300MW发电机-变压器组继电保护系统设计 庄严
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300MW发电机-变压器组继电保护系统设计
庄严
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华北电力大学科技学院毕业设计(论文)任务书所在院系 电力工程系 专业班号 电气07K7 学生姓名 庄 严 指导教师签名 审批人签字 毕业设计(论文)题目 300MW发电机-变压器组继电保护系统设计 2011年2 月21日一、毕业设计(论文)主要内容1依据毕业设计任务书所拟定的题目，查阅相关资料、整理总结、撰写文献综述、完成开题报告；2全面了解发电厂在电力系统中的地位及其作用；3全面了解继电保护系统对电力系统安全、稳定、经济运行所起的作用；4根据所给定的300MW发电机-变压器组及其所连接系统的必需的参数进行短路电流的计算；5根据短路计算结果再依次分别进行发电机、变压器的保护配置与整定计算；6翻译一篇外文科技文献。 二、基本要求1撰写的文献综述字数在2000以上，参考文献不少于15篇，其中应包含三篇左右的外文文献；2完成300MW发电机-变压器组继电保护系统设计的基础工作短路计算；3完成毕业设计主要内容中4、5所提出的设计要求； 4按规范格式撰写字数符合规定范围的毕业论文； 三、设计(论文)进度序号设计项目名称完成时间备注1查阅整理文献资料完成文献综述20113112完成开题报告20114154、5周生产实习3根据所给定的参数进行短路计算20114294完成300MW发变组的发电机部分的保护系统的配置与整定计算201151313、14周金工实习5完成300MW发变组的变压器部分的保护系统的配置与整定计算20116106撰写论文、整理并修改2011617设计(论文)完成时间：2011年 6 月 17 日四、参考资料及文献1 发电机、变压器保护工作组. 大机组继电保护调查报告.电力自动化设备, 19962 王维俭, 侯炳蕴. 大型机组继电保护理论基础. 第2版, 水电出版社, 19893 王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用. 中国电力出版社, 1996. 14 张举微型机继电保护原理M北京；中国水利水电出版社，20045 王慧芳，李阳春，赵舫，等发电厂短路电流及继电保护整定计算系统J继电器2000华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）华 北 电 力 大 学 科 技 学 院毕 业 设 计（论 文）附 件外 文 文 献 翻 译学 号： 071901010435 姓 名： 庄严 所在系别： 电力工程系 专业班级： 电气07K7班 指导教师： 刘宝志 原文标题： Electric power systems protective relays 2011年 6月 6日华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）电力系统继电保护3.10 失步条件，减负荷，以及重合闸 本节是由多个不同的主题，有些已对系统干扰产生重大影响的集合。3.10.1 不同步的条件 当发电机或发电机组运行系统与其他系统同步时，我们会发现有一个不稳定。在已运行的步骤一代应该分开的休息制，如果该系统是一起运行的的话，大的瞬时电压和电流将继续生产。失去一个比失去整个系统要好的多。当然我们希望尽量减少损失的负荷，但在同一时间，发电机保护也是最重要的。在一个同步的损失主要是回应继电器距离型继电器，它会侦测短暂波动，可能进入一个或多个行区。 图3.10.1显示了一个简单的线连接两台发电机系统。这可能是实际发电机或发电机的摆动起来（称为相关单位团体等值）。发电机将确定哪些是最好的摆动一起通过运行暂态稳定工作分析程序。特定组的成员通常取决于相对在故障定位方面的发电机。一致等价惯性系统等于个别系统惯性的总和。 请注意，摆动曲线将通过接近系统的电气中心。距离继电器特征可以检查，看看那里的摇摆曲线的轨迹将进入此行区，和更复杂的系统，继电器会作出回应。在更复杂的系统，数字计算机暂态稳定分析程序将在每个视在阻抗点解决方案。然后可以绘制这对继电器的RX图。这是可取的强制系统分离，允许在一个点一个合理的平衡之间的一代和负载。这项工作必须作为一项规划研究，包括部分的多种运行暂态稳定程序。某些继电器需要有外部受阻，其他继电器将需要有外的步跳闸补充。利用重合闸继电器将需要许多以外的同步条件阻止重合闸。因为这些特定规划成果研究中，很难一概而论。图3.10.2显示了一个阻止继电器的步骤。线路故障会突然出现在此行区，而短暂的挥杆将逐渐从一个侧面到其他区。摆动轨迹会先进入外环线，在以后的时间，然后将进入旅行区。在这个逻辑检测中，并阻止了跳闸，但对线路故障需人员排除。 在某些情况下距离继电器可能会响应稳定波动从该系统将不安装。这是不可取的，所以应该进行检查。图3.10.3显示了姆欧距离继电器，可能会看到一个短暂的摆动，虽然该系统是稳定的。这是特别容易如果发生大的线路阻抗相对于系统阻抗（弱传输连接两个强大的一代地区）。解决方案包括眼罩和透镜式的距离继电器。图3.10.4显示眼罩特点。图3.10.1。简单的系统和摆动的RX图曲线轨迹。 闭锁继电器失步欧姆距离继电器 摇摆曲线图3.10.2显示了一个闭锁继电器的步骤。 不稳定摇摆曲线 欧姆距离继电器 稳摇摆曲线 图3.10.3显示了姆欧距离继电器，可能会看到一个短暂的摆动，虽然该系统是稳定的。 不稳定摇摆曲线 稳定摇摆曲线图3.10.4。外部跳闸特点。 此保护理念是在传输级别分开使用该系统暂态稳定性研究，以确定分离应该发生。在此位置，我们将强制执行行程上了失步的条件。在其他地方，我们将阻止对出失步条件跳闸。3.10.2 低频减载继电器 如果超过负荷发电过剩发生时，系统频率会下降。由于这是一显示系统的严重问题，因为蒸汽涡轮机不能操作的持续低速度，负载脱落可能成为必要。 低压蒸汽涡轮叶片的振动，他们很容易兴奋共振频率在非额定频率。为避免损坏，操作必须严格管制，以轴速度相当于约60赫兹的频率范围较窄。图3.10.5显示压力振幅与频率和相对于振动周期数的失败。图3.10.6显示了典型的涡轮工作频率范围。 振幅 频率 频率 震动回旋失败图3.10.5。典型的涡轮叶片的振动频率和振幅频率时间图3.10.6显示了典型的涡轮工作频率范围。