毕业设计（论文）-2×150MW发电机--变压器组继电保护设计.docx

山东电力高等专科学校毕业设计论文 2150MW发电机-变压器组继电保护设计 姓名： 班级： 发电05-2学号： 0 6前言本设计为山东电力高等专科学校2008级电气工程及自动化专业的电力系统继电保护课程设计，设计题目为：2150MW发电机变压器组继电保护设计。一、毕业设计的目的：毕业设计是学校教育中的最后一个教学环节，学生在完成了基础理论课和专业课学习及校内外实习之后，通过毕业设计，能使学生将理论与实践有机地结合起来，进一步巩固所学知识，综合运用所学理论和技能解决实际工程问题的能力得到锻炼。通过继电保护毕业设计加深学生对继电保护知识的理解和掌握，增强识图和绘图能力，提高独立分析问题、解决问题的能力，培养学生对待工程技术问题严肃认真的科学态度，为尽快适应将采所从事的工作打下良好的基础。二、继电保护设计要求：电力系统继电保护设计是根据系统接线图及要求选择保护方式，进行整定计算，电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行。如果设计与配置不当，保护将不能正确工作，会扩大事故停电范围，造成人身和设备事故，给国民经济带来严重的恶果，因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行有非常重要的意义。选择保护和自动装置时应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，还应综合考虑：a、电力设备和电力网的结构特点和运行特点。b、故障出现的概率和可能造成的后果。c、电力系统近期发展情况。d、经济上的合理性。e、国内外的经验。应力求采用最简单的保护装置，保护方式要满足电力网结构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。三、设计内容：根据设计任务书的要求，综合运用所学专业知识，查阅参考资料，配置继电保护及自动装置，并整定计算，具体内容加下：1、配置发电机-变压器组的保护装置及自动装置.2、选择保护装置型号及整定方法。3、计算保护装置整定所需短路电流。4、保护装置的整定计算。5、绘制保护配置图及原理展开图。6、整理说明书计算书.7、毕业答辩第一部分 设计任务书一、设计题目2150MW发电机-变压器组继电保护设计。二、设计要求为某电厂2150MW发电机-变压器组继电保护装置进行整定计算。三、原始资料1、电气主接线见附图。 2、基准值设定、基准容量：Sj=1000MVA、基准电压：选择平均额定电压、基准电流：220kV：Ij=1000*230=2.51KA35kV： Ij=1000*37=15.6KA13.8kV：Ij=1000*13.8=41.8KA6.3kV： Ij=1000*6.3=91.6KA0.4kV： Ij=1000*0.4=1443KA3、系统参数表电压等级运行方式X1X0220kV最大运行方式0.14680.30最小运行方式0.46500.43535kV最大运行方式1.138最小运行方式1.517注：SB1000MVA4、#1、2发电机参数表：额定容量176.5MVA型式QF-150-2-13.8额定功率150MW功率因数0.85投产日 期#1#2制造厂哈尔滨电机厂03.303.11定子额定电压13.8kV转子额定电压243V额定电流7386A额定电流1476.8A接线型式2-Y电极对数P=1冷却方式绕组空冷励磁方式机端变压器静态可控硅励磁铁芯空冷接地方式中性点经电压互感器接地冷却方式空冷强励倍数2次暂态电抗xd”21.78%负序电抗x220.67%暂态电抗xd27.43%零序电抗x09.64%同步电抗xd203%并联支路数2备注Sn=176.5MVA, Sb=1000MVA，计算采用值XFn标么值(Sn)计算公式XF*标么值(Sb)Xd”21.78%XF*=0.21781000/176.51.234Xd27.43%XF*=0.27431000/176.51.554Xd203%XF*=2.031000/176.511.501X220.67%XF*=0.20671000/176.51.171X09.64%XF*=0.09641000/176.50.5465、#1、2主变参数表：容量170MVA容量比170/170相数3相电压比2422.5%13.8kV接线YN d11电流446/7112A调压方式无激磁调压型式SFP10-170000/220制造厂山东电力设备厂冷却方式ODAF结构特点双绕组短路电压#1主变12.9%#2主变12.89%空载电流0. 