（电气工程专业论文）发电厂6kv以上电气设备整定计算软件包开发.pdf

声明尸明 l i i ii i ii i ii tti fllr lu i y 17 8 6 0 9 6 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文发电厂6 k v 以上电气设备整定计算 软件包开发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 日期翔加纷护 日期：竺! ：! 9 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期：兰! 尘：丝垒 导师签名： 日期：兰垒：堡乃 华北电力人学工程硕十学位论文摘要 摘要 继电保护的整定计算是继电保护运行技术的重要组成部分。 随着大容量机组和大型发电厂的出现，国内6 0 0 m w 机组已经成为主流发电机组， 发电机一变压器组的接线方式在电力系统中获得了广泛的应用。继电保护的整定计 算是继电保护装置在运行中保证其正确动作重要环节。系统运行方式的改变、设备 检修、新设备的投运等，都会引起保护配置和定值的改变。数据量庞大且维护工作 枯燥、复杂、容易出错。传统的手工整定方法无法满足其需求。 鉴于上述问题，本文从资料收集、整定计算、计算过程整理、编程语言选择、 软件制作、调试和修改，最后形成了一款具有实际应用价值的定值计算软件。 关键词：发电机一变压器组，整定计算，软件，模块 a b s t r a c t r e l a ys e t t i n gc a l c u l a t i o ni s am a j o rc o m p o n e n to ft h er e l a yp r o t e c t i o no p e r a t i o n t e c h n o l o g y w i t ht h el a r g ec a p a c i t yg e n e r a t o ru n i t sa n dt h el a r g e s c a l ep o w e rp l a n t s ，t h e6 0 0 m w g e n e r a t o rs e t sh a sb e c o m et h em a i n s t r e a m ，g e n e r a t o r s t r a n s f o r m e ru n i tw i r i n gi nt h ep o w e r s y s t e mh a v eo b t a i naw i d eu s eo fa p p l i c a t i o n s r e l a ys e t t i n gc a l c u l a t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r t o ft h eo p e r a t i o no fp r o t e c t i o nd e v i c e st oe n s u r et h ec o r r e c ta c t i o n c h a n g e so ft h es y s t e m ， e q u i p m e n tm a i n t e n a n c e ，t h eu s eo fn e we q u i p m e n ta n ds oo n ，w o u l dg i v er i s et op r o t e c t i o n c o n f i g u r a t i o na n dv a l u a p i o na h a n g e s f o ral a r g ea m o u n to fd a t ah a sc h a n g e ，t h et r a d i t a o n a l m a n u a lt u n i n gm e t h o d sc a nj o tm e e tt h en e e d s i nf l e wo ft h e s ep r o b l e m s ，t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ed a t ac o l l e c t i o n ，r e l a yp r o t e c t i o n s e t t i n gb a l c u l a t i o na n da r r a n g a m e n t ，p r o g r a m m i n gl a n g u a g es e l e c t i o n ，s o f t w a r ep r o g r a m m i n g a n dd e b u g g i n g a n d f i n a