毕业设计（论文）-铁西300MW火力发电厂高备变继电保护设计.doc

铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 I 摘 要 全套图纸加扣 3012250582 电力系统是发展国民经济不可缺少的一种宝贵能源，它在各个领域中已获得了广泛 的应用，离开了电力，要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的，要实 现国家的现代化也是办不到的。因此电力系统的安全运行，及合理建设方式，涉及到国 家经济和文化的发展。 毕业设计也是大学的最后一个教学环节，通过设计可以巩固所学到的专业理论知识， 包括设计原则，设计步骤，和设计方法。由于本人将要到电力系统工作，为更好的熟悉 设备及掌握继电方面的知识，因此毕业设计选择方向为火力发电厂继电保护。 本次设计要完成 2300MW 火力发电厂高备变继电保护设计主要包括电厂运行方式分 析、短路电流计算、电厂各设备继电保护配置、整定计算（选择不同的设备进行） ，绘制 的图纸主要由全厂主接线图、保护配置图、保护交流回路展开图、保护直流回路展开图， 在内容上力求清楚、层次分明。 我的这次设计主要采用的保护有瓦斯保护、变压器差动保护、复合电压启动的过电 流保护、过负荷保护等其他保护。 本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节，也是我 们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练， 同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。通过本次设计可以增强我们运用所 学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便更好地适应工作的需要。 电力系统继电保护的设计与配置是否合理，直接影响电力系统的安全运行，故选择 保护方式时，满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的整定计算，以保证电力 系统的安全运行。 关键词 电力系统，继电保护，高备变 沈阳工程学院毕业设计（论文） II Abstract The electrical power system develops the national economy essential one kind of precious energy, it has obtained the widespread application in each domain, left the electric power, if wants to realize human societys material civilization and the spiritual civilization is simply impossible, must accomplish the national modernization also not to be able to accomplish. Therefore the electric power seriess safe operation, and the reasonable construction way, involves to the state economy and the cultural development. Graduated from the University of the final design is also a teaching aspect, through the design can be learned from the consolidation of major theoretical knowledge, including design principles, design steps and design methods. I want to because of the power system will work for a better familiar with the equipment and the knowledge master relay, so select the direction of graduate design of relay protection for the coal-fired power plants. This design must complete 2*300MW Thermal power plant Gao Beibian the relay protection design mainly to include the power plant movement way analysis, the short-circuit current computation, the power plant various equipment relay protection disposition, the installation computation (choice different equipment to carry on), the plan blueprint mainly by the entire factory owner wiring diagram, the protection disposition chart, the protection exchange return route developed view, the protection cocurrent return route developed view, makes every effort in the content to be clear, to be each level clearly demarcated. My this design mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the compound voltage to start the current protection, the load protection and so on other protections. This design is we in school period