248%0. 23%铁损102.76kW104.20kW零序阻抗#1主变43.92#2主变45铜损413.73 kW412.84 kW备注Sn=170MVA Sb=1000MVA 计算采用值短路电压标幺值Xb112.9%0.759Xb0#2主变：0.83#1主变：0.85计算过程：Xb1=0.7596、#1高厂变：容量20MVA容量比20/20相数3相电压比13.822.5%6.3kV接线Dd0电流836.74/1832.86A调压方式无载调压型式SF9-20000/15制造厂山东电力设备厂冷却方式ONAN（自循环风冷）空载电流 0.352%铜损80.74kW铁损17.5kW短路电压8.34%备注Sn=20MVA Sb=1000MVA 计算采用值标幺值(Sn)标幺值(Sb)X1*8.34%4.17计算过程：Xb1=4.177、#2高厂变：容量16MVA容量比16/16相数3相电压比13.822.5%6.3kV接线Dd0电流669.39/1466.29A调压方式无载调压型式SF9-16000/15制造厂山东电力设备厂冷却方式ONAN（自循环风冷）空载电流 0.46%铁损14.25kW铜损68.39kW短路电压7.91%备注Sn=16MVA Sb=1000MVA 计算采用值标幺值(Sn)标幺值(Sb)X1*7.91%4.94计算过程：Xb1=4.948、本厂运行方式最大运行方式： #1、#2机组与系统并网运行，高厂变带6kV母线运行。最小运行方式： 单台机组与系统并网运行。四、设计成品：1、设计说明书2、设计计算书3、发变组保护配置图4、 发变组保护原理展开图 第二部分 设计说明书第一章 2150MW发电机变压器继电保护装置a) 概述：150MW机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护是用以反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障，为了防止保护拒动或断路器拒动，设主保护和后备保护。异常运行是用以反应各种可能给机组造成危害的异常情况，不设后备保护。b) 保护配置依据继电保护和安全自动装置技术规程（DL400-91）2.2.3.4 对发电机变压器组当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW以上发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护。2.2.4.3 发电机变压器组：对100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。2.2.5.1 对于定子绕组为星形联接，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应装设单继电器式横差保护。2.2.6.3 50MW及以上发电机应装设负序过电流保护和单元件低电压启动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，看阻抗保护。2.2.8 对过负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设定子绕组过负荷保护。2.2.9 发电机转子承受负序电流的能力，以I2*tA为判断依据，其中I为以额定电流为基准的负序电流的标幺值；t为时间（s）A为常数，对于不对称负荷，非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流，应装设转子表层过负荷保护。2.2.9.2 100MW及以上A10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护。2.2.10 对励磁系统故障或强励磁时间长引起的励磁绕组过负荷，在100MW及以上，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设励磁回路过负荷保护，对于300MW以下，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设定时限励磁绕组过负荷保护，保护装置带时限动作与信号和动作于降低励磁电流。