课程名称：继电保护原理与运行设计题目：牵引变电所继电保护设计院系：电气工程系专业：电气工程及其自动化年级：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2012年4月1日课程设计任务书专业铁道电气化姓名学号开题日期：2009年2月23日完成日期：2009年 4 月10 日题目牵引变电所继电保护设计一、设计的目的通过该设计，初步掌握变电所继电保护的设计步骤和方法，熟悉有关规程和设计手册的使用方法以及继电保护标准图的绘制等。
二、设计的内容及要求（1）牵引变电所继电保护方案的讨论（2）短路计算（3）整定计算（4）绘制标准图（5）讨论说明（6）整理成册三、指导教师评语四、成绩指导教师陈丽华(签章)2009 年 4 月10 日继电保护设计任务书（第2组）一、设计目的通过该设计，初步掌握变电站继电保护的设计步骤和方法，熟悉有关规程和设计手册的使用方法以及继电保护标准图的绘制等。
二、设计的主要内容1、牵引变电所继电保护方案的讨论。
2、短路计算。
3、整定计算。
4、绘制标准图。
5、讨论说明。
6、整理成册。
三、原始资料1、供电方式：复线单边2、电气主接线：110KV侧—双T接线27.5KV侧—单母线分段3、变电所参数项目电源类别主电源备用电源系统阻抗最大运行方式0.494 0.361最小运行方式0.527 0.517 牵引变容量（KV A）2×15000LH变比（Y/Δ）30/120牵引馈线名称左右最大负荷电流（A）447 530 馈线长度（KM）16.13 23.67 单位阻抗（Ω/KM）0.7475LH变比120母线最低工作电压（KV）254、分区亭参数馈线左右最大负荷电流（A）240 240LH变比80 80 母线最低工作电压（KV）20 20四、设计步骤1、熟悉原始资料，并确定电气主接线图。
（第1周）2、变电所继电保护方案讨论及初选。
（第1周）3、根据继电保护的需要选择短路点，并进行短路计算。
（第2周）4、进行保护的整定计算，确定最后的保护方案并进行保护装置的选型。
（第3周）5、标准图绘制。
（第4、5周）6、分析说明。
（第4、5周）7、整理成册。
（第6周）五、课程设计论文包含的内容1、设计任务书2、目录3、方案讨论说明4、短路计算5、整定计算6、设备选型7、选取数个短路点，分析保护动作情况。
8、附图：（1）主变保护原理图（2）馈线保护原理图（3）时限配合图9、参考资料10、后记目录第一章方案讨论说明 (5)1.1继电保护原理 (5)1.2继电保护装置的分类 (5)1.3保护装置的配合 (6)1.4保护的后备问题 (6)1.5进线保护 (7)1.6变压器保护 (7)1.7牵引网馈线保护 (9)1.8分区亭保护 (9)第二章短路计算 (11)2.1主变短路计算 (11)2.2馈线短路计算 (12)2.3分区亭短路计算 (13)第三章整定计算 (14)3.1瓦斯保护 (14)3.2差动保护 (15)3.3低压起动的过电流保护 (17)3.4过负荷保护 (18)3.5接地保护 (18)3.6牵引网馈线保护 (18)3.7分区亭保护 (20)第四章设备选型 (21)4.1变压器保护装置选型及其参数 (21)4.2馈线及分区亭保护装置选型 (22)第五章选取数个短路点,分析保护动作情况 (23)附图 (25)参考资料 (32)后记 (33)第一章方案讨论说明1.1继电保护原理当电力系统发生故障或出现不正常运行状态时，系统的电气参量会有很大的变化。
继电保护就是通过测量这些参量的变化来反映故障并构成对电力系统的保护。
例如：反应电流增大的电流保护；反应电压降低的电压保护；反应电流增大及电压降低的阻抗保护等等。
