发电机微机复合压启动的过电流保护原理及整定方法.doc

发电机微机复合压启动的过电流保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、复合压启动的（记忆）过电流保护基本作用原理 发电机复压（记忆）过流保护电流元件取发电机中性点侧定子电流，低电压或复合电压取自机端。保护作发电机、发电机变压器组相间短路故障的后备保护。1）复合电压元件满足下列条件之一时，复合电压元件动作。 为低电压整定值，为三个线电压中最小的一个； 为负序电压整定值，为负序电压（取相电压值）。2）过流元件过流元件接于电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，保护动作。 为动作电流整定值。3）TV异常复压闭锁机端TV出现异常时，复合电压是否动作取决于“TV异常复压闭锁元件”控制字的整定。“TV异常复压闭锁元件”控制字的整定及含义：TV异常复压闭锁元件为“1”TV异常后闭锁复压元件判据判别，闭锁保护动作；TV异常复压闭锁元件为“0”TV异常后复压元件满足动作条件，保护为过流保护。二、复压（记忆）过流保护逻辑框图见图1：发电机复压（记忆）过流保护作为发电机的后备保护，当用于自并励发电机的后备保护时，电流带记忆功能。复压（记忆）过流保护由复合电压元件、三相过流元件“与”构成，过流的记忆功能可投退。复压（记忆）过流保护配有两段各一时限，若保护出口跳分段或母联时，应不投入记忆功能。图1 复压(记忆)过流保护逻辑框图三、发电机复压过流保护整定：1、低电压元件整定：低电压元件为最小线电压，按躲过最低运行电压整定。1）对于汽轮发电机，动作电压可按下式整定： Uop=0.6Ugn2）对于水轮发电机，动作电压可按下式整定： Uop=0.7Ugn式中Ugn为发电机机端电压互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线三相短路的条件校验。Ksen=Uop/I(3)k.maxXt式中： I(3)k.max为主变高压侧母线金属性三相短路时的最大短路电流； 为变压器电抗，取。要求灵敏系数。低电压元件的灵敏系数不满足要求时，可在主变压器高压侧增设低电压元件。2、负序电压元件整定：负序电压元件应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般取：Uop.2 =（0.60.8）Ugn式中：Ugn为发电机机端电压互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。 Ksen=Uop/I(3)k.maxXt式中：式中：I(3)k.max为主变高压侧母线金属型三相短路的最大短路电流（二次值）；Xt为主变电抗，取Xt=Zt.要求灵敏系数Ksen1.5。3、过流元件整定计算：电流元件按躲过最大负荷电流整定，电流元件的动作电流按发电机额定负荷下可靠返回的条件整定：Iop=KrelIgn/Kr式中：为可靠系数，取1.31.5；为返回系数，取0.850.95；为发电机一次额定电流；为电流互感器变比。灵敏系数按主变压器高压侧母线两相短路的条件校验。 Ksen=I(2)k.min/Iop式中： I(2)k.min为主变高压侧母线两相短路时，流过保护的最小短路电流。要求灵敏系数。延时整定：保护延时：需要躲过振荡过程所需要的时间(一般为1.01.5s)，大于相邻元件主变保护的后备保护延时，小于发电机安全的允许时间。保护投入电流记忆功能时，过流元件启动后最大记忆时间为10s，保护最大延时应小于10s。记忆功能整定：投入电流记忆功能时，过流元件启动后会记忆10s时间，防止机端相间故障时随着电压下降过快，电流下降过快，使保护返回。若保护单独动作跳母联、分段等外部设备时应退出记忆功能，否则保护会扩大跳闸范围。保护分两段记忆功能可单独投退。四、WFB-820A系列微机发电机复合压启动的过电流保护整定实例 1、发电机参数表一厂、站名称热电厂机号#1、#2发电机额定容量158.8MVA型式QF-135-2-13.80.9(滞后)额定功率135MW功率因数0.85制造厂投产日期次暂态电抗xd”14%暂态电抗xd23%同步电抗xd 221%负序电抗x215%零序电抗x0 6.1%备注2、主变压器参数表二（#1、2主变）厂名*热电投产日期容量160MVA相数3相电压比242KV2*2.5%/13.8KV接线YN d11电流382/6694 A调压方式铜线无激磁调压型式SFP10160000/220制造厂*变压器有限责任公司阻抗电压13.8%备注Sn=160MVA Sb=100MVA3、网络等效阻抗图升压变压器电抗:X*1B =10Ud%*Sj/Se=13.31103/160000=0.0832；发电机电抗:X*U =(X,d%/100)(SjCOS/Pe)=17.64%1000.85/135=0.1111高厂变电抗:X*2B =10Ud%*Sj/Se=10.19103/20000=0.5095厂变低压侧至出线断路器之间有4根3240mm2长度为105米的铜芯电缆；其参数为：电缆线路电抗: X*L =XLSj/U2p=0.080.105100/46.32=0.0053X0*=0.35X*L =0.001855由于封闭母线尺寸较短,截面大,阻抗值太小,本工程忽略不计.