2.2.11.3 转子水冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护，并可装设两点接地保护。2.2.12 失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机应装设专用的失磁保护。2.2.14 对于发电机变电动机运行的异常运行方式，燃气轮机发电机应装设逆功率保护。保护由灵敏的功率继电器构成，带时限动作于信号，经长时限动作于解列。2.3.2 0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内的油浸式变压器，均装设瓦斯保护。2.3.8 110KV及以上中性点直接接地的电网中，如变压器中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。2.8.7.3 发电机变压器组的保护，宜启动断路器失灵保护。c)保护配置方案 表I: 150MW发电机变压器的保护配置保护类型保护名称配置依据所选继电器短路保护发电机纵差保护发电机横差保护变压器纵差保护发电机变压器组纵差保护变压器瓦斯保护变压器零序保护阻抗保护2.2.3.42.2.5.12.2.3.42.2.3.42.3.22.3.82.2.6.32B-4522(LCD-7)2B-1521(LCD-1)2B-4524(LCD-5)2B-4524(LCD-5)2B-45242B-25142B-4528(L2-B)发电机接地保护发电机定子一点接地保护励磁回路一点接地保护励磁回路两点接地保护2.2.4.32.2.11.32.2.11.32B-2537(LD-1A)2B-2536(2B2-2A)2B-2532(LD-2A)异常运行保护对称过负荷保护不对称过负荷保护励磁回路过负荷保护失磁保护逆功率保护过电压保护过激磁保护2.2.82.2.82.2.102.2.12.12.2.142.2.7.22.3.122B-15362B-15362B-4540(LZ-1)LN6-3其他保护非全相运行保护断路器失灵保护500kv闭环差动保护发电机冷却水中断保护主变冷却器全停保护2.8.92.8.7.3 表:150MW发电机变压器组保护配置方案反应的故障类型保护类型保护名称反应故障类型短路保护发电机纵差保护发电机横差保护变压器纵差保护发电机变压器组纵差保护变压器瓦斯保护变压器零序保护阻抗保护定子绕组及相间短路定子匝间或开焊故障绕组、套管及引出线的短路故障同步发电机-变压器纵差保护油箱内部故障及油面降低高压绕组、引出线及其邻元件接地相间短路、瓦斯和纵差保护的后备保护发电机接地保护发电机定子总接地保护励磁回路一点接地保护励磁回路两点接地保护发电机定子绕组的接地励磁回路接地励磁回路接地异常运行保护对称过负荷保护不对称过负荷保护励磁回路过负荷保护失磁保护逆功率保护过电压保护过激励保护定子绕组过电流转子绕组过电流励磁绕组过电流励磁回路的失磁反应逆功率定子绕组过电压变压器铁芯的过激磁其他保护非全相行保护断路器失灵保护500kv闭环差动保护发电机冷却水中断保护主变压器冷却器全停保护反应非全相运行反应断路器故障母线故障发电机断水故障变压器冷却器故障第二章 自动装置的配置a) 概述 随着单机容量的提高和电流系统容量的不断扩大，现代化大型电力系统将逐步形成，系统的网络结构更加复杂，对运行水平的要求也越来越高。为了保证电力网的安全、经济、可靠的运行，除了配备必要的几点的继电保护外，还应配备必要的自动调节和操作装置。b) 配置依据继电保护和暗渠自动装置技术规程（DL400-91） 2.7.4 作为自动调节励磁装置强行励磁作用的后备措施，并作为某些 不能满足强行励磁要求的自动调节要求的自动调节励磁装置的补充措施， 汽轮发电机和调相机，均应装设继电器强行励磁装置。 3.2.1.4 母线故障可采用母线自动重合闸。 3.6.4.1 对单机容量为60MW以上的发电厂，应装设自动准同步装置和相位闭锁的手动准同步装置。 3.8.1.2 大中型汽轮发电机，励磁机励磁回路，可采用对电子放电逆变灭磁，非线性电阻灭磁等灭磁方式。 3.9.1 为了分析电流系统事故及几点保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况，在主要发电厂，220kv及以上变电所和110kv重要变电所，应装设故障滤波器或其他类型的自动故障记录装置。