l l yf o r m ar e l a y p r o t e c t i o n c a l c u i a t i o ns o f t w a r e 、析t hv a l u eo f p r a c t i c a la p p l i c a t i o n s h e nw e i ( p o w e rp l a n tt h e r m a lp o w e re n g i n e e r a n g ) d i r e c t e db yp r o f h u a n gj i ad o n g k e yw o r d s ：g e n e r a t o r s - t r a n s f o r m a ru n i t ，r e l a ys e t t i n g c a l c u l a t i o n ， s o f t w a r e ，m o d u l e s 华北电力大学工程硕士学位论文目录 目录 中文摘要 英文摘要 目录i 第一章引言1 1 1 论文研究的意义1 1 2 国内外研究动态2 1 3 整定计算软件包研究的主要内容3 第二章分析6 0 0 m w 机组整定计算相关资料4 2 1 分析发电厂6 k v 以上电气设备情况4 2 2 分析全厂6 k v 以上主设备继电保护及有关二次设备技术资料4 2 3 绘制全厂6 k v 以上电气设备等效阻抗图4 2 4 短路电流计算4 2 5 和有关部门确定各种可能的运行方式5 2 6 分析有关文件5 2 7 继电保护整定计算的技巧和应注意的几个问题5 第三章发电厂6 k v 以上电气设备继电保护整定计算6 3 1 发电厂6 k v 以上电气设备主接线图及继电保护用t a 参数统计和短路计算6 3 1 1 发电厂6 k v 以上电气设备主接线图及继电保护用t a 参数统计6 3 1 2 发电厂6 k v 以上电气设备短路计算9 3 2 发电厂6 k v 以上电气设备定值整定计算1 0 3 2 1 发电机差动保护1 0 3 2 2 发电机负序保护1 2 3 2 3 定子接地保护( 9 5 ) 1 3 3 2 4 机端、中性点三次谐波比较保护1 3 3 2 5 失磁保护1 4 3 2 6 逆功率保护1 5 3 2 7 误上电保护1 6 3 2 8 匝间保护1 6 3 2 9 失步保护1 7 3 2 1 0 主变差动1 9 3 2 1 1 发变组差动2 2 3 2 1 2 发电机过负荷2 5 3 2 1 3 高厂变差动2 6 3 2 1 4 高厂变复合电压过流t 1 、t 2 2 9 3 2 1 5 高厂变a 分支零序过流t 1 、t 2 3 0 3 2 1 6 高厂变b 分支零序过流t 1 、t 2 3 0 3 2 1 7 高厂变a 分支零序差动3 1 3 2 1 8 励磁变过负荷3 2 华北电力大学工程硕士学位论文目录 3 2 1 9 励磁变速断3 4 3 2 2 0 励磁变过流3 4 3 2 2 1 脱硫变差动3 4 3 2 2 2 脱硫变复合电压过流t 1 、t 2 3 7 3 2 2 3 脱硫变零序差动3 8 3 2 2 4 脱硫变零序过流t 1 、t 2 3 9 第四章发电厂6 k v 以上电气设备整定计算软件研制、调试和应用4 1 4 1 绘制发电厂6 k v 以上电气设备主接线图4 l 4 2 整定计算软件包所需参数整理4 2 4 3 整定计算软件包制作编程语言选择4 4 4 3 1v b 特点4 4 4 3 2c + + 特点4 4 4 3 3 编程语言选择4 5 4 4 整定计算软件包计算公式整理4 5 4 5 整定计算软件包系统参数画面制作4 9 4 5 1c t 参数输入4 9 4 5 2 发电机和主变参数输入5 0 4 6 整定计算结果输出画面5 1 4 7 计算结果验证5 2 4 8 通过实际应用完善整定计算软件包功能5 4 第五章结 论5 5 参考文献5 6 致谢i 5 7 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 8 i i 1 1 论文研究的意义 第一章引言 随着电力系统的发展，电网规模越来越大，结构也越来越复杂，继电保护整定 计算的工作量也越来越大，而且整定计算的定值无法通过实际故障的情况，来验证 其选择性和灵敏度。日积月累在整个电网保护定值配合上，可能会出现偏差，造成 保护定值之间的不配合而使保护误动。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择 性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护 的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。