为了甩掉负荷，低频继电器经常使用。这通常被设置为摆脱块负荷在一定的频率。随着频率的下降，更多的负载脱落。一个简单的近似是的公式： 其中f是赫兹频率，f= 60赫兹，塔科克是加速扭矩，和H是系统惯性常数（发电机和惯性常数的总发电基地）单位。对于超载50和H = 5，这使： Hz/sec Hz类似的曲线绘制图3.10.7为几个不同的重载值。频率过载 时间图3.10.7。频率与时间为1与H = 5系统的各个重载。我们考虑在4块脱落的负荷超载了50的例子：前10，第二10（以上），第三（15）和第四（15）。首先，构建曲线超载10，为20过载（第一两座棚），超载35（前三个区块棚），以及50超载。在中继频率的第一个块（比如设置59.3与0.3秒的延迟赫兹）确保只在第一个块是为10超载棚。对于超载20，确保使第一个只有两个街区的车库。对于35超载，确保只在第一个3块脱落。按照这个过程中，适当的协调实现。3.10.3 重合闸断路器 重合闸继电器可用于架空输配电线路重合闸已被保护继电器跳闸断路器。重合闸的好处是显而易见的，尤其是因为故障大多是暂时的，不会再发生，如果电路后重新故障。高速重合闸是现代电力可靠性的组成部分系统。 对输电线路，重合闸必须要等到所有的断路器已经打开的地方。如果试验中继使用，可进行重合闸跳闸后立即完成。如果备份继电器清除故障，则可能需要的时间延迟，以确保所有码头已清除故障。三端线需要特殊考虑。另一项计划是监督与检查重合闸继电器死线。有时，同步检查继电器也使用。继电器，关于外的步程条件通常需要有重合闸受阻。 关于高速上机轴，特别是重合闸的影响近期关注发电机轴，已经增加。研究显示相当高的水平应力应用重合闸，尤其是进入一个严重的永久性故障。部分公用事业机构已拒绝对重合闸在发电厂线作为一个结果。该研究还显示，前10秒延迟重合闸，重合闸顺序（先关闭远端，然后重合闸后结束在发电机检查出现故障的存在），或选择性重合闸（使用高速重合闸仅少严重的故障，如相相和相地面，而不是3相或双相地面）有效减少轴疲劳。一个计划使用相间距离继电器测量故障严重程度，也有人建议。83.10 Out of Step Conditions, Load Shedding, and ReclosingThis section is a collection of several somewhat diverse topics that have significant impact on system disturbances.3.10.1 Out of step conditionsWhen a generator or group of generators runs out of step with the rest of the system, we have instability. The generation that has run out of step should be separated from the rest of the system since large transient voltages and currents will continue to be produced if the system is held together. It is better to lose a part of the system than to lose the whole system. Of course we desire to minimize the lost load, but at the same time, generator protection is also of the utmost importance. During a loss of synchronism the primary relays that will respond are distance-type relays, which will detect transient swings that may enter one or more trip zones.Figure 3.10.1 shows a simple system of two generators connected by a line. These may be actual generators or equivalents for groups of generators that swing together (called coherent units).Determining which generators will swing together is best done by running a transient stability analysis program. The members of a particular group will usually depend on the relative location of the fault with respect to the generators. The equivalent inertia of a group of coherent units is equal to the sum of the individual unit inertias.Note that the swing curve will pass close to the electrical center of the system. Distance relay characteristics can be checked to see where the locus of the swing curve will enter the trip zone, and on more complicated systems, which relays will respond. On more complicated systems, the digital computer transient stability analysis program will give the apparent impedance at each point of the solution. This can then be plotted on the R-X diagram of the relays. It