与否直接关系到电力系统安全经济运行。继电保护是电力系统及所有设备可靠运行“保护伞”,故变压器继电保护配置可靠合理是变压器正常运行重要保障。但不是每台变压器都需要设置所有保护 ,而是根据变压器等级和实际运行状况
4、,以继电保护和安全自动装置技术规程 为根据 ,有选择地实行保护。本设计对一般10 kV配电变压器,继电保护进行了保护方式设计和保护装置方案配置,同步有有关短路电流计算整定计算。根据配电变压器在电网中特点和运行规定,在满足继电保护“四性”规定前提下,求得最佳方案,分别配置了瓦斯保护、纵联差动保护、电流速断保护、过电流和过负荷保护,最终对全套保护进行了评价。本论文设计对选定变压器台数、容量,型号,变压器不正常运行状态及常见故障,保护配置方案及校验进行了详细论述。关键词: 变压器;继电保护;短路电流计算Protective relay design of transformerAbstractTra
5、nsformer is an important part of power system. It is normal or not directly related to the power system safe and economic operation. Relay protection is all equipment used in the power system and reliable running umbrella, so the transformer relay protection configuration and reliable reasonable is
6、an important guarantee of normal operation of transformer. But not for each transformer will need to set up all the protection, but according to the level and actual operation of the transformer, to technical specification relay protection and safety automatic device as the basis, selectively implem
7、ent protection. This design for the average 10 kV distribution transformer, the relay protection design and ways to protect protection scheme configuration, relevant setting calculation of short-circuit current calculation, at the same time. According to the characteristics and operation requirement
8、s of distribution transformer in the power grid, in meet the requirements of relay protection four sex under the premise of optimal scheme, configuration, respectively, the gas protection, longitudinal differential protection, current instantaneous fault protection, over current and overload protect
9、ion, finally, a full range of protection is evaluated.This paper designs for the selected transformer sets, capacity and types, and the abnormal running condition of the transformer and common fault, protection configuration scheme and check in detail.Keywords: relay protection ; transformer ; short
10、-circuit current calculation;前 言电能与国民经济各部门和人民生活关系亲密。现代工业、农业、交通运送业以及居民生活等都广泛运用电作为动力、热量、照明等能源。供电中断或局限性,将直接影响生产,导致人民生活混乱,在某些状况下,甚至会导致极其严重社会性劫难。改革开放以来,我国经济迅速发展刺激电网迅速发展,尤其是近几年,我国各个地区出现缺电现象直接增进了大规模机组投产和电网建设进程急剧加紧。 伴随现代社会对电网供电可靠性规定不停提高,就需要我们继电保护装置发挥更重要作用,针对系统出现故障能及时切除,保证电网安全、稳定、经济运行。在目前电力电网中,变压器是配电系统关键,对它继