因此做好电网继电保护定值的整定计 算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。 继电保护装置是电力系统不可分割的一部分，是电力系统安全运行的保证，合 理配置与正确使用继电保护装置十分重要。从电网继电保护整定计算的角度出发， 需要考虑的因素是很多的，其中电网的接线方式和运行方式对定值计算的影响最 大。随着电网的发展，电网规模愈来愈大，接线方式和运行方式日趋复杂。其中大 环、小环相互重叠，长线、短线交错连接的状况已经比较普遍。这些都给保护定值 的整定计算工作带来了困难。为了合理协调保护的灵敏性、选择性、速动性和可靠 性这四者的关系，以使各保护达到最佳的配合状态，就必须对电网的各种运行方式 及多种故障情况进行反复而周密的计算。 国内6 0 0 m w 机组已经成为主流发电机组，发电机一变压器组的接线方式在电力 系统中获得了广泛的应用。由于发电机和变压器的成组连接，相当与一个工作元件， 因此，我们可以把发电机和变压器中某些性能相同的保护合并成一个对全组功用的 保护。同时由于电力系统规模的日益扩大和继电保护技术的迅速发展，继电保护工 作越来越复杂。系统运行方式的改变、设备检修、新设备的投运等，都会引起保护 配置和定值的改变。数据量庞大且维护工作枯燥、复杂、容易出错。这些都使继电 保护整定值的计算与配合的工作量增多，复杂程度也大大提高，发电机一变压器组 的继电保护也是如此，传统的手工整定方法无法满足其需求。 以往，由于保护定值的计算主要依靠人工并辅以专用计算工具的方式进行，其 计算量太大、计算时间太长，而且运行方式的选择做了简化，无法满足生产的需要。 往往审核人的审核只对计算结果进行审核，在运行方式上的考虑及配合是否合理还 不能验证，而且校验工作也不是很直观。 鉴于上述问题，本文设计了发电厂6 k v 以上电气设备整定计算软件包。文章在 对发电机一变压器组继电保护的保护类型、原搏以及整定计算方法加以分析的基础 上，结合人机友好界面设计和编程方法的介绍，综合设计了发电机一变压器组继电 保护怊定计算软件包。使用时只需输入发电机一变压器组的设备参数，便可以得到 继由保护装置的动作整定值，而后进行输出。在介绍了程序设计以及功胼实现后， 又以具体算例对程疥进行了简单测试。由于发电厂6 k v 以上电气设备部分定值存在 很多争议和不同看法，这个整定计算软件包计算的结果将形成一个完整的定值清 册，方便专家咄工程技术人员讨论和审核。 1 2 国内外研究动态 在我国电力系统中，继电保护整定计算工具经历了由低级到高级的发展过程 以往。保护定值的计算主要依靠人工并辅以专用计算工具或完全由人工计算来完成， 工作量大，计算时间长，计算精度不够随着电网规模的不断扩大，保护定值的计算 向利用数字计算机的方向发展7 0 年代中期，我国有关部门陆续开展了应用计算机 进行电网继电保护整定计算的研究工作，这种方法可以直接给出整定值，使工作效 率有了大幅度的提高，对提高计算准确性和防止出现差错等方面也提供了可靠保 证，但是人工利用通用短路计算程序的定值计算方法，仍然需要计算者用人工方式 调整计算内容、查找计算结果、并用人工方法算出保护的定值。 电网固定的保护类型和参数比较明确的特点保证了整定计算软件包的可靠应 用，而发电厂6 k v 以上电气设备的保护配置非常复杂，不同电厂的配置差异很大； 而且不同厂家生产的保护装置其整定过程也存在差异，整定中需要用户的经验。所 以发电厂6 k v 以上电气设备整定计算软件包一直没有得到普及。发电厂6 k v 以上电 气设备的整定计算软件包现阶段还是主要靠人工手动计算，系统出现变动或设备改 造后还需要人力来重新计算。 到了2 0 世纪9 0 年代，计算机软硬件技术、数据库技术的快速发展，为故障分 析及继电保护整定计算c a d 软件技术水平的全面提高提供了良好的外部环境，继电 保护整定计算方面的程序不断涌现，水平也有所提高，从最初的仅涉及到短路电流 计算，到目前有些已涉及到线路保护的定值整定及管理；从最初的d o s 界面逐渐过 渡到w i n d o w s 界面。同时关于电力系统故障计算算法、整定计算算法的研究也取得 了长足的发展，为开发新一代继电保护整定计算软件奠定了基础。 尽管如此，新一代继电保护整定计算软件依然存在着许多技术难题需要进一步 研究解决。如：随着电力系统规模的不断扩大，继电保护工作者对电力系统故障分 析及继电保护整定软件在计算速度、计算效率以及可视化等方面都提出了更高的要 求。而且由于受继电保护计算及管理工作复杂性、多样性等特点的制约，这些软件 无法对继电保护整定专业全过程的数据信息进行统一管理。 2 1 3 整定计算软件包研究的主要内容 电力系统的复杂多样性与继电保护装置本身的适应性问的差异，使继电保护整 定计算软件缺乏灵活性，规范编制和推广应用受到局限。而组件软件在可重用性、 互操作性、独立发展性、调度及效率等方面都具有优势。