is desirable to force the system to separate at a point that allows a reasonable balance between generation and load. This must be done as part of a planning study that includes multiple runs of the transient stability program. Certain relays will need to have out-of-step trips blocked, others will need to have out-of-step tripping added. Many relays that utilize reclosing will need the reclosing blocked on out-of-step conditions. Since these are results of a particular planning study, it is difficult to generalize. Figure 3.10.2 shows an out-of-step blocking relay. Line faults will suddenly appear in the trip zone, while a transient swing will gradually move from one side to the other. The swing locus will first enter the outer circle, then at a later time will enter the trip zone. The logic detects this, and blocks tripping for the swing, but trips for the line fault.In some cases distance relays may respond to stable swings from which the system would have recovered. This is undesirable, so it should be checked. Figure 3.10.3 shows a mho distance relay that may see a transient swing although the system is stable. This is particularly likely to happen if the line impedance is large compared to the system impedances (weak transmission connecting two strong generation areas). Solutions include blinders and the lens-type distance relays. Figure 3.10.4 shows the blinders characteristics.Figure 3.10.1. Simple system and locus of swing curve on R-X diagram.Figure 3.10.2. Characteristic of out-of-step blocking relay.Figure 3.10.3. Stable and unstable swings on distance relay characteristics.Figure 3.10.4. Out-of-step tripping characteristics. The protection philosophy is to separate the system at the transmission level by using transient stability studies to determine where separation should occur. At this position, we will enforce a trip on out-of-step conditions. At other places, we will block tripping on out-of-step conditions.3.10.2 Load shedding and under frequency relaysIf an excess of load over generation occurs, the system frequency will drop. Since this is an indication of serious system problems, and since steam turbines cannot operate on sustained low speeds, load shedding may become necessary.Low-pressure steam turbine blades have vibrational resonant frequencies that are easily excited at off-nominal frequencies. To avoid damage, operation must be closely regulated to shaft speeds corresponding to a narrow range of frequencies about 60 Hz. Figure 3.10.5 shows stress amplitudes versus frequency and versus the number of vibration cycles to failure. Figure 3.10.6 shows typical turbine off-frequency operation limits.Figure 3.10.5. Typical turbine blade vibrational amplitude versus frequency