11、电保护也就成为了重中之重。电力变压器是电力系统中十分重要供电元件,为了供电可靠性和系统正常运行,就必须视其容量大小做对应继电保护。配电变压器故障又分为内部和外部故障两种。油箱内部故障包括绕组相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯线损等。外部故障有套管和引出线上发生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,尤其是发生内部故障时,如此,则短路电流产生高温电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁芯,并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。配电变压器继电保护实现和配电网安全、稳定、经济运行是坚强电网建设重要
12、内容之一。作为供配电环节重要设备组件,无论是都市低压配电网变压器,还是工业顾客供用电网配电变压器,其运行经济性和保护可靠性、便捷性,都是有关企业和顾客实现安全生产和节能减排目前提条件。第一章 绪 论1.1 选题目配电网是电力从发出,通过输送到供应顾客使用最终一环,它与顾客关系最为紧密,对供电可靠性和供电质量影响也最为直接。老式配电系统采用单向时尚方式供电,一旦线路中发生故障,故障线路末端顾客将很难保证不失电。记录数据表明,大概80%以上停电事故是由配电系统引起。因此配电网保护控制及其自愈技术直接关系到整个电网可靠性、系统运行效率和终端顾客电能质量。实际上,伴随负荷增长、配电网络拓扑构造复杂化,
13、老式工厂变压器保护在定值整定、控制运行等方面碰到了诸多问题。1.2 选题意义电力系统多种电压等级均通过电力变压器来转换,配电变压器继电保护设计意义在于当电力系统发生故障或异常工况时,在也许实现最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除,或者给出信号由值班人员消除异常工况本源,以减轻或防止设备损坏和对相邻地区供电影响。变压器是配电网重要设备,应用面广量大,其安全运行直接影响整个系统可靠性。目前,配电变压器继电保护配置方面还存在许多问题,其中配电变压器与其继电保护不匹配或存在动作死区,导致越级跳闸、拒动导致事故相称多。因此,加强配电变压器继电保护优化配置,合理选择保护方案,可以提高配电变压器继
14、电保护动作可靠性,有效防止主线路出口断路器保护误动。1.3 变压器现实状况及发展趋势1.3.1 配电变压器现实状况目前,我国配电变压器技术处在国际20世纪90年代初水平,少许处在世界20世纪90年代末水平,与国外先进国家相比,还存在一定差距。(1) 铁心材料方面在20世纪70年代,武汉钢铁企业在引进消化吸取日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片基础上,于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片(HI-B)制造技继电保护测试仪器术,制造出了节能效果更好变压器电力变压器铁心材料。不过由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面问题,仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电
15、变压器铁心用非晶合金材料方面继电保护测试仪器,我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委构成了专门工作组,对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器设计和制造工艺开展了深入研究,研制非晶合金铁心材料基本到达原计划指标规定,并于1994年试制出电压10kV、容量160500kVA配电变压器,经电力顾客试用表明,基本到达实用化规定。但对非晶合金材料制造工艺仍需深入改善,才能到达批量生产规定。1998年,上海置信企业引进了美国GE企业制造技术,用美国非晶合金材料生产了非晶合金铁心变压器,目前已能生产电压10kV、容量502500kVA、空载损耗34700W
16、之间、负载损耗在87021500W之间非晶合金铁心变压器,并且已将此种材料应用于环氧树脂干式变压器上,深入增进了我国非晶合金铁心变压器制造水平提高。我国已经有某些变压器厂家应用引进非晶合金材料铁心制造出产品投入电网运行。(2) 工装设备方面在20世纪80年代此前,我国变压专用设备技术水平,整体上是比较低,除绕线设备有专业生产厂生产外,其他绝大部分都是企业自制比较简朴设备,只有少数几家有简易铁心加工纵剪线。进入20世纪80年代变压器行业开始引进国外先进专用关键设备,如铁心纵剪线、低频电热燥系统等。到20世纪90年代,由于干式变压器大力推广,引进了一批环氧浇注设备和箔式绕线机,几种大型生产厂还引进
17、了绝缘件加工中心,使我国变压器生产工装装备水平大大提高。国内某些专用设备厂家通过消化吸取,也开发了纵、横间生产线等专用设备,这些国产专用设备,其功能及重要技术参数基本到达或靠近国际水平,对保证我国变压器产品量,提高变压器技术性能,提高生产效率起到了至关重要作用。(3) 变压器工艺设计方面在近,对110kV及如下电压等级油浸变压器进行了不少优化设计,已逐渐取代了64、73、79、86等原则,目前推行是20世纪90年代后期99原则,形成了节能变压器新系列,使多种损耗深入减少,替代了高能耗产品生产。1998年国家又深入明确,在电网中运行64系列、73系列破旧变压器必须淘汰更新,按1979年原则生产S