基于组件技术的继电保护 整定计算软件运用了组件软件的设计思想，结合电力系统网络结构的多样性和相关 应用的共性，开发了发电厂6 k v 以上电气设备继电保护整定计算软件包。开发整定 计算软件包主要进行以下几步工作： 1 、在发电机组的各种运行状态下测试收集各种所需数据； 2 、进行各种短路计算，并记录计算结果； 3 、论证制定研究方案并手动计算各种保护定值； 4 、根据手动计算过程来编写保护模块程序，整合整定界面的图形和计算模块； 5 、调试软件使其更加完善，将软件应用到实际工程中，检查应用效果。 第二章分析6 0 0 m w 机组整定计算相关资料 2 1 分析发电厂6 k v 以上电气设备情况 1 、绘制标有电气设备参数和电流互感器t a 、电压互感器t v 变比和登记( 5 p 、1 0 p 、 或t p ) 的主系统接线图。 2 、分析全厂6 k v 以上所有电气参数，按发电机、主变压器等电气设备建立参数表。 3 、分析全厂6 k v 以上电气设备继电保护用t a 、t v 的型号变比、容量、饱和倍数、 准确等级，建立t a 、t v 参数表。 2 2 分析全厂6 k v 以上主设备继电保护及有关二次设备技术资料 1 、分析全厂6 k v 以上电气设备继电保护配置图。 2 、分析全厂6 k v 以上电气设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图。 3 、分析全厂6 k v 以上电气设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。 4 、分析全厂6 k v 以上电气设备继电保护及自动装置的技术说明书和使用说明书。 2 3 绘制全厂6 k v 以上电气设备等效阻抗图 1 、计算全厂6 k v 以上主设备的等效标么阻抗并建表。 2 、绘制标有标么阻抗的等效电路图。 3 、绘制并归算至各级母线的电源等效综合阻抗图。 4 、绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及综合阻抗图。 2 4 短路电流计算 发电厂继电保护整定计算中所用的短路电流计算，比系统继电保护整定计算所 用短路电流计算要简单得多，发电厂继电保护整定计算所用的短路电流计算，工作 量最大和最复杂的是y n d l1 接线变压器两侧发生不对称短路时两侧电流和电压的计 算。 1 、y n d l1 接线变压器两侧不对称短路时，计算y n d l1 接线变压器两侧短路电流和电 压，并将计算结果列表。 2 、计算归算至高压厂用母线的综合阻抗。 3 、简单短路电流计算只须在整定计算过程中用到时计算。 4 2 5 和有关部门确定各种可能的运行方式 2 6 分析有关文件 1 、分析有关规程制度。 2 、分析有关反事故措施及有关事故通报。 3 、分析有关的继电保护整定计算导则。 4 、了解同类型厂的经验教训。 5 、根据本厂实际情况，制订不违反规程制度而又符合具体方针政策的补充技术措 施和整定计算原则。 2 7 继电保护整定计算的技巧和应注意的几个问题 大型发电机变压器组保护整定计算本身并无十分复杂的计算，然而要真正能得 到一份非常合理和性能最佳的整定方案或一份最佳的整定值，却不是意见容易的工 作。单凭继电保护的一般知识，套用书本给定的计算公式，就能得到一套完整的继 电保护整定值，这样的想法是不现实的。继电保护整定值是正确计算和合理选择相 结合的结果，因而必须做到： 1 、非常熟知各电气设备( 如发电机、变压器、断路器、互感器等) 的性能、参数、 结构、特点等。 2 、熟练掌握电气设备的短路电流计算和各种故障分析。 3 、熟知一次系统的接线图和一次系统的运行方式。 4 、熟知保护配置和保护装置的动作判据( 工作原理) 及该保护功能、作用等。 5 、尽可能多了解电力系统中历年、历次典型事故的教训( 原因、对策、措施等) 。 然后将以上各方面的知识有机地联系起来，围绕着继电保护的选择性、速动性、灵 敏性、安全可靠性进行全面系统的考虑，通过反复计算，反复修正，权衡利弊，选 择最佳整定值，从而收到保护装置功能的预期效果。所以继电保护整定计算，不只 是一项单纯的计算工作，而实际上是一项比较复杂的系统工程。 第三章发电厂6 k v 以上电气设备继电保护整定计算 3 1 发电厂6 k v 以上电气设备主接线图及继电保护用t a 参数统计和短路 计算 3 1 1 发电厂6 k v 以上电气设备主接线图及继电保护用t a 参数统计 宅宅 wk 营墓宣 i 菁“ 薯 厂、6 矿+ 卞j1 墓1 弱 tt q p ， j。 游m ( 一 l l 茹搿：” 警= 暑董 q q ) 9 i；i g；2q 9 o - g l g一，g9 q 9 rtll #量#目蠹毫一量 l g 9 9 9 z_ - _ q；值 ：_ ：，：， 一，董几一一、 裂m、箩嚣m 魏国 莳弘 | # 摹牟牢_j_l盖9 誊9薯嚣警_拳i -、_毒盖n， 暑一，v-，1_譬 i。