carries on last very important comprehensive practice teaching link, is also our student utilizes comprehensively studies the basic theory, the specialized knowledge carries on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously we in the future will move toward the basic practice 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 III which the operating post will establish. May strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem ability and innovation ability, with the aim of meeting the work need well. The electrical power system relay protections design and disposes whether reasonably, immediate influence electrical power systems safe operation, when choice guard mode, satisfies the relay protection the essential requirements. The choice guard mode and the correct installation computation, guarantee electrical power systems safe operation. Key Words electrical power system, relay protection, Gao Beibian 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 目 录 摘 要.I ABSTRACT.II 引 言.1 第 1 章 电气主接线.2 1.1 电气主接线 .2 1.2 电气主接线的原则 .2 1.2.1 电气主接线的基本要求：.- 2 - 1.2.2 电气主接线的选择.3 第 2 章 运行方式.- 4 - 第 3 章 保护配置.6 3.1 发电机保护配置方案 .6 3.1.1 发电机的故障及不正常运行状态.6 3.1.2 发电机的保护配置.7 3.2 主变压器的保护配置方案 .8 3.2.1 变压器故障分析.8 3.2.2 变压器保护配置.8 3.3 母线保护配置方案 .10 3.3.1 母线故障类型.- 10 - 3.3.2 母线保护配置.- 10 - 3.4 高备变保护配置.- 10 - 3.4.1 高备变保护配置.- 10 - 3.4.2 变压器保护原理说明.- 12 - 第 4 章 短路电流计算.- 20 - 4.1 参数计算.- 20 - 4.2 短路计算.- 20 - 4.3 保护整定计算.- 22 - 4.3.1 变压器差动保护计算整定.- 22 - 4.3.2 复合电压起动的过电流保护的整定计算.- 24 - 4.3.3 过负荷保护的整定计算.- 24 - 结 论.- 25 - 致 谢.- 26 - 参考文献.- 27 - 附 录.- 28 - （A1.1）一次主接线图.- 28 - 沈阳工程学院毕业设计（论文） （A1.2）厂用备用变保护配置图.- 28 - （A1.3）厂用备用变保护交流回路展开图.- 28 - （A1.4）厂用备用变保护直流回来展开图.- 28 - 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 1 - 引 言 本次设计要完成 2300MW 火力发电厂继电保护及自动装置设计主要包括电厂运行方 式分析、短路电流计算、电厂各设备继电保护及自动装置的配置、整定计算（选择不同 的设备进行） ，绘制图纸等内容。 由于新技术总在不断的发展，加之本人水平有限，设计中难免有错误和不足之处， 恳请老师批评指正。 继电保护在发电、供电和用电中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠运行和 人们生产生活用电的关键技术。继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供 电的可靠性、质量及用电设备的安全。 继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实 现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保 护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状 态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护和安全自动装置应符合 可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍 从无到有，在大约 10 年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50 年代，我国工 程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建 成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电 保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在 60 年代中我国已建成了继电保护研究、设 计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护 技术的发展奠定了坚实基础。自 50 年代末，晶体管继电保护已在开始研究。