and versus time to failure. Figure 3.10.6. Typical turbine off-frequency operation limits, frequency in hertz and time in minutes.To shed load, under frequency relays are often used. These will typically be set to shed blocks of load at certain frequencies. As the frequency drops, more load is shed. A simple approximation is the equation:Where f is frequency in Hz, fo = 60 Hz, Tacc is the accelerating torque, and H is the system inertia constant (sum of generator inertial constants in per unit on total generation base). For a 50% overload and H = 5, this gives: Hz/sec HzSimilar curves are drawn in Figure 3.10.7 for several different overload values. Figure 3.10.7. Frequency versus time for various overloads for a system with H = 5.We consider an example of a 50% overload with shedding load in four blocks: first 10%, second 10% (more), third (15%), and fourth (15%). First, construct curves for 10% overload, for 20% overload (first two blocks shed), for 35% overload (first three blocks shed), and for 50% overload. At the relay frequency setting for the first block (say 59.3 Hz with a 0.3 second delay) make sure that only the first block is shed for the 10% overload. For the 20% overload, make sure that the first two blocks only are shed. For the 35% overload, make sure that only the first three blocks are shed. By following this process, proper coordination is achieved.3.10.3 Reclosing circuit breakersReclosing relays can be applied to overhead transmission and distribution lines to reclose breakers that have been tripped by protective relays. The advantages of reclosing are apparent, especially since most of the faults are temporary, and will not recur if the circuit is reclosed after a fault. High-speed reclosing is an integral part of the reliability of modern electric power systems.On transmission lines, reclosing must not take place until all the breakers have opened. If pilot relaying is used, the reclosing can be performed immediately after tripping is completed. If backup relays clear the fault, then a time delay may be needed to ensure that all terminals have cleared the fault. Three-terminal lines need special consideration. Another scheme is to supervise reclosing with a relay to check for a dead line. Sometimes synchronizing check relays are also used. Relays that trip on out-of-step conditions will usually need to have reclosing blocked.Recently concerns about the effects of high-speed reclosing on machine shafts, especially generator shafts, have been raised. Studies have shown quite high stress levels applied by reclosing, especially into a severe permanent fault. Some utilities have blocked reclosing on lines at generating plants as a result. The studies have also shown that a 10 second