c) 自动装置配置装置配置依据DL40091自动重合闸综合自动重合闸准同步装置自动灭磁装置自动故障记录装置自动调节励磁装置自动按负荷减率装置自动调节频率装置3.2.1.43.2.73.6.4.13.8.23.9.12.7.4第三章 互感器的配置a) 电压互感器1、 配置依据电力工程电器技术手册 母线:除旁路母线外,一般工作及备用母线都装有一组电压互感器,用于同步.测量仪表和保护装置。 发电机：仪表装设23组电压互感器。一组供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表.同步及保护装置使用。 变压器：变压器低压侧有时为了满足同步或几点保护的要求，没有一组电压互感器。2、 电压互感器的配置1F、2F出口PT选用JD2-20型，变比为18/3/0.1/3KVb) 电流互感器1、 配置依据电力工程电气设计手册 为了满足测量和保护装置的要求，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点、直接接地系统，一般按三相配置，对于中性点非直接接地系统，依据情况（如负荷是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。 对于保护用电流互感器的装设地点，应尽量消除主保护的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。 为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电力互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。 2、电流互感器的配置 发电机CT选用LM2D-20型，变比为12000/5A. 发电机横差保护用CT选用LRBV35型，变比为600/5A。 主变中性点处选用LRB35型，变比为600/5A. 主 变零序保护用CT选用600/5A型。第四章 保护配置型号及整定计算发电机变压器组保护的配置及整定计算结果序号保护名称保护代号继电器型号动作值制动系数灵敏系数1发电机纵差保护2B4522LCD7Id2=1A0.22发电机横差保护2B1521LCD6Id2=4A3主变纵联差动保护2B4524LCD5Id2j=79.2A0.52.384变压器瓦斯保护2B45245变压器零序保护2B25146组抗保护2B45387发电机定子单相接地保护2B25378励磁回路接地保护2B25329发电机对称过负荷保护2B153610发电机非对称过负荷保护2B153611励磁回路过负荷保护12发电机失磁保护2B454013逆功率14发电机过电压保护15过激磁保护16发电机非全相保护 第三部分 设计计算书第一章 短路电流计算a) 最大运行方式下短路电流计算1、最大运行方式下阻抗图及短路点设定：最大运行方式： #1、#2机组与系统并网运行，高厂变带6kV母线运行。阻抗图如下图1-1所示：图1-1：d1220kV母线短路d2发电机出口短路d3#1高厂变低压侧6kV母线短路d4#2高厂变低压侧6kV母线短路d5#01高备变35 kV侧短路d6#01高备变低压侧6kV母线短路2、d1220kV母线短路电流计算：由图知，发电机的转移电抗为： X8=X1X3=1.2340.759=1.993 X9=X2X4=1.2340.759=1.993求各元件对短路d1的计算电抗，#1、2机的计算电抗：XjS=XzySeSj=1.993176.5/1000=0.352查运算曲线数字表得出电流标幺值：ts=0 I*=2.975ts=4 I*=2.250#1、2发电机送至d1点的短路电流：ts=0 I(3)K.F= I*Ie=2.975176.5/*230=1.318 KAts=4 I(3)K.F= I*Ie=2.250176.5/*230=0.997 KA220KV送至d1点的短路电流：I(3)K.=2.511/0.1468=17.10KA总电流：I(3)K.0=1.318217.1=19.736KAI(3)K.4=0.997217.1=19.1KAd1点三相短路各电源供给的短路电流标幺值（I*）时间t（s）支路00.10.214F1 、F22.9752.6142.4032.1492.25Sc17.1由标幺值求出有名值，填入表中；求出短路点的总短路电流，填入表中。