9 gq-_ill !19 9。，_l 一 _ 铲 扩黔_ _ 曷黔飞 i号_屏 口f卜2、”咎 3 _ x 堇 ”靠_盘譬、”量 景口一_胥_皇 ，g_l1 l-lg l：l_i；l l i l 9 9 c_：l ll l9-l s 一 ：g一q； ：t一9 9 9 薯 拳善9 q 9-_l*h誊l。 嚣t 1 6 9 q q：_誊蔷誊 t 1 5 9 q q-毒一 善；一9 9 q。$= ，卅 i竹*l焉蔓- 一乡 誉l铆，g墓誊冉。一：鲁蜃摹i们，咎r羞()鞋-冉。一享譬 ；-【 1；t，t# 妇澎，1 _，鲮1 l 瓷s g譬 婪器奎s口；_9vv-0m嚣。： 1童写咎襄r)(=r e什蜃_嚣4卜1 端善，5堵g基)丫-l*誊篇 i)_i 臻 囊 ；救奠睡 一良飞 磷星掣兰9 9 鼍 日g_r59 9-0嚣-_；_蒜 摈晷釜粤8 t n ( ) q 9千嚣毒暮1 l誊誉q 9 9-l景 8；_ 莲； 粤菱 如图3 - 1 所示，举例一个发电厂6 k v 以上电气设备布置图，图中主要高压侧电 压等级为现在国内最常用的2 2 0 k v 电压等级，主要t a 参数统计如下： 表3 - 1 发电厂6 k v 以上电气设备t a 参数表 t a 安装位置t a 编号t a 变比t a 类型t a 接线方式 发电机中性点t a t a l 2 5 0 0 0 5 5 p 2 0 星形接线 发电机中性点t a t a 22 5 0 0 0 55 p 2 0星形接线 发电机中性点t a t a 3 2 5 0 0 0 5 5 p 2 0星形接线 发电机出口t a t a 6 2 5 0 0 0 5 5 p 2 0星形接线 发电机出口t a t a 72 5 0 0 0 55 p 2 0星形接线 主变高压侧t a t a l 6 2 5 0 0 1 5 p 2 0星形接线 主变高压侧t a t a l 7 2 5 0 0 15 p 2 0星形接线 主变低压侧t a t a 5 + t a 2 5 + t a 4 5 2 5 0 0 0 5 5 p 2 0星形接线 主变低压侧t a t a 6 + t a 2 4 + t a 4 4 2 5 0 0 0 5 5 p 2 0星形接线 主变中性点t a t a n 3 3 0 0 15 p 2 0单相 主变中性点t a t a n 3 3 0 0 1 5 p 2 0单相 6 k v 侧t a t a 2 8 + t a 3 2 + t a 4 8 4 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 6 k v 侧t a t a 2 9 + t a 3 3 + t a 4 94 0 0 0 15 p 2 0星形接线 高厂变高压侧t a t a 2 2 2 5 0 0 1 5 p 2 0星形接线 高厂变高压侧t a t a 2 3 2 5 0 0 1 5 p 2 0星形接线 高厂变a 分支t a t a 2 6 4 0 0 0 15 p 2 0星形接线 高厂变a 分支t a t a 2 7 4 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 高厂变b 分支t a t a 3 0 4 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 高厂变b 分支t a t a 3 1 4 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 高厂变a 分支中性 t a n l l 3 0 0 15 p 2 0单相 点t a 高厂变a 分支中性 点t a t a n l 23 0 0 15 p 2 0单相 高厂变b 分支中性 点t a t a n l 3 3 0 0 1 5 p 2 0 单相 高厂变b 分支中性 点t a t a n l 4 3 0 0 1 5 p 2 0 单相 7 脱硫变高压侧t a t a 4 2 6 0 0 1 5 p 2 0星形接线 脱硫变高压侧t a t a 4 3 6 0 0 1 5 p 2 0星形接线 脱硫变低压侧t a t a 4 62 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 脱硫变低压侧t a t a 4 7 2 0 0 0 1 5 p 2 0星形接线 脱硫变低压侧中性 t a n 2 1 3 0 0 i 5 p 2 0单相 点t a 脱硫变低压侧中性 t a n 2 2 3 0 0 i 5 p 2 0 单相 点t a 励磁变高压侧t a t a 6 22 0 0 1 5 p 2 0星形接线 