在保护的设计中，对保护装置的基本要求是选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
为保证电力系统安全和稳定运行的目的，必须要正确认识和处理好保护这四项基本要求之间既矛盾又相统一的辨证关系，不能片面强调某一方面的要求，更不能使某一方面达不到要求。
为此，可以根据以下原则来进行更好地把握：严格的选择性、需要的速动性、足够的灵敏性和必要的可靠性。
在满足基本要求的前提下，应选用最简单的保护方式，这不仅能使调整实验简单，而且能提高工作可靠性，只有在简单保护不能满足要求时，才考虑选用较复杂的保护装置。
此外，为更好的满足保护的基本要求，对各处保护装置需要采用适当的配合及必要的后备。
1.2继电保护装置的分类错误！未找到引用源。
根据保护装置反应物理量的不同分为：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护和瓦斯保护等。
错误！未找到引用源。
根据被保护对象的不同分为：发电机保护、输电线保护、母线保护、变压器保护、电动机保护等。
电气化铁道牵引供电系统中，主要有110kv输电线保护、变压器保护、牵引网保护及补偿电容保护等。
错误！未找到引用源。
根据保护装置的组成元件不同分为：电磁型、半导体型、数字型及微机保护装置等。
错误！未找到引用源。
根据保护装置的作用不同可分为：主保护、后备保护，以及为了改善保护装置的某种性能而专门设置的辅助保护装置等。
1.3保护装置的配合保护装置的相互配合是保证供电系统安全运行的重要因素。
在各种运行下，各元件的保护装置之间在灵敏度和动作时间上限应得到配合。
所谓灵敏度配合就是保护范围的配合，既在各种可能出现的运行方式下，装在元件本侧的带时限动作的保护装置的保护范围，应小于装载在相邻元件上同它相配合的保护装置的动作范围。
实现灵敏度配合后，供电系统任意一点发生故障时，离故障点最近的保护装置的灵敏度最高，离的越远的装置灵敏度越低。
而动作时限配合，指元件本侧保护装置的动作时限大于与它相配合的相邻元件的动作时限，这样，当发生故障时，故障所在线路的保护装置的动作时限最短。
为了保证保护装置动作的选择性必须满足灵敏度和动作时限相互配合的要求。
只满足某一方面都可能导致保护装置的非选择性动作。
1.4保护的后备问题在继电保护中，有主保护和后备保护及辅助保护。
在被保护元件整个保护范围里发生故障时，能以最短的时限动作切除故障的元件叫主保护，当本元件的主保护及相邻元件的保护或熔断器拒动时，能保证带一定延时切除故障的保护叫后备保护，为克服方向保护的死区，或加速切除故障的保护叫辅助保护。
后备保护分两种：错误！未找到引用源。
远后备保护，即用相邻元件的保护作本元件的后备保护。
有的主保护按其动作原理不能反应被保护元件的外部故障，则应另加简单的后备保护，为本元件和相临元件的后备保护。
但其缺点就是动作时间很长，这是由于它必须与相临元件配合的原因，另外其灵敏性不高的情况下，都是由相临元件主保护完成动作。
错误！未找到引用源。
近后备保护，即本元件加设专门的后备保护。
其缺点就是保护及操作回路很复杂，使供电系统保护动作时间普遍加长。
1.5进线保护目前牵引变电所高压侧接线有双T接线、桥形接线、单母线接线及双母线接线四种接线方式。
其中双T接线方式一般多采用两回进线，任一电源线路故障，则由输电线路两侧继电保护动作，使两端断路器跳闸而断开。
为了防止110KV线路单相接地时，在中性点不接地的变压器高压侧产生反馈过电压，必须在110KV线路电源侧的断路器切断前，将变压器低压侧断路器切除，为此可采用零序保护。