delay before reclosing, sequential reclosing (first close remote end, then reclose at generator end after checking for presence of a fault), or selective reclosing (use high-speed reclosing only for less severe faults such as phase-phase and phase-ground, but not three phase or double phase-ground) are effective at reducing the shaft fatigue. A scheme that uses phase distance relays to measure fault severity has also been suggested.华北电力大学科技学院毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 学生姓名： 庄严 班级： 电气07K7班 所在系别：电力工程系 所在专业：电气工程及其自动化 设计（论文）题目：300MW发电机-变压器组继电保护系统设计指导教师： 刘宝志 2011年3月11日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附）二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 这个课题主要研究或解决的问题：300MW发电机-变压器组继电保护系统设计，继电保护系统对电力系统安全、稳定、经济运行所起的作用。 拟采用的研究手段：根据所给定的300MW发电机-变压器组及其所连接系统的必需的参数进行短路电流的计算。包括发电机变压器元件参数：额定容量，额定电压，短路电流；变压器参数：额定容量，电压比，短路电流，建立正序等值阻抗网络，再依次分别进行发电机、变压器的整定计算，为发电机-变压器组配置保护。三、指导教师意见：1 对“文献综述”的评语： 2对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：指导教师： 年 月 日300MW发电机-变压器组继电保护系统设计文献综述前言：随着电力系统电压等级的不断提高，大型发电机-变压器已成为电力系统的主力机组，其运行状况的好坏将直接影响到电力系统的稳定运行1。为了保证大型发电机、变压器的安全稳定运行，必须配置可靠性高、动作速度快、性能完善的继电保护设备。下面就发电机变压器组保护的速动性、灵敏性等性能加以分析。一、发电机变压器组保护的速动性：保护的速动性对大机组的自身安全及系统的稳定至关重要，考虑大机组保护速动性问题的原则应是“在保证可靠性的前提下力争满足速动性”2。保护装置质量及抗干扰与速动性的问题：大机组大量使用静态保护装置，由于装置结构复杂，电子元件的使用量大，发生故障的可能性不容忽视，且易受干扰，处理不好制约保护的动作速度。实践中由于各种干扰信号和一、二次系统的暂态特性及选择性要求的制约，不能片面的追求保护的动作速度，只能根据系统的情况因地制宜，以免保护的误动3。二、发电机变压器组保护的灵敏性：发电机保护：由于技术与材料的进步，现代设计的发电机组，其故障发生的几率大为减少。但是如果一旦发生，则其可能引起的灾害将较其他电力设备的故障更为严重，甚至会带来长期性的停机损失，尤其是大容量的机组4。因此，一旦发觉发电机组有异常情况时，就得尽快将其与故障隔离。发电机故障一般不会破坏系统的稳定运行。如果系统的旋转备用不足，大容量电机的跳闸会导致系统频率下降，低频减载装置自动切除部分负荷。发电机故障时断路跳闸只能切断有系统供给的故障电流，灭磁开头的跳闸并不能立即使转子电流降为零，所以保护快速动作的效果受到限制5。发电机是系统中最重要最昂贵的设备。定子导线嵌于铁芯槽内。同槽之间发生短路必损坏铁芯，损失重大。提高差动保护的灵敏度，减小死区，应是追求的目标。变压器保护：唯有接有超高压系统的变压器在其高压引线上的故障才可能对系统的暂态稳定性构成威胁。对这种故障的变压器差动速断保护一定能快速灵敏的动作6。长期以来变压器差动保护以低压引线上的故障作为校验灵敏性度的依据，这是十分错误的。变压器内部故障主要是匝间短路。三、发电机变压器组保护的双重化：根据“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则第2.11条款规定：“保护的双重化的配置是防止保护拒动，同时减少一次设备因为保护装置异常、进修等而停运的有效措施，但保护双重化配置也造成了保护误动的几率7。因此在考虑保护双重化配置时，应选用安全性高的继电保护装置，并遵循相互独立的原则。”从该条款的内容来看，实施双重化配置的目的：一是在设备设备发生故障时，防止因保护装置拒动而给故障设备造成进一步的损害;二是在保护装置故障、异常或检修时，避免因缺少缺少保护而导致一次设备不必要的停运8。从经济角度说，前者保护设备的完备性，降低设备损坏而导致的直接经济损失；后者主要保证发电设备运行的连续性，提高电厂的经济效益。发电机保护：发电机保护如果拒动，没有任何相邻设备的保护可以起到后备作用。每套微机发电机保护都包含主保护和后备保护9。一旦退出或拒动就丧失全部功能。因此大型发电机的保护宜双重化10。实现保护双重化的原则应当是：为防止拒动的双重化应按“或”门输出其跳闸命令：为防误动的双重化应按“或”门输出其闭锁命令11。大型水力电机有多种原理的差动保护，同时采用不同原理的差动保护不是为了起到后备作用。一种差动保护只要能反应其他差动保护都不能反应的故障就应当被采用。反之，一种差动保护虽然能较其他任何一种差动保护能反应更多的故障12。但如果他反应的故障已被其他几种保护联合起来的功能所覆盖，就没有必要再采用。现在故障有后备保护切除的情况是很少的，所以后备保护不需要双重化的。当每套保护都包含了主保护和后备保护时，后备保护也随着双重化了。变压器保护：变压器有差动保护和电流保护。长期以来认为后者是前者的后备。机械型保护时代两者是由不同的硬件实现的，而且那是两者的启动电流基本相等，因此后者是可以对前者起后备保护作用的13。所以在同一CPU的程序中过电流保护是不能退作为差动保护的后备的。过电流保护的作用是在外部短路时防止长时间流过短路电流烧损变压器。 