表3 - 2 发电机参数表 额定容量 6 6 7 m v a额定功率6 0 0 m w 功率因数0 9 ( 滞后) 额定电压 2 0 k v额定电压 4 0 7 v 额定电流 1 9 2 4 5 a额定励磁电流 4 1 4 5 彳 接线型式 y冷却方式氢内冷 定 冷却方式水氢氢 转 励磁方式自并励静态励磁 子 中性点经接高阻接地 子 强励倍数 0 接地方式 响应比3 5 8 倍秒 ( 2 0 0 2 3 ) 强励时间1 0 秒 直流电阻 1 1 6 4 1 0 3 q直流电阻( 1 5 0 c ) 0 0 7 6 18 f 2 ( 1 5 0 c ) 直轴超瞬变电抗( x ：) 2 0 5 直轴瞬变电抗( x ：) 2 6 5 直轴同步电抗( x d ) 2 1 7 负序电抗( x 2 ) 2 0 3 零序电抗( x 。) 9 5 9 负序电流承载能 a 相对地电容0 2 1 0 廿i ! | in2 1 0 力( 连续) 负序电流承载能 b 相对地电容 0 2 0 9 a f( ，2 凡) 2 ，1 0 s 力( 短时) 发电机允许过电 ( ，2 一l = 3 7 5 s c 相对地电容0 2 0 9 5 沁 流 电抗x 砌标么值 。)x ：标么值 。)x ，有名值( 2 0 七y ) 8 x ： 2 0 5 0 3 0 70 1 2 3 q 计 x d 2 6 5 0 3 9 70 1 5 9 q 算 采 x d 2 1 7 3 2 5 31 3 0 1 3 f l 用 值 x 2 2 0 3 0 3 0 40 1 2 1 7 q x o 9 5 9 0 1 4 40 0 5 7 5 q 表3 - 3 主变参数表 额定容量 3 2 4 0 a f 蹦 联接组标号 y nd 1 1 额定电压 2 4 2 2 2 5 2 0 k v 额定电流1 7 1 7 7 1 2 0 0 0 矗a 顶层油温升 5 0 k 绕组平均温升 6 0 k 油箱、铁芯和金属结构件温升 7 0 足 调压方式无励磁调压冷却方式 o d a f 空载损耗( 1 倍) 3 9 8 4 k w负载损耗( 1 倍)3 4 0 8 2 忌形 空载损耗( 1 1 倍) 3 1 5 1 9 七形负载损耗( 1 1 倍)3 4 1 0 尼 空载电流( 1 倍) 1 8 4 4 a空载电流( 1 1 倍)5 4 0 0 彳 阻抗电压u 足 1 3 8 h v 绕组电阻0 0 4 7 q 零序阻抗l v 绕组电阻 0 0 0 1 q 热容量绕组热时间常数 中性点接地方式经隔离开关及间隙接地 h v 绕组每相对地电容 1 8 4 3 0 p f l v 绕组每相对地电容1 2 5 3 0 p f 绕组间电容 1 1 2 0 0 p f 空载电流谐波总含量( 10 0 u r ) 5 1 0 空载电流谐波总含量( 1 0 5 u r ) 5 4 0 空载电流谐波总含量( 1 1 0 u r ) 5 8 3 负载能力符合g b t 1 5 1 6 4 1 9 9 5 油浸式电力变压器负载导则 电 彳，：u k u j ：o 1 3 8 ( 2 4 2 七y ) 2 ：11 2 2 5 q 抗 “ s 。，7 2 0 m v a 计 x r , ，一。k ，。s s 。b iu 。j ( u n1 2 一、，、1 7 0 2 0 。0 l 2 2 4 3 2 。) 2 = 。2 1 2 算 9 3 1 2 发电厂6 k v 以上电气设备短路计算 1 、收集一次设备的原始数据，分别进行有名值计算和标幺值归算，不同电压等级 的有名值按变压器实际变比进行折算，标幺值按基准容量和平均电压进行归算。基 准值的选取： 基准容量& = 1 0 0 0 m v a 基准电压c b2 u a r r ( 平均电压) 发电机电压取额定电压，其余分别为6 3 k v 、1 1 5 k v 、2 3 0 k v 、 5 2 5 k v ib ：鲁 基准电流 v 则矗 以：粤：堕 基准电抗 。 3 厶& 2 、为简化计算工作，可按下列假设条件计算短路电流： 可不计发电机、变压器、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量，假设旋转电机的 负序阻抗与正序阻抗相等。 发电机的正序阻抗可采用次暂态电抗a d 的饱和值。 发电机的等值电动势( 标幺值) 可假设为1 且相位一致。仅在对失磁、失步、 非全相等保护装置进行计算分析时，才考虑电动势之间的相角差问题。 只计算短路暂态电流中的周期分量，但在纵联差动保护装置的整定计算中以非 周期分量系数a a p 考虑非周期分量的影响。 发电机电压应采用额定电压，系统侧电压可采用额定电压值或平均电压值，不 考虑变压器分接头实际位置的变动。 不计故障点的相间和对地过渡电阻。 3 、按照电力系统的运行方式即大方式和小方式进行有关继电保护的定值计算。