d1点三相短路各电源供给的短路电流周期分量有效值（Iz）额定电流（kA）短路电流Ik（3）（kA）计算式电流值计算式00.10.214发电机Se/（230）0.4430.4432I*1.3181.1581.0650.9520.997系统ScSb/（230）2.51032.5103I*17.1流入故障点的总电流：合计（kA）19.73619.41619.2319.00419.0943、220KV母线短路时，流经发电机的短路电流:Id(3)=2.975176.5/1.732/13.8=21.97kA4、d2发电机出口13.8kV侧短路电流计算、求各电源的转移阻抗： 由图1-1知，系统C和发电机2的转移阻抗用等值变换公式计算，分别为：XF2=1.993+0.759+1.993*0.759/0.1468=13.06Xc=0.1468+0.759+0.1468*0.759/1.993=0.962、由转移电抗求各电源的计算电抗：XF2.js=13.06176.5/1000=2.305Xc.js=0.962XF1.js=1.234176.5/1000=0.218、任意时间t秒三相短路电流周期分量标幺值和有名值的计算：由计算电抗查运算曲线得各电源t秒短路电流标幺值，填入下表；系统S的周期分量标幺值直接由转移阻抗计算：IFC*=1/ XF2.js=1/0.962=1.04d2点三相短路各电源供给的短路电流标幺值（I*）时间t（s）支路00.10.214F14.9383.9883.4872.7292.444F20.4450.4280.4240.4480.448XC1.04由标幺值求出有名值，填入表中；求出短路点的总短路电流，填入表中。D2点三相短路各电源供给的短路电流周期分量有效值（Iz）额定电流（kA）短路电流Ik（3）（kA）计算式电流值计算式00.10.214发电机Se/（13.8）7.3867.386I*36.47229.45525.75520.15618.0513.2873.1613.1323.3093.309系统ScSb/（13.8）41.8441.84I*43.51流入故障点的总电流：合计（kA）83.26976.12672.39766.97564.87、13.8KV短路时,发电机送至短路点的短路电流:Id(3)=4.94176.5/1.732/13.8=36.47kA5、d3#1高厂变低压侧6.3kV侧短路电流计算：求各电源的转移阻抗：把发电机和系统看成是无穷大电网,由图1-1和上面的计算可知，另一台发电机与系统对d3点的等效阻抗：则Xd3=1.9930.1468+0.7591.234+4.17=4.689d3点短路电流：Ik*=1/ Xd3 Sb/（6.3）=1/4.6891000/（6.3）=19.545 kA6、d4#2高厂变低压侧6.3kV侧短路电流计算：1.求各电源的转移阻抗：把发电机和系统看成是无穷大电网,由图1-1和上面的计算可知，另一台发电机与系统对d4点的等效阻抗：则Xd4=1.9930.1468+0.7591.234+4.94=5.459 d4点短路电流：Ik*=1/ Xd4 Sb/（6.3）=1/5.4591000/（6.3）=16.788 kA7、d5#01高备变高压侧35kV短路电流计算：d5点短路电流：Ik*=1/ Xc Sb/（37）=1/1.1381000/（37）=13.71kA8、d6#01高备变低压侧6.3kV短路电流计算：d6点短路电流：Ik*=1/ （Xc +5.3）Sb/（6.3）=1/6.4381000/（6.3）=14.235 kAb)、最小运行方式下短路电流计算1、最小运行方式下阻抗图及短路点设定：最小运行方式： 单台机组与系统并网运行。阻抗图如下图1-2所示：图1-2：d1220kV母线短路d2发电机出口短路d3#1高厂变低压侧6kV母线短路d4#2高厂变低压侧6kV母线短路d5#01高备变35 kV侧短路d6#01高备变低压侧6kV母线短路2、d1220kV母线短路电流计算：如前，已知#1机送出220KV母线d1点的短路电流(ts=4)：I(3)K.F1=0.997KA220KV系统送至短路点d1的短路电流：I(3)K.C1=1/0.4651000/（230）=5.398KA三相短路总电流：I(3)K.=0.997+5.398=6.395KA两相短路总电流：I(2)K.=0.8666.395=5.538KA3、d2发电机出口13.8kV侧短路电流计算：通过前边计算可知，#1机出口短路电流为：I(3)K.F1=18.051KA220KV系统向短路点d2送的短路电流:I(3)Kc1.