由于一套微机变压器保护包含了差动保护和过流保护，在装置调试时或装置装置拒动便没有保护所以现在主张变压器保护实现双重化14。实现保护双重化的原则应当是：为防止拒动的双重化应按“或”门输出其跳闸命令：为防误动的双重化应按“或”门输出其闭锁命令15。结束语：大机组的保护的速动性、灵敏性、双重化对电网的稳定和机组的安全至关重要，随着电力系统的发展和机组单机容量的增大，在保护速动性方面出现问题也会更多，对保护速动性的要求也会更高，但新的保护方式及新型保护装置也将不断出现，只有不断的分析、探讨、总结才能及时消除隐患，确保其安全运行15。总结了目前机组保护配置存在的难题，我觉得，大机组实现灵敏性、双重化、速动性需要继电保护的运行、设计和研究人员解放思想、开拓思路、多做实验，以系统的观点解决和协调保护产品的设计和应用的问题。参考文献：1发电机、变压器保护工作组. 大机组继电保护调查报告.电力自动化设备, 19962王维俭, 侯炳蕴. 大型机组继电保护理论基础. 第2版, 水电出版社, 1989. 93王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用. 中国电力出版社, 1996. 14Basilesco J. Taylor J, Report on Methods for Earthing of Generator Step-up Transformer and Generator Winding Neutrals as Pr act iced Throughout the World. CIGRE,Electra , 19885王维俭, 刘俊宏等. 三峡发电机组中性点接地方式分析.中国三峡建设, 19966 吴轶群,吴金辉.大型机组继电保护方案配置的探讨J.广东水利电,20067 吴笃贵, 杨恢宏. 发电机变压器组保护双重化配置方案的再讨论 J . 电气应用, 20008 杨莉.百万千瓦级机组发电机变压器组继电保护配置探讨J.电力自动化设备,20069 张举微型机继电保护原理M北京；中国水利水电出版社，200410 DGT 801数字式发电机变压器保护技术说明书南京：国电南京自动化股份有限公司，200311 蔡泽祥。刘桂喜孔华东，等发电厂继电保护可视化整定计算与定值管理系统J继电器200012 王慧芳，李阳春，赵舫，等发电厂短路电流及继电保护整定计算系统J继电器200013 Basilesco J. Taylor J, Report on Methods for Earthing of Generator Step-up Transformer and Generator Winding Neutrals as Pr act iced Throughout the World. CIGRE,Electra , 198814 Kang Y， Lavers J D Transient anaysis of electric power systems： reformulation and theoretical basisJ IEEE Transaction on Power Systems，199615 Liu Shi ming, YIN Xiang gen, Chen De shu. The analysis of generator lose-of-execitation and its criterion J . Journal of Hua zhong University of Science & Technology, 1999毕 业 设 计(论文)题 目 300MW发电机-变压器组继电保护系统设计系 别电力工程系专业班级电气工程及其自动化专业07K7班学生姓名庄严指导教师刘宝志二一一年六月II华北电力大学科技学院毕业设计（论文）300MW发电机-变压器组继电保护系统设计摘要继电保护整定计算是继电保护工作的一项重要内容。电力系统继电保护的整定计算与配置直接影响电力系统的安全运行。本文主要任务是300MW发电机-变压器组继电保护系统设计，设计内容包括：电气参数的计算，短路电流的计算，发电机保护和变压器保护的整定计算。本文制定出了反应发电机相间短路，定子接地短路，发电机失磁，匝间短路；变压器匝间短路，相间短路，零序短路，过电流，过电压等故障的保护配置方案。通过对所配置的继电保护进行整定计算和校验，论证继电保护的正确性。关键字：继电保护，保护配置，整定计算300MW GENERATOR-TRANSFORMER GROUP RELAY PROTECTION SYSTEM DESIGNAbstractProtection relay setting calculation is an important part of the work. Power system protection setting calculation and configuration directly affect the safe operation of power systems. This main task is to 300MW generator - transformer unit relay system design, design elements include: the calculation of electrical parameters, short-circuit current calculations, generator protection and transformer protection setting calculation. This worked out a response generator phase short circuit, stator ground fault, generator loss of field, inter-turn short circuit; transformer inter-turn short circuit, phase short circuit, the zero-sequence short-circuit, over current, over voltage fault protection configuration. Through the relay configured for setting calculation and verification, proof