对6KV出线段，本阻抗图只列出其中一回。 图2、大方式下正序网络等效阻抗图 图3、小方式下正序网络等效阻抗图3.1.运行小方式下,d1发生三相金属性短路电流：3.1.1.发电机1G供给短路电流：X*=0.1111+0.0832=0.1943；X*js=X*Se/Sj=0.1943158.8/100=0.308由X*js=0.308在短路电流运算曲线查得I*=3.4；发电机额定电流(基准电压为230KV)：I*j=Se/3Uf ,n=158.8/3230=0.399KAI(3)d1=I*jI*d=3.40.399=1.35KA3.1.2.运行大方式下,d1发生三相金属性短路电流：X*=(0.0165)/（0.1111+0.0832）=0.0152I(3)d.min=Ij/ X*=0.251/0.0152=16.51KA3.1.3.运行大方式下,d2发生三相金属性短路电流：X*=(0.0165+0.0832)/0.1111=0.05255I(3)d.min=Ij/ X*=4.18/0.05255=79.5KA4、 发电机复合电压过流保护整定计算发电机复合电压过流保护取机端、中性点电流，变比为8000/5A.4.1.电流继电器的整定计算电流继电器的动作电流应按躲过发电机额定电流整定:Iop=KrelIgn/Kr=1.34.153/0.85=6.35A式中：Krel为可靠系数，取1.31.5；Kr为返回系数，可取0.850.95；Ign为发电机额定电流二次值。电流继电器的灵敏系数校验Ksen=I(2)k.min/IopI(2)k.min=3I(3)k.min/2=31350/2=1169AKsen=1169242/6.3513.81600=21.2式中：I(2)k.min为主变高压侧母线两相金属性短路时流过保护的最小短路电流（二次值）.4.2.低电压保护元件取线电压，动作电压Uop可按下式整定:对于汽轮发电机：Uop=0.6Ugn=60V.式中：Ugn为发电机额定线电压（二次值）.灵敏系数应按主变高压侧母线三相短路的条件校验：Ksen=Uop/I(3)k.maxXtKsen=60/(16510242/13.81600)0.1331=60/24=2.51.2式中：I(3)k.max为主变高压侧母线金属型三相短路的最大短路电流（二次值）；Xt为主变电抗，取Xt=Zt.4.3.负序电压继电器的整定计算负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，一般可取：Uop.2=(0.060.08)Un=0.0857.74=4.62V。式中：Un为额定相电压二次值。灵敏系数按主变高压侧母线短路时，保护安装处的最小负序电压进行校验。计算得Ksen1.5。4.4. 时间元件整定按大于升压变后备保护的动作时限整定，本工程t=5s。 4.5. 复合电压过流保护I段：按躲过主变高压侧出口短路时流过的三相短路电流整定，即：46.35=25.5A。 t=10s。五、WFB-822A/R1(R2)装置保护定值 （许继）序号定值名称定值范围说明1额定电流Ie1.0A10.0A运行设备的额定负荷电流2接地类保护控制字组合控制字0：退出 1：投入3基波零序电压1.0V50.0V4基波电压延时0.1s100.0 s5零序一段动作电流0.03A10.0A零序（方向）过流保护6零序一段延时0.1s100.0 s7零序二段动作电流0.03A10.0A8零序二段延时0.1s100.0 s9零序闭锁电压1.0V50.0V零序过流一段、二段零序闭锁电压10转子一点高值0.5K50.0K11转子一点高值延时1.0s100.0 s12转子一点低值0.5K50.0K13转子一点低值延时1.0s100.0 s14两点接地延时1.0s100.0 s15接地位置变化120数值为百分比16过流类保护控制字组合控制字0：退出 1：投入17负序一段动作电流0.1A50.0A18负序二段动作电流0.1A50.0A19负序过流一段延时0.1s100.0 s20负序过流二段延时0.1s100.0 s21复压负序电压1.0V50.0V 4.62V22复压相间低电压0.0V100.0V 60V23过流一段动作电流0.1A50.0A 25.5V24过流一段延时0.1s100.0 s 10S25过流二段动作电流0.1A50.0A 6.35A26过流二段延时0.1s100.0 s 5S27过负荷常数K110028过负荷定时限电流0.1A50.0A29过负荷速动段电流0