=1/0.4650+0.7591000/*13.8=34.18KA三相短路总电流: I(3)K.=34.18+18.051=52.23 KA两相短路总电流：I(2)K.=0.86652.23=45.23KA4、d3#1高厂变低压侧6.3kV侧短路电流计算：最小运行方式下，单台机与系统并列运行,则:X=(0.4650+0.759)1.2344.17=4.784三相短路电流：I(3)K.=1/4.7841000/*6.3=19.16KA两相短路电流：I(2)K.=0.86619.16=16.59KA5、d4#2高厂变低压侧6.3kV侧短路电流计算：最小运行方式下，单台机与系统并列运行,则:X=(0.4650+0.759)1.2344.94=5.55三相短路电流：I(3)K. .=1/5.551000/*6.3=16.5KA两相短路电流：I(2)K. .=0.86616.5=14.29KA6、d5#01高备变高压侧35kV短路电流计算：d5点短路电流： I(3)K. .=1/ Xc Sb/（37）=1/1.5171000/（37）=10.286 kAI(2)K. .=0.86610.286 kA=8.908 kA7、d6#01高备变低压侧6.3kV短路电流计算：d6点短路电流：Ik（3）=1/ （Xc +5.3）Sb/（6.3）=1/6.8171000/（6.3）=13.44kAIk（2）=0.86613.44 kA=11.64 kA附录：、最大运行方式下各短路点的短路电流统计(单位:kA)220kV母线短路发电机出口短路#1高厂变低压侧6kV母线短路#2高厂变低压侧6kV母线短路#01高备变35 kV侧短路#01高备变低压侧6kV母线短路0”19.73683.26919.54516.78813.7114.2354”19.09464.87、 最小运行方式下各短路点的短路电流统计(单位:kA)220kV母线短路发电机出口短路#1高厂变低压侧6kV母线短路#2高厂变低压侧6kV母线短路#01高备变35 kV侧短路#01高备变低压侧6kV母线短路三相短路6.39552.2319.1616.510.28613.44两相短路5.53845.2316.5914.298.90811.64c)、不对称短路计算1、计算目的：对系统进行不对称短路计算的目的是为了校验相关保护的灵敏度，因而只对最小运行方式下的各个短路点进行两相短路和单相短路计算。2、最小运行方式：单台机组并网运行，6kV厂用电系统由#01高备变供电运行。3、由于不对称短路保护的保护CT均安装在发电机侧，因而对基准值的选定如下：基准容量：Sj=176.5MVA基准电压：选择平均额定电压基准电流：220kV：Ij=176.5*230=0.44KA35kV： Ij=176.5*37=2.75KA13.8kV：Ij=176.5*13.8=7.38KA6.3kV： Ij=176.5*6.3=16.18KA0.4kV： Ij=176.5*0.4=254.76KA4、短路阻抗的计算： 发电机：X1=0.2178SjSe=0.2178 X2=0.2067SjSe=0.2067 X0=0.0964SjSe=0.0964 主变： X1=0.129SjSe=0.134 X0=45SjUe2=0.15 #1高厂变：X1=0.0834SjSe=0.736 #2高厂变：X1=0.0791SjSe=0.873 #01高备变：X1=0.106SjSe=0.936 35KV系统:X1=1.517SjSe=0.268 220KV系统:X1=0.465SjSe=0.082 X0=0.435SjSe=0.0775、不对称短路电流计算：、标幺阻抗图：d1220kV母线短路d2#1高厂变低压侧6kV母线短路d3#2高厂变低压侧6kV母线短路d4#01高备变低压侧6kV母线短路、d1220kV母线短路 、对短路点d1的等值阻抗X1=0.2178+0.134=0.3518X2=0.2067+0.134=0.3407X0=0.15 、两相短路：发电机流入故障点的总短路电流：Ik（2）=/（X1+X2）（Sj/13.8）=/（0.3518+0.3407）（176.536/13.8）=18.47kA发电机侧总负序电流：I22k）=18.47 kA/=10.66 kA发电机端部负序电压的计算，首先将发电机负序阻抗换成有名值X2f= X2Ue2/Sj=0.2067 