of the correctness of the relay.Keywords: Protection relay, protection configuration, setting calculation目录摘要IAbstractII0 绪论10.1课题背景10.2发电机变压器组保护的配置方案10.3 本文主要内容11 元件参数计算31.1 系统参数31.2 1#发电机，2#发电机参数计算31.3 1#主变，2#主变参数计算32 短路电流计算42.1 最大方式下主变高压侧三相短路电流42.2 最大方式下发电机出口三相短路电流42.3 最小方式下主变高压侧三相短路42.4 最小方式下发电机出口三相短路电流43 发电机保护方案配置和整定计算分析53.1 发电机比率制动纵差动保护53.1.1 保护原理53.1.2 整定内容53.2 发电机三次谐波式高灵敏100%定子接地保护73.2.1 保护原理73.2.2整定内容73.3 发电机过电压保护73.3.1 保护原理73.3.2 整定内容73.4 发电机阻抗型失磁保护73.4.1 保护原理73.4.2 整定内容83.5 发电机过激磁保护83.5.1 保护原理83.5.2 整定内容93.6 发电机负序反时限过流保护93.6.1 保护原理93.6.2 整定内容93.7 发电机叠加直流式转子一点接地保护103.7.1 保护原理103.7.2 整定内容113.8 发电机谐波序电压式转子两点接地保护113.8.1 保护原理113.8.2整定内容113.9 发电机谐波比率制动式高灵敏匝间短路保护113.9.1 保护原理113.9.2 整定内容123.10 发电机误上电保护123.10.1 保护原理123.10.2 整定内容124 变压器保护方案配置和整定计算分析144.1 变压器纵差保护144.1.2 保护原理144.1.2 整定内容144.2 变压器分侧差动保护154.2.1 保护原理154.2.2 整定内容154.3 主变零序保护164.3.1 保护原理164.3.2 整定内容164.4 压力保护164.5 主变瓦斯保护164.6 主变低阻抗保护174.6.1 保护原理174.6.2 整定内容174.7 主变通风全停185结论19参考文献20附录一：发变组微机保护定值单21附录二：主接线图26附录三：参数27致谢28IV0 绪论0.1 课题背景发电机和变压器保护装置的类型经历了由机电型、整流型、晶体管型、集成电路型至微机型的发展过程。对于大型发电机变压器组，因为要求其性能优良，功能齐全且安全可靠，前三种类型的保护从总体上说因技术老化而难负重任，国内已不在使用。目前使用的主要代表现代技术的微机型发电机变压器组成套保护装置。0.2 发电机变压器组保护的配置方案发电机变压器组结构复杂，需要装设多达几十种功能的保护，并要求这些保护既有明确的职责范围，又能相互配合。目前，国内外已提出各种不同的保护功能的配置方案，它们普遍遵守下列规则：（1） 各项保护功能配置完备，以确保能反应各种故障和不正常运行状态。（2） 选用的保护原理应性能优良，有成熟的运行经验，满足技术要求。（3） 整套发电机变压器组保护系统要求实现完全的双重化，以确保保护不拒动的可靠性。（4） 组屏合理（5） 保护系统应尽可能结构简单，具备友好的人机界面和合理的通信组网功能，各项保护功能投退和整定操作清晰便捷。（6） 保护出口设计合理，配置灵活，以满足紧急状态下不同的动作要求和允许根据实际运行条件方便的进行。本文配置的保护有:发电机比率制动纵差动保护发电机三次谐波式高灵敏100%定子接地保护发电机过电压保护发电机阻抗型失磁保护发电机过激磁保护发电机负序反时限过流保护发电机叠加直流式转子一点接地保护发电机谐波序电压式转子两点接地保护发电机谐波比率制动式高灵敏匝间短路保护发电机误上电保护变压器纵差保护变压器分侧差动保护主变零序保护压力保护主变瓦斯保护主变低阻抗保护主变通风全停0.3 本文主要内容 本文的主要内容是300MW发电机-变压器组继电保护系统设计，根据所给定的300MW发电机-变压器组及其所连接的必需的参数进行短路电流的计算，并根据短路计算结果依次进行发电机、变压器的保护配置与整定计算。 1 元件参数计算1.1 系统参数： 最大运行方式： 最小运行方式：（基准电流）1.2 1#发电机，2#发电机参数计算： 额定容量：300 MVA 额定电压：20 =0.1856 =100MVA （基准电流） (额定电流)1.3 1#主变，2#主变参数计算：型号：SFp10-370000/220 额定容量：370MVA 电压比：242/20 接线方式：YNd11 取=100MVA=0.0384=0.0384 二次侧电流等值阻抗图如下：0.025( 大)0.038(小)0.03840.03840.05260.05262 短路电流计算2.1 最大方式下主变高压侧三相短路电流： 发电机提供的电流：222.89=63.58系统提供的短路电流：400.251=10.04总电流：2.2 最大方式下发电机出口三相短路电流： =0.0526+0.0384+0.0384=0.1294 =19.0114+7.7280=26.7394 发电机提供的电流：26.73942.89=77.28系统提供的短路电流：400.251=10.04总电流：2.3 最小方式下主变高压侧三相短路： 发电机提供的电流：222.89=63.58系统提供的短路电流：26.31580.251=6.6053总电流：2.4 最小方式下发电机出口三相短路电流： 发电机提供的电流：26.73942.89=77.28系统提供的短路电流：26.31580.251=6.6053总电流：3 发电机保护方案配置和整定计算分析3.1 发电机比率制动纵差动保护3.1.1 保护原理发电机纵差保护是电流纵差动保护的简称，在定子绕组和引出线的相间短路故障时保护发电机，是发电机的主保护之一，它瞬时动作于机组全停。差动继电器采用比率制动原理构成。比率制动原理是传统保护原理在数字保护上的改进,它由二部分组成:无制动部分和比率制动部分,它具有较高的灵敏度和抗 TA 饱和的能力。保护使用小波算法和神经元算法来达到快速安全可靠的目的。其原理如下:动作方程是: (3-1) (3-2)其中 : 曲线的拐点电流 ：曲线的启动电流 :曲线的斜率为了防止CT断线差动误动，任意一相电流互感器断线，均能闭锁差动保护动作。CT断线设置选择能报停，应发出“CT断线”信号。发电机出口采用循环闭锁方式，瞬时动作与全停。