大 小方式下的系统阻抗由电网公司调度部门提供。 3 2 发电厂6 k v 以上电气设备定值整定计算 3 2 1 发电机差动保护 发电机差动保护采用双斜率比例差动特性，做为发电机内部故障的主保护，主 要反应定子绕组和引出线相间短路故障。该保护动作于全停方式。 选取现今使用较多的两段式比例差动元件。 l o i d 启动l 乜流 o 拐点l 拐点2 i b 图3 2 两段式比例差动图 3 2 1 1 差动保护启动电流 依据导则4 1 1 ( 注：参考文献 3 ) ，最小动作电流应大于发电机额定负 荷运行时的不平衡电流，即 j 印o = k 。，2 xo 0 3 1 卵2 。= 1 5 x2 0 0 3 1 明 1 。= 0 0 9 1 明 l 。 ( 3 1 ) 或 1 o p 。：k 嘲i 岫。 式中：a ”，一一可靠系数，取1 5 ； 1 明发电机额定电流； u n b ，。发电机额定榻荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。 发电机内部短路时，特别靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧的三 相电流可能不大，为保证内部短路的灵敏度，最小动作电流1 0 1 7 o 不应无根据地增大， 一般宜选用( o 1 0 0 2 0 ) 1 脏。取i 训2o 1 5 ，明玑。 3 2 1 2 斜率1 斜率l 应大于最大允许电流下c t 误差产生的不平衡电流，最大误差一般为5 一1 0 倍的c t 额定电流。又依据导则4 1 1 ( 注：参考文献 3 ) ，定子电流等 于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性。当斜率取0 1 5 时，形成的自 然拐点恰好是1 倍的发电机额定电流。因此 3 2 1 3 拐点1 拐点1 应仅大于发电机最大正常运行电流。又因为发电机的最大短路电流不超 过5 倍额定电流，为使区内故障获得较高的灵敏度，希望制动电流在2 5 3 0 倍的 发电机额定电流以内时，动作特性斜率不宜过大，因此取第一拐点为2 5 倍发电机 额定电流。 刚= 等 ( 3 2 ) 3 2 1 4 拐点2 拐点2 是过渡区的终点和斜率2 的起点，应设置为使任一保护用c t 开始饱和 时的电流值。因为保护用c t 选为5 p 2 0 ，其饱和电流值很大，而发电机最大外部短 路电流不大于5 倍额定电流，因此取拐点2 为5 倍发电机额定电流。 气， 即i 。2 = 孚 ( 3 3 ) 乙朋 3 2 1 5 斜率2 斜率2 应保证在严重外部故障时( 由于c t 饱和导致产生不平衡电流) 继电器 可靠不动作。但考虑电厂实际情况，拐点2 取5 倍发电机额定电流，而5 倍发电机 额定电流远未达到c t 饱和区，因此第二斜率不必选得如此之大，可依据导则 4 1 1 ( 注：参考文献 3 ) 的计算方法进整定。 k 一，一= k r e l k 印k “k e ，= l 5 2 0 x 0 5 x 0 1 _ 0 1 5( 3 4 ) 式中：a 耐一可靠系数，取1 5 ； a 印一非周期分量系数，一般为1 5 2 0 ，取2 0 ； a “一互感器的同型系数，k c c = 0 5 ； a ”一互感器的比误差系数，取0 1 。 取k 一一= 0 1 5 ，可确保在最大外部短路时差动保护不误动。但考虑到电流互 感器的饱和或其暂态特性畸变的影响，为安全计，宜适当提高制动系数值，使 k r e s 一= 0 3 3 2 2 发电机负序保护 发电机负序保护用于防止由于过量负序电流对发电机转子造成的损害。定时限 用于发信，反时限用于程序跳闸。 3 2 2 1 负序定时限过流保护 整定原则：根据导则4 5 3 ( 注：参考文献 3 ) ，动作电流按照发电机长 期允许的负序电流z m 下能可靠返回的条件整定。但考虑到电网中实际负序电流的 水平和满足及早报警的要求，取发电机长期允许负序电流的7 0 整定。动作时间取 5 秒。 ，印27 0 l = 7 0 ( 3 5 ) 3 2 2 2 负序反时限过流保护 动作方程：丁2 百了z k ：f 根据常用发电机厂家资料，发电机长期允许负序电流标么值一般为1 0 ，转子 表层承受短时负序电流能力的常数( 1 2 t ) 为1 0 。 3 2 2 2 1 发电机正常运行电流 旷去= 淼一o 7 7 ( 3 6 ) 3 2 2 2 2 负序电流启动值 根据导则4 5 3 ( 注：参考文献 3 ) ，负序反时限动作特性的下限电流， 通常由保护所能提供的最大延时决定，一般取1 0 0 0 s ，即下限电流尽可能靠近长期 允许的负序电流。考虑到发电机厂家提供的长期允许的负序电流比较大，因此保护 下限动作电流取1 0 ，即 ，。