在此期间， 从 70 年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到 80 年代末集成电路 保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到 90 年代初集成电路保护的研制、生产、 应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。可以说从 90 年代开始我国继电保护技术 已进入了微机保护的时代。国内目前在电力系统的计算机监控、远程、通信方面发展很 快。大部分信息已经数字化了，迫使继电保护必须加快数字话进程，使电力系统各环节， 如发电、输电、配电及用户端实现测量、保护、控制、调节综合自动化、数字化、信息 化等。 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信 技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术 的发展得天独厚。 沈阳工程学院毕业设计（论文） - 2 - 第 1 章 电气主接线 1.1 电气主接线 电气主接线发电厂电气设计的首要部分，是电气运行人员进行各种操作和事故处理 的重要依据，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的确定对电力系统整体及发电 厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布 置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。电气主接线应满足其在电力系统中可靠性、 灵活性和经济性三项基本要求。 电气主接线是由发电机、变压器、断路器、互感器等一次电气元件以及它们之间的 导体所组成。本次设计为大型发电厂，根据需求装设两台 300MW 发电机机组。为了保证 发电机电压出线供电可靠性，接在发电机电压母线的主变压器不少于两台，每个绕组的 通过功率应达到该变压器容量的 15%以上，在每段母线上发电机容量为 24MW 及以上时， 采用双母线分段接线，再由电抗器选择其额定电流按母线上因事故切断最大一台发电机 时可能通过电抗器的电流进行，为发电机额定电流的 50%-80%。 综合以上应主要考虑以下原则： （1） 根据电力系统和用户的要求，确保运行的可靠性和供电质量； （2） 运行操作的灵活性； （3） 发电厂建设的技术经济指标先进； （4） 维护和检修方便、安全； （5） 具有发展和扩建的可能性； （6） 接线尽可能简单、可靠。 1.2 电气主接线的原则 1.2.1 电气主接线的基本要求： 可靠性 供电可靠性是电力生产和电力分配的主要要求： （1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 （2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量停运的回路疏忽停运时间，并保证对 上一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 （3）尽量避免发电厂及变电所全部停运的可能。 （4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建是的灵活性： 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 3 - （1）为了调度的目的，可以灵活的操作、投入或切除某些机组、变压器或线路，调 配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式 下的调度要求。 （1）为了检修的目的，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检 修，而不致影响电力网运行或停止对用户的供电。 （3）为了扩建的目的，可以容易地从初期过渡到最终接线，在扩建过渡时，无论在 一次和二次设备装置等所需的改造为最小。 经济性 主接线在满足上述要求的前提下要做到经济合理，即： （1）主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等 一次设备的投资。 （2）要能使控制保护不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资。 （3）要能限制短路电流，以便选择合理的电气设备或轻型电器，在终端或分支变电 所推广采用质量可靠的简单器件。 （4）主接线要为配电装置创造条件，以节约用地和节省架构导线、绝缘子及安装费 用。 （5）经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 1.2.2 电气主接线的选择 根据设计的要求确定其主接线为双母带旁路型接线，所以对双母带旁路接线作以介 绍： 我所设计的 300MW 发电厂的主接线形式为双母线带旁路母线接线。其主要优点为了 避免单母线在母线或母线隔离刀闸故障或检修时引起长时间停电，所以采用双母线接线。 这种接线两条母线可同时运行，电源和引出线适当分配在两组母线上。由于继电保护的 要求，一般引出线以固定连接方式运行，以保证用户供电的可靠性。其中 220kV 出线 4 回接入系统，接线采用双母线带旁路母线接线，装设专用旁路和母联断路器。 为了在检修出线断路器时，不中断对该线路的供电，可以采用装有旁路母线的单母 线或双母线。 采用双母线接线可以提高运行可靠性和灵活性，即： （1） 轮流检修母线时，不会停止对用户的供电。 （2） 检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔 离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线继续运行。 （3） 工作母线发生故障时，能利用备用母线使无故障电路迅速地恢复正常工作。 沈阳工程学院毕业设计（论文） - 4 - 第 2 章 运行方式 发电厂设计中，不仅要考虑正常运行的情况，而且要考虑发生故障的情况，最严重 的是发生短路故障。一般情况下，最严重的短路故障是三相短路。仅当短路发生在发电 机附近时，两相短路电流才有可能大于三相短路稳态电流，单相短路可能发生在中性点 接地系统或中性点引出的四线制系统中。 短路电流的热效应和电动力效应会使导体和电气设备损坏，甚至烧毁；短路电流的 磁效应所产生的不对称的交变磁场，对输电线路附近的通信线路产生很大的电磁干扰； 而短路电流造成的电压降，有可能造成系统中部分发电机因功率送不出而过速，另一部 分发电机因过载而减速，甚至造成系统解列，使异步电动机停运等等。