此外，当110KV发生相间短路时，也应将变压器的断路器切断，为此应增设方向电流保护或低电压保护，作为线路相间短路保护。
当110KV故障时，功率方向为由变压器低压侧流向高压侧，于是功率方向继电器将保护启动，切断故障。
由于本次设计进线选择是双T接线方式，故在此仅对T接方式进线保护作以上说明，另外两种接线方式此略。
1.6变压器保护变压器存在空载合闸、正常运行、短路故障和不正常工作四种情况。
空载合闸将产生较大的冲击性励磁电流，励磁电流含有大量的二次谐波电流分量和衰减性直流分量。
短路故障又分为内部和外部故障两种，其中内部故障指相间短路、单相匝间短路、层间短路、单相接地短路及铁心烧损等；变压器外部故障指套管、引出线短路、烧损等。
不正常工作状态主要包括变压器过负荷运行、油温过高、油面过低，这些将导致变压器线圈与铁芯的过热，加速绝缘老化。
牵引变压器保护装置的设置必须满足以下要求：错误！未找到引用源。
当变压器正常运行和空载合闸以及外部故障被切除时，保护装置不应动作。
错误！未找到引用源。
当变压器发生短路故障时，保护装置应可靠而迅速地动作。
错误！未找到引用源。
当变压器出现不正常运行状态时，保护装置应能给出相应的信号。
根据电力设计规程的规定，牵引变压器可设置如下保护：错误！未找到引用源。
主保护瓦斯保护用于反应变压器油箱内部的短路故障。
差动保护既能反应变压器油箱内的短路故障，也能反应变压器油箱外引出线及母线上发生的短路故障。
主保护为瞬时动作，且动作后变压器各侧断路器均跳闸，变压器退出运行。
错误！未找到引用源。
后备保护过电流保护：作为变压器短路故障的后备保护，当主保护拒动时，后备保护经一定延时后动作，变压器退出运行。
后备保护包括变压器110kv 侧过电流保护和中性点零序过电流保护。
110kv 侧过电流保护实际采用低电压起动的过电流保护，以提高过电流保护的灵敏度。
变压器外部短路故障的电流保护：该保护用于变压器的27.5kv 侧，作为27.5kv 侧母线短路故障的保护和牵引网短路故障的后备保护。
辅助性保护包括变压器的过负荷保护、过热保护和轻瓦斯保护。
保护动作后，只发出相应的信号。
本次设计选择的是2×15000KV A Y/△型变压器。
保护可选择为Y/△接地三相变压器的保护，主要有瓦斯保护、差动保护、低电压起动的过电流保护及过负荷保护等。
1.7牵引网馈线保护由于本次设计为复线单边供电方式，故牵引网馈线保护有两种方案： 错误！未找到引用源。
第一段用电流速断，做主保护，按躲避分区亭最大短路电流整定，第二段为距离保护，作为分区亭保护的远后备保护和本段线路的近后备保护。
若最小运行方式下，电流速断保护的范围小于馈线长度的五分之一，则一段二段都用距离保护。
注意：错误！未找到引用源。
馈线保护第二段的动作时限t t t A A ∆+=212错误！未找到引用源。
计算短路后继电器的测量阻抗时要考虑两回路的互感。
错误！未找到引用源。
应考虑到分区亭后短路时所测量的电弧电阻会加大一倍。
1.8分区亭保护分区亭设于两个牵引变电所的中间，可使相邻的接触网供电区段(同一供电臂的上、下行或两相邻变电所的两供电臂)实现并联或单独工作。
如果分区亭两侧的某一区段接触网发生短路故障，可由供电的牵引变电所馈电线断路器及分区亭断路器，在继电保护的作用下自动跳闸，将故障段接触网切除，而非故障段的接触网仍照常工作，从而使事故范围缩小一半。
综上分析，可得本变电所继电保护初选方案如下：错误！未找到引用源。
110KV进线侧的保护方案：由于110KV进线侧的接线方式为双T接线，因此不需要专门在进线侧设继电保护，其保护由电力系统的继电保护完成。