18、7型变压器也必须停止生产。1998城镇电网建设改造中大力推行S9型配电变压器,符合1999年国标。开始,在两网建设改造中还使用了卷铁心变压器。在干式变压器中,在自主开发基础上,引进了德国、瑞士、意大利、葡萄牙等国多家企业有关10kV、35kV干式变压器系列设计、制造等多种技术,并早已批量生产10kV、35kV干式变压器,目前可生产最高电压等级为110kV、单相容量为1.05万kVA干式变压器,产品质量已到达引进国外同类产品技术水平。在高压、超高压设计方面,除开展了科技攻关、自主开发外,在进入20世纪80年代以来还先后引进了日立、东芝、ABB、三菱、西门子等企业制造技术。目前在超高压500kV变
19、压器制造中,从最初大部分依赖进口,发展到如今可与进口产品具有相称竞争能力产品。伴随三峡工程建设需要,引进西门子企业变压器制造技术,在三峡水电站左岸应用84kVA三相变压器制造中,我国已同外商合作,每台承担30%左右制造份额;对于西门子企业设计、制造技术关键部分已能完全掌握,三峡右岸所用变压器制造,应用西门子技术,规定做到由国内承制,为参与投标发明了条件。1.3.2 配电变压器发展趋势配电变压器中我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来;进入20世纪90年代,干式变压器在我国才有了很快发展2。(1) 油浸式配电变压器油浸式有S9系列配电变压器、S11系列配电变压器、卷铁心配电变压器、
20、非晶合金铁心变压器。为了使变压器运行愈加完全、可靠,维护愈加简朴,更广泛地满足顾客需要,近年来油浸式变压器采用了密封构造,使变压器油和周围空气完全隔绝,从而提高了变压器可靠性。目前,重要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器市场拥有率越来越高,它在绝缘油体积发生变化时,由波纹油箱壁或膨胀式散热器弹性变形做赔偿。(2) 箱式变压器 箱式变压器具有占地少,能伸入负荷中心,减少线路损耗,提高供电质量,选位灵活,外形美观等特点,目前在都市10 kV、35kV电网中大量应用。我国目前所使用箱式变压器,重要是欧式箱变和美式箱变,前者变压器作为一种单独部件,即高压受电部分、配
21、电变压器、低压受电部分三位一体。后者构造分为前后两部分,前部分为接线柜,后部分为变压器油箱,绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家,已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中,使箱式变压器体积和质量均有所减小,实现了高效、节能和低噪声级。(3) 高压、超高压变压器 目前,我国已具有了110 kV、220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力1。超高压变压器绝缘介质仍以绝缘油为主,根据电网发展需要,变压器生产技术正在不停提高。SF6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。1.4 本文设计重要内容针对10kV工厂变压器进行变压器继电保护
22、设计。(1) 设计根据,原始资料和设计范围内容;(2) 短路电流计算;(3) 继电保护方案分析和论证及继电保护配置确实定;(4) 整定计算;(5) 继电保护有关校验。第二章 确定变压器型号及类型2.1 变压器基本理论配电电力变压器是一种静止电器,指用于配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流,详细来讲将某一数值交流电压(电流)变成频率相似另一种或几种数值不等电压(电流)设备3。其工作原理是当一次绕组通以交流电时,在其内部产生交变磁通,交变磁通通过铁芯导磁作用,就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势高下与两侧绕组匝数多少有关,即电压大小与匝数成正比。配电电力变压器重要作用是传播电能,
23、因此,额定容量是它重要参数。额定容量是一种体现功率常用值,它是表达传播电能大小,以kVA或MVA表达,当对变压器施加额定电压时,根据它来确定在规定条件下不超过温升限值额定电流。2.2 变压器容量、台数、型号选择2.2.1变压器容量变压器空载运行时需用较大无功功率,这些无功功率需由供电系统供应,变压器容量如选过大,不仅增长投资,并且使变压器长期处在轻载运行,出现“大马拉小车”现象,使空载损耗增长,功率因数减少,网络损耗增长。若容量选小,会使变压器长期过负载,易损坏设备。变压器最佳负载率在40%-70%之间,负载过高,损耗明显增长,另首先,由于变压器容量裕度小,负载稍有增长,便需要增容,更换大容量
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