由于短路时会产 生上述严重后果。 确定短路电流时所采用的发电厂及电网的接线方式，应按可能发生最大短路正常接 线方式，不考虑仅在切换过程中短时出现的接线方式。一般要计算出系统最大运行方式 和最小运行方式下的三相短路电流值。其计算短路点应选择在短路电流为最大地点。在 继电保护计算中，不仅要用到最大运行方式下的三相短路电流值，尚须应用最小运行方 式下的两相或单相短路电流值来校验灵敏度。电厂与电器连接的所有电源都在额定负荷 下运行。应计算出对短路电流影响的所有元件(如发电机、变压器、电抗器及线路等)的电 抗。对 1kV 及以上的高压电网忽略其电阻，仅当短路回路中的总电阻大于总电抗三分之 一时，才计其电阻。忽略所有元件的电容和变压器的励磁电流，并认为短路前三相系统 是对称的。本次设计是对 300MW 的火力发电厂进行短路计算： 在选择保护方式及对其进行整定运行时,都必须考虑系统运行方式变化带来的影响。 所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求。对过量 保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为 只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式也一定能保证选择性；灵敏度符 合要求，在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求。对某些保护(例如电流电压连锁 速断保护和电流速断保护)，在整定计算时，还要按正常运行方式来决定动作值或计算灵 敏度。 （1）最大运行方式 根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行(或大部分投入运行)以 及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式，对继电保护来说，是 短路时通过保护的短路电流最大的运行方式。 （2）最小运行方式 根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运 行方式称为最小运行方，.对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的运行方 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 5 - 式。 （3）正常运行方式 根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方 式称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对更复杂的系统，最 大、最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。对于某些特 殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏性有困难时，且在保护拒动或 误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑。 （4）双电源供电的运行方式 根据任务书的给定的条件，本次设计的最大运行方式是两台变压器，两台发电机并 列投入运行，容量为 2300MW，根据短路点的位置选择短路电流的路径，可得到流过断 路器的最大电流。 沈阳工程学院毕业设计（论文） - 6 - 第 3 章 保护配置 3.1 发电机保护配置方案 3.1.1 发电机的故障及不正常运行状态 发电机的常见故障： （1） 发电机运行中定子绕组还可能发生相间短路，短路电流流过故障点可能产生高温 电弧烧毁发电机，甚至引起火灾。 （2） 发电机定子绕组还可能发生一相匝间短路，这种故障的机会虽然不多，但一旦发 生将产生很大环流，引起故障处温度升高，从而使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相 接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。 （3） 发电机定子绕组单相接地，是指定子绕组碰壳，这时流过定子绕组的电流为发电 机和发电机电压系统的电容电流之和。当这一电流较大时，特别是大型发电机，可能使 铁芯局部熔化，修复铁芯工作复杂且修复工期长。 （4） 发电机转子绕组一点接地，由于没有构成电流通路，对发电机没有直接危害，但 若再发生另一点接地时，就会造成两点接地，从而使转子绕组被短接，不但会烧毁转子 绕组，而且由于部分绕组短接会破坏磁路的对称性，从而引发发电机的强烈振动，尤其 是凸极式转子的水轮发电机和同步调相机两点短路，特别危险。 发电机的不正常运行状态： （1） 转子失磁。由于转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因。造成转子 失磁。失磁后，在转入异步运行时，定子电流增大、电压下降、有功功率下降、无功功 率反向等，这些电气量的变化，在一定条件下，将破坏电力系统稳定运行，威胁发电机 本身安全（定子端部过热） 。 （2） 过电流。由于外部短路、非同期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流。 （3） 过负荷。由于负荷超过发电机额定值，或负序电流超过发电机长期允许值所造成 的对称或不对称过负荷。 （4） 过电压。发电机突然甩负荷引起过电压，特别是水轮发电机，因其调速系统惯性 大和中间再热式大型汽轮发电机功频调节器的调节过程比较迟缓，在突然甩负荷时，转 速急剧上升从而引起过电压。 （5） 逆功率。当汽轮发电机主汽门突然关闭而发电机断路器未断开时，发电机变为从 系统吸收有功而过渡到同步发电机运行状态，这对发电机并无危害，但对汽轮机叶片特 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 7 - 别是尾叶，由于鼓风损失，叶片有可能过热而损坏。 （6） 发电机失步。发电机失步时，发电机与系统发生振荡，当振荡中心落在发电机-变 压组内时，高、低压母线电压将大幅度波动，严重威胁厂用电的安全。此外，振荡电流 会使定子绕组过热，并使其端部遭受机械损伤。 （7） 频率降低。当系统频率降低到汽轮机叶片的自振频率时，将导致叶片共振，使叶 片疲劳甚至出现断裂。