13.82/176.536=0.223 则：U2= X2fI22k（）=0.22310.66=2.377 kVU2j= 2.377 kV/(13.8/0.1)=17.2V、单相短路：X（1）= X1+ X2+ X0=0.3518+0.3407+0.15=0.8425Ik（1）=3/ X（1）Sj/13.8=3/0.8425（176.536/13.8）=26.29 kAIa1= Ia2= Ia0=26.29kA/3=8.76 kA负序电压：U2= X2fIa2=0.2238.76=1.95 kV、两相接地短路：X= X1+ X2/X0=0.3518+0.3407/0.15=0.456Ia1=1/ XSj/13.8=1/0.456（176.536/13.8）=16.2kA负序电流：Ia2= Ia1X0/（X2+X0）=4.95kA负序电压：U2= X2fIa2=0.2234.95=1.104 kV由以上计算：在220V侧两相接地短路时，发电机的负序电压最低。U2j= 1.104 kV/(13.8/0.1)=8V，发电机出口短路时发电机的负序电压将高于U2j= 1.104 kV/(13.8/0.1)=8V。、d2#1高厂变低压侧6kV母线短路，计算#1高厂变高压侧的负序电压：、对短路点d2的等值阻抗X1=（0.082+0.134）/0.2178+0.736=0.844X2=（0.082+0.134）/0.2067+0.736=0.842X0= 、两相短路：流入故障点的总短路电流，归算到高厂变高压侧为：Ik（2）=/（X1+X2）（Sj/13.8）=/（0.844+0.842）（176.536/13.8）=7.59kA总负序电流为：I2k（2）=7.59 kA/=4.38kA发电机端部的负序电流：I2（2）=(0.134+0.082)/(0.2067+0.134+0.082)* I2k（2）=0.511*4.38=2.24 kA发电机端部负序电压的计算，首先将发电机负序阻抗换成有名值X2f= X2Ue2/Sj=0.2067 13.82/176.536=0.223 则，发电机端部负序电压为 ：U2= X2fI2（2）=0.2232.24=0.499 kV换算成二次值为：499/138=3.62Vd2短路时，发电机端部负序电压二次值为：3.62V4、d3#2高厂变低压侧6kV母线短路，计算#2高厂变高压侧的负序电压：、对短路点d3的等值阻抗X1=（0.082+0.134）/0.2178+0.873=0.981X2=（0.082+0.134）/0.2067+0.873=0.979X0= 、两相短路：流入故障点的总短路电流，归算到高厂变高压侧为：Ik（2）=/（X1+X2）（Sj/13.8）=/（0.981+0.979）（176.536/13.8）=6.53kA 第二章150MW发变组保护整定计算a)、150MW发变组保护整定计算:1、发电机纵联差动保护发电机中性点CT: 1LH，2LH 8000/5发电机出口CT: 4LH，7LH 8000/5、整定原则及参考资料;依据发电机保护技术说明书,电力工程电气设计手册,电力系统继电保护,大型发电机变压器继电保护整定计算书原则,电力系统继电保护与安全自动装置整定计算,大型发电机保护等资料。发电机纵差保护为比率制动特性的完全纵差保护，其动作特性由二部分组成：无制动和比率制动部分。这种动作特性的优点是：在区内故障电流小时，它具有较高的动作灵敏度；而在区外故障时，它具有较强的躲过暂态不平衡差流的能力和抗TA饱和能力。. 比率差动保护的整定、发电机差动保护的最小动作电流Iq：整定原则：按躲过发电机额定工况下差动保护回路中的最大不平衡电流来整定。Iq = Kk20.03Ie / nLH=1.520.037386 / 8000/5 = 0.42 AKk可靠系数;取1.5 nLH CT变比Iq最小动作电流根据说明书一般取Iq =（ 0.30.4）IeIq = 0.3Ie / nLH =0.37386 / (8000/5) = 1.4 A故取Iq = 1.4A、确定制动特性的拐点电流Ig：当发电机定子电流等与或小于额定电流时,差动保护不必要有制动特性。最小制动电流: Ig = (0.8 1.0)Ie / nLH = 0.97386 / 8000/5 =4.15A故取Ig = 4 A、制动系数：按最大外部短路电流下差动保护不误动作的条件，计算制动系数,并求出最大动作电流.