血= 1 0 0 3 2 2 2 3 时间 最小动作时间是为了防止可由系统保护切除的故障造成的误跳闸，取0 5 s 。 返回时问提供了负序电流的热记忆时问，取出厂设定值2 4 0 s 。 3 2 3 定子接地保护( 9 5 ) 定子接地保护由接于发电机中性点电阻上的过压元件实现的，希望保护9 5 的 定子绕组，保护动作于全停方式。 3 2 3 1 动作电压确定 根据导则( 注：参考文献 3 ) ，基波零序过电压保护的动作电压uo p 应按 躲过正常运行时中性点最大不平衡电压u 胁一整定，即 u 印2 k , t i u 埘6 咄 ( 3 7 ) 式中：a 捌一一可靠系数，取1 2 1 3 。 u u n b 一为实测不平衡电流，其中含有大量的三次谐波。为了减小uo p ，可以增 设三次谐波阻波环节，使u t m b 一主要是很小的基波零序电压，大大提高灵敏度，此 u o v 5 y ，保护死区大于5 。 动作时间应大于外部接地故障时最大切除时间，取1 0 秒。 3 2 4 机端、中性点三次谐波比较保护 机端、中性点三次谐波比较元件为定子绕组中性点侧接地故障提供保护，它和 中性点过电压元件一起构成1 0 0 定子接地保护，该元件有二段，一段用于跳闸，二 段用于发信。根据导则( 注：参考文献 3 ) 要求，定子绕组单相接地保护中 的三次谐波部分仅动作于信号，因此只用其二段。其动作方程为： 老岛删却( 3 耐) + ( 3 耐) i v o ( 3 r d ) a n d i ( s 耐) + v o ( ，耐) i a n d i ( s ，d ) + v o ( 3 耐) l s u p p r v i s i o 行 1 3 1 一p i c k u p ( 3 8 ) 9 5 定子接地保护启动值折算到发电机出口p t 开1 ：3 角为 3 卟脊带以删9 ， l ( 3 埘) l 根据运行经验，在正常运行时比值l ( s 耐) + ( ，耐) i 一般在0 4 0 8 5 的范围内变 化，因此启动值应可靠小于该值。为了与9 5 定子接地保护有足够的重叠区，二段 0 3 矿 保护的启动值取0 2 0 ，二段的监测值取0 3 v ，即1 0 0 4 3 v = 0 0 0 5 2 。 3 2 5 失磁保护 失磁保护由失磁元件和低电压元件共同组成，当失磁元件动作且系统电压低时， 保护动作于程序跳闸；当失磁元件动作而系统电压不低时，保护动作于减出力或切 换厂用电。 图3 - 3 失磁保护逻辑图和动作特性图 3 2 5 1 系统侧判据 为了防止由发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，应采用高 压母线三相同时低电压作为失磁保护的闭锁条件。依据华北电网调度管理规定， 对于2 2 0 k v 系统，低电压判据不低于2 0 9 k v 。因此动作值为： ，肋= 罢= 0 9 5 ( 3 1 0 ) 3 2 5 2 发电机侧判据 阻抗圆1 反映发电机负荷高于3 0 时的失磁情况，阻抗圆2 反映发电机任何负荷 时的失磁情况。 发电机基准阻抗 z b ( 跚) ：等坐盟一t t a ( 3 1 1 ) 6 占( 舾c ) 刀， x ：陋) = x ：z 丑( s e c ) ( 3 1 2 ) x d ( s r c ) 2x d z b ( 跚) 圆心：d l = 华 ( 3 1 3 ( 3 1 4 半矾弘孕 ( 3 1 5 延迟时间：p i c k u pd e l e y i = 0 5 s 圆心2 ：0 2 ：x a ( s g c ) + _ x 一 a ( s e c ) 2 ( 3 1 6 ) 半径2 ：r 2 ；x d ( s e c ) - i x 一 a ( s e c ) 2 ( 3 1 7 ) 延迟时间考虑躲过系统最大振荡周期。 机端低电压监视值u vs u p v 2 。8 5 茕= 。8 5 丽2 0 = 。8 5( 3 1 8 ) 3 2 6 逆功率保护 逆功率保护由功率方向元件和主汽门接点组成。当逆功率保护经主汽门接点时， 保护动作于解列灭磁。逆功率保护不经主汽门接点时，保护动作于解列。 图3 4 逆功率保护逻辑图 根据导则4 8 3 ( 注：参考文献 3 ) ，动作判据为 p 0 3 2 6 2 动作时限 经主汽门触点时，延时f 21 s 动作于解列灭磁。不经主汽门触点时，延时z 2 1 m i n 动作于解列。 3 2 6 3 继电器特性角 r c a 表示继电器动作区方向，本保护为逆功率保护，动作区在1 8 0 。方向，因此 取r c a = 1 8 0 。 3 2 7 误上电保护 误上电保护主要用于保护发电机在盘车和减速过程中发生的误合闸，保护动作 于解列方式。 3 2 7 1 误上电保护的运行方式 低压元件和发电机离线状态的不同逻辑组合，决定了误上电保护的运行方式。 由于该保护电压取自发电机出口pt ，因