此外，频率降低还会引起发电机、变压器的过励磁。 3.1.2 发电机的保护配置 发电机的保护配置 为保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围， 按照 GB142581993继电保护和安全自动装置技术规程的规定，发电机装设以下保 护装置： （1）纵差保护 根据规程第 4.2.3.3 条规定：对于 1MW 以上的发电机应装设纵差动保护。 根据规程第 4.2.3.3 条规定：对 100MW 及以上发电机变压器组，应装设双重主保护， 每一套主保护宜具有发电机纵联差动保护和变压器纵联差动保护功能。 （2）定子绕组匝间短路保护 根据规程第 4.2.5.2 条规定：50MW 及以上发电机，当定子绕组为星形接线，中性点 只有三个引出端子时，根据用户和制造厂的要求，也可装设专用的匝间短路保护。 （3）定子绕组单相接地保护 根据规程第 4.2.4.3 条规定：发电机变压器组：对 100MW 以下发电机，应装设保护 区不小于 90%的定子接地保护，对 100MW 及以上的发电机，应装设保护区为 100%的定 子接地保护。保护带时限动作于信号，必要时也可以动作于停机。 为检查发电机定子绕 组和发电机回路的绝缘状况，保护装置应能监视发电机端零序电压值。 （4）发电机外部相间短路和发电机保护的后备保护 根据规程第 4.2.6.3 条规定：50MW 及以上的发电机，可装设负序过电流保护和单元 件低压起动过电流。负序电流元件的动作电流可取为 0.50.6 倍额定值；电流元件的动 作电流可取 1.31.4 倍额定值；低电压元件的动作电压可取 0.6 倍额定值（对于气轮发电 机）负序电压元件动作电压可取 0.060.12 倍额定值。 （5）定子绕组异常过电压保护 根据规程第 2.2.7.2 条规定：对于 200MW 及以上汽轮发电机，宜装设过电压保护。 其整定值根据定子绕组的绝缘状况决定。在一般情况下，动作电压可取为 13 倍额定电 压，动作时限可取 0.5S，过电压保护宜动作解列灭磁。 （6）定子绕组、励磁绕组过负荷保护 根据规程第 2.2.8.1 条规定：在定子绕组、励磁绕组上装设定时限和反时限过负荷保 护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷，降低励磁电流。反时限过负荷保护动 作于解列或程序跳闸，解列灭磁。 沈阳工程学院毕业设计（论文） - 8 - （7）负序电流保护 根据规程第 4.2.6.2 条规定：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。 定时限部分。动作电流按躲过发电机长期允许的负序电流值，和按躲过最大负荷下 负序电流滤过器的不平横电流值整定，带时限动作于信号。 反时限部分。动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于解列或程序跳闸。 保护应能反映电流变化时发电机转子的热积累过程。不考虑在灵敏系数和时限方面与其 它相间短路保护相配合。 （8）励磁回路一点接地和两点接地保护 根据规程第 2.2.11.3 条规定：对于 100MW 及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一 点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，一点接地保护带时限动作于信号；两点 接地保护应带时限动作于停机。 （9）失磁保护 根据规程第 2.2.12.1 条规定：对于 100MW 以上发电机应设失磁保护。对于汽轮发电 机，保护动作于减出力以便缩短异步运行时间尽快恢复同步，在不允许继续异步运行或 失磁后母线电压低于允许值时，保护动作于解列灭磁。 （10）逆功率保护 根据规程第 2.2.14 条规定：对于容量在 200MW 及以上的汽轮发电机，宜装设逆功率 保护。保护由灵敏的功率继电器构成，并动作于信号，经长时限动作于解列。 3.2 主变压器的保护配置方案 3.2.1 变压器故障分析 变压器的故障可分为内部故障和外部故障两类。内部故障只要是变压器绕组的相间 短路 匝间短路和单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会 破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解会产生大量的气体， 可能引起变压器油箱的爆炸。变压器最常见的外部故障包括引出线及绝缘套管处产生各 种相间短路和接地故障。 变压器的不正常工作情况有：由于外部短路或过负荷引起的过电流，油面降低和过 励磁等。 3.2.2 变压器保护配置 为保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围， 按照 GB142581993继电保护和安全自动装置技术规程的规定，发电机装设以下保 护装置： （1） 气体保护 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 9 - 根据规程第 4.3.2 条规定：0.4MVA 及以上车间内油浸式变压器和 0.8MVA 及以上油 浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作 于信号；当壳内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。 带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。 瓦斯保护应采取措施，防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。 （2）差动保护 根据规程第 4.3.3.2 条规定：电压在 10kV 以上、容量在 10MVA 及以上的变压器，采 用纵差保护。对于电压为 10kV 的重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可 采用纵差保护。 对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应设单独的纵联 差动保护，对于 200MW 及以上汽轮发电机，为提高快速性，在机端还宜增设复合电流速 断保护，或在变压器上增设单独的纵差保护，即采用双重快速保护方式。 （3）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过流保护 根据规程第 4.3.5 条规定对外部相间短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间短 路后备保护。保护带延时跳开相应的断路器。相间短路后备保护宜选用过电流保护、复 合电压（负序电压和线间电压）启动的过电流保护或复合电流保护（负序电流和单相式 电压启动的过电流保护） 。 根据规程第 4.3.5.2 条规定：110kV500kV 降压变压器、升压变压器和系统联络变压 器，相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时，宜采用复合电压起动的过 电流保护或复合电流保护。 （4）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序过电流保护 根据规程第 4.3.7.1 条规定：在中性点直接接地的电网中，如变压器中性点直接接地 运行，对单相接地引起的变压器过电流，应装设零序过电流保护，保护可由两段组成， 其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合。每段保护可设两个时限，并以较短时限 动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限动作于断开变压器各侧断 路器。 根据规程第 4.3.8.1 条规定：全绝缘变压器 应按 4.3.7.1 条规定装设零序过电流保护， 满足变压器中性点直接接地运行的要求。此外，应增设零序过电压保护，当变压器所连 接的电力网失去接地中性点时，零序过电压保护经 0.3s0.5s 时限动作断开变压器各侧断 路器。 根据规程第 4.3.8.2 条规定：分级绝缘变压器 为限制此类变压器中性点不接地运行时可能出现的中性点过电压，在变压器中性点应装 设放电间隙。此时应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护。 此外，还应增设零序过电压保护。用于中性点直接接地运行的变压器按 4.3.7.1 条的规定 装设保护。用于经间隙接地的变压器，装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压 保护。当变压器所接的电力网失去接地中性点，又发生单相接地故障时，此电流电压保 护动作，经 0.3s0.5s 时限动作断开变压器各侧断路器。 沈阳工程学院毕业设计（论文） - 10 - （5）过负荷保护 根据规程第 4.3.11 条规定：0.4MVA 及以上数台并列运行的变压器和作为其他负荷备 用电源的单台运行变压器，根据实际可能出现过负荷情况，应装设过负荷保护。自耦变 压器和多绕组变压器，过负荷保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。 过负荷保护可为单相式，具有定时限或反时限的动作特性。对经常有人值班的厂、所过 负荷保护动作于信号；在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作跳闸或切除部分 负荷。 3.3 母线保护配置方案 3.3.1 母线故障类型 电力系统中的母线是具有很多进、出线的公共电气连接点，它起着汇总和分配电能 的作用。所以，发电厂和变电所中的母线是电力系统中的一个重要组成元件。母线运行 是否安全可靠，将直接影响发电厂、变电所和用户工作的可靠性，在枢纽变电所的母线 上发生故障时，甚至会破坏整个系统稳定。 引起母线短路故障的主要原因有：由于空气污秽，导致短路器套管及母线绝缘子的 闪络；母线电压和电流互感器的故障；运行人员的误操作，如带负荷拉隔离开关、带接 地线合短路器等。 母线故障的类型，主要是单相接地和相间短路故障。与输电线路故障相比较，母线 故障的几率较小，但其造成的后果却十分严重。因此必须采取措施来消除或减少母线故 障所造成的后果 3.3.2 母线保护配置 一般来说，为切除母线故障，可采用以下两种方式： （1）利用母线上其他供电元件的保护装置来切除故障。 （2）采用专门的母线保护。 我为母线配备了完全差动保护。 母线完全差动保护的工作原理：在母线的所有连接元件上必须装设专用的电流互感 器，而且要求这些电流互感器的变比和特性完全相同，并将所有电流互感器的二次绕组 在母线侧的端子互相连接，在外侧的端子也互相连接，差动继电器则接于两连接线之间， 差动电流继电器中流过的电流是所有电流互感器二次电流的相量和。这样，在一次侧电 流总和为零时，在理想的情况下，二次侧电流的总和也为零。 3.4 高备变保护配置 铁西 300MW 火力发电厂高备变继电保护设计 - 11 - 3.4.1 高备变保护配置 为保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围， 按照 GB142851993继电保护和安全自动装置技术规程的规定，发电机装设以下保 护装置： （1）气体保护 根据规程第 4.3.2 条规定：0.4MVA 及以上车间内油浸式变压器和 0.8MVA 及以上油 浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作 于信号；当壳内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。 带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。 瓦斯保护应采取措施，防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。 （2）差动保护 根据规程第 4.3.3.2 条规定：电压在 10kV 以上、容量在 10MVA 及以上的变压器，采 用纵差保护。对于电压为 10kV 的重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可 采用纵差保护。 对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应设单独的纵联差动 保护，对于 200MW 及以上汽轮发电机，为提高快速性，在机端还宜增设复合电流速断保 护，或在变压器上增设单独的纵差保护，即采用双重快速保护方式。 （3）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过流保护 根据规程第 4.3.