、当发电机外部短路时,差动保护的最大不平衡电流：Ibph.max = KfzKtKlhI3K.max / nLH=1.50.50.136.47 kA/ 8000/5= 2735.25 / 8000/5 = 1.71AKfz非周期分量系数:1.52.0KtCT同型系数0.5KlhCT变比误差系数0.1I3k.max最大外部短路三相短路电流周期分量、最大动作电流：Idz.max = KkIbph.max= 1.41.71 = 2.394AKk可靠系数取1.31.5 ; Ibph.max-外部短路最大不平衡电流最大短路电流与最大制动电流相对应，即：I3K.max/ nLH =Izd.max根据以上求得的最大动作电流Idz.max，最大制动电流:Izd.max确定最大制动系数，即：Kzd.max = Idz.max / Izd.max=Kk KfzKtKlh= 1.41.50.50.1 = 0.105Kk可靠系数取1.4 Kfz非周期分量系数:1.5KtCT同型系数0.5 KlhCT变比误差系数0.1则比率制动特性的斜率：Ks =（Idz.maxIdz.o）/ (I3K.max / nLHIzd.o) =（2.3940.42）/（36.47kA/8000/54.15）= 0.106为了确保在最大运行方式下外部短路,差动保护不会误动作,但又考虑CT饱和暂态特性的影响,为了安全适当提高制动系数, 取比率制动系数Ks =0.4、解除TA断线闭锁差流倍数整定：Ict当发电机电流大于该值,TA断线闭锁功能自动退出,该闭锁主要用于TA回路断线,防止保护误动,三相电流任一相大于额定电流时, TA断线闭锁也将自动解除,且它是以发电机额定电流为基准的。按躲过发电机最大负荷电流整定:Ict = (1.21.3)Ief / nLH/Ie式中:Ief发电机最大负荷电流 Ie发电机二次额定电流Ict = 1.27386 /1600/4.62 = 1.2 取1.2倍、差动速断倍数:Isd 一般取Isd=38倍根据说明书：对于发电机的差动速断，其作用相当于差动高定值，应按躲过区外三相短路时产生的最大不平衡电流来整定，为可靠，建议取Is=48倍。当发电机电流大于该值,无论制动量有多大,差动均应动作,它是以发电机额定电流为基准的. 这里取Is=4倍Isd=nIe/（nLH4.62）= 57386 / (8000/54.62)=5 取5倍;灵敏度校验：KLM=45.32kA/(5*7386)=1.221.2、发电机二次额定电流;Ie = Ief / nLH = 7386 / 8000/5 = 4.62A、发电机负序电压：U2=6V2、复合电压过流保护 CT: 1LH2LH 8000/5 PT: 发电机机端1YH (13.8/3) (0.1/3)( 0.1/3)、负序电压元件:按躲过正常运行时,出现的最大不平衡电压:U2g = 0.06Ue = 0.0613.8 = 0.828 kV 则: U2g.j = U2g nYH = 0.828*100013.8/30.1/3 = 6V灵敏度校验:Klm= U2.min/ U2g.j = 17.2/6=2.871.5U2.min主变高压侧两相短路时，保护安装处的最小负序电压、低电压元件:对于汽轮发电机,低电压的整定应躲过电动机自启动与发电机失去励磁而出现的非同步运行的最低电压,通常取:Ul = (0.60.7) Ue式中: Ue发电机额定电压Ul.j = 0.6Uef nYH = 0.613.813.8/3(0.1/3) = 0.06kV=60V灵敏度校验:Klm= Ul.j nYH / （XTI（3）k.max） =0.06138 /（0.12913.82/17021.97）=2.61.2I（3）k.max主变高压侧金属性三相短路时，保护安装处的最大短路电流； XT主变压器电抗、电流元件:过发电机额定负荷下可靠返回的条件整定;Ig = Kk / Kf IeKk可靠系数 Kf 返回系数 Ig.j = 1.3/0.957386(8000/5) =6.32A 取Ig.j=6.5A灵敏度校验:Klm = I（2）k.min / Ig =18.47*1000/（6.51600）=1.81.2I（2）k.min主变高压侧金属性两相短路保护安装处的最小短路电流 (18.74 kA是不对称短路计算中，主变高压侧金属性两相短路时发电机送出的短路电流)、时间元件的整定:与新滕线(新杜线)距离段