3.1.1.2 输入模拟量发电机机端电流 发电机中性点电流 正方向以流入发电机为参考正方向。3.1.1.3 保护动作逻辑单相差动方式 发电机差动可采用单相差动方式,即任一相差动保护动作即出口跳闸。这种方式一般另外配有 TA 断线检测功能。在 TA 断线时瞬时闭锁差动保护，且延时发 TA 断线信号。3.1.2 整定内容3.1.2.1 比例制动系数K(依据电力行业标准计算）按最大外部短路电流下保护不误动为条件，计算最大制动条件式一：最大不平衡电流： （3-3）式二：最大动作电流： （3-4）式三： （3-5）可靠系数，取1.31.5 非周期分量系数，取1.52.0互感器同型系数，取0.5 互感器比例误差系数，取0.1根据上述三式算出K=0.15.可确保在最大外部短路时差动保护不误动，但考虑到瞬时特性歧变的影响，是以提高制动系数值。取K=0.4（按厂家说明书要求，一般K=0.30.5）按以上原则整定的比例制动特性，当发电机端两相金属性短路时，差动误动的灵敏度一定满足的要求，不必进行校验。3.1.2.2 启动电流公式： （3-6）可靠系数，取1.5 发电机额定电流实际可取 ， （3-7）此处取 （3-8）=0.34.7710002400=0.5963 取=0.63.1.2.3 制动特性的拐点电流 （3-9） =(0.81.0) 4770/2400=1.591.9875取=1.83.1.2.4 负序电压按躲过发电机可能出现最大不平衡负序电压整定，一般取： (3-10)=(0.060.08) 20000=12001600-发电机额定电压，取=14003.1.2.5 CT断线闭锁电流定值. 按厂家说明书要求，单位：倍 （3-11）取=0.64倍。3.1.2.6 差动速断倍数（按厂家说明书要求，单位：倍，一般38倍） （3-12） =(84770)/12000=3.18n-一般取38倍的发电机额定电流，此处取8.取=3.2倍。3.1.2.7 发电机二次额定电流 (3-13)=4770/2400=1.9875取=1.99。3.1.2.8 按照电力行业标准要求具有制动特性的差动保护灵敏度自然满足要求，可以不必校核。3.2 发电机三次谐波式高灵敏100%定子接地保护3.2.1 保护原理发电机定子绕组单相接地，是发电机发生最多的故障。特别是水内冷式发电机，定子绕组冷却水回路堵塞或漏水，均可能致使绕组绝缘劣化进而引起接地。为了发电机安全运行，应设置定子接地保护。保护反映发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位。保护具有较高的基波分量滤除功能。机端三次谐波电压取自发电机机端 TV 的开口绕组,中性点三次谐波电压取自发电机中性点 TV(或配电变压器 )或消弧线圈。该保护有虚拟电位法和常规算法动作判据二种,在使用时可自动检测发电机机端和中性点三次谐波电压的大小和相位,并且自动整定该保护的动作量,使保护处于最佳工作状态。出口方式:可发信或跳闸。3.2.2整定内容3.2.2.1 零序电压为了提高保护的灵敏度，减少保护的死区，推荐值510，取=10.3.2.2.2 动作时间T。因行业标准没有推荐值，考虑其重要性，取T=2S.3.2.2.3 、的整定（按厂家说明书） 、的整定即动作电压的调整，装置可根据实际应用的发电机谐波三次电压大小和相位自动整定动作量，使之在正常时最小。3.2.2.4 的整定（按厂家说明书） 的整定即制动电压的调整，装置可根据实际应用的发电机要求的灵敏度大小半自动整定制动量，使之达到所需要的灵敏度。灵敏度的选择应和机组情况相匹配，一般汽轮机组为320。3.2.2.5 动作时间。保护的延时动作时间，一般取19秒。这里取=8秒。3.3 发电机过电压保护。3.3.1 保护原理 保护反映发电机机端电压大小。出口方式 ：可发信或跳闸3.3.2 整定内容依据电力行业标准计算方法及原河北省电力公司文件冀电调【2003】32号文件，对于200MW及以上汽轮机组，=1.3100=130动作延时=0.5秒。3.4 发电机阻抗型失磁保护3.4.1 保护原理当低阻抗元件及转子低电压元件同时动作时，即判断出发动机失磁。发动机失磁后，机端低电压元件必须动作，经延时作用于切换厂用电。如果发动机失磁后系统低电压元件也动作，则经过延时作用于切除发动机。当机端TV断线时，将失磁保护闭锁。对阻抗型失磁保护的整定主要是确定低阻抗元件、系统低电压元件、机端低电压元件、转子低电压元件及时间元件的整定值。3.4.2 整定内容3.4.2.1 低阻抗元件。当按静稳边界阻抗圆来整定时，其圆心坐标为：纵坐标：-j(0.5Xd+1.2Xd)/2=-j(0.50.05568+1.20.1856)/2=-j0.251横坐标：0圆半径：r=(1.2Xd-0.5Xd)/2=（1.20.1856-0.50.05568）/2=0.195其中 (3-14)=0.1856300/1001=0.05568Xd、Xd发电机同步电抗和瞬时电抗的标幺值当按圆点的下抛圆进行整定时，其圆心坐标为0,-j0.6Xd,即0,-j0.112,圆半径为R=0.6Xd，即R=0.112。3.4.2.2 系统低电压元件 按发电机失磁运行不破坏系统稳定性整定取值，通常=85903.4.2.3 机端低电压元件机端低电压元件的动作值，应按照以下条件来整定：躲过发电机强励磁启动电压及不破坏厂用电系统的安全，一般=85。3.4.2.4 动作延时当低阻抗元件按静稳边界圆来整定时，保护出口动作延时可取1.5秒。当低阻抗元件按下抛阻抗圆来整定时，各动作延时不应超过1秒（通常取0.8秒）。3.5 发电机过激磁保护3.5.1 保护原理发电机会由于电压升高或者频率降低而出现过励磁。发电机的过励磁能力比变压器的能力要低一些,因此发变组保护的过励磁特性一般应按发电机的特性整定。本保护采用U/F原理，并低受电压闭锁，该保护由定时限和反时限构成，其中定时限部分动作于解列，反时限部分动作于解列灭磁。因缺乏发电机数据本次计算未对过激磁保护的反时限部分进行整定，采用两个定时限定值分别以不同时限，低定值保护动作于信号，高定值保护也动作于信号（跳闸压板暂不投入）。3.5.2 整定内容3.5.2.1 定时限低定值（参考电力行业标准及原河北省电力公司文件冀电调200332号文件）低定值N1=1.2。3.5.2.2 低定值动作延时T1=10秒。3.5.2.3 定时限高定值（参考电力行业标准）高定值N2=1.3。3.5.2.4高定值动作延时T2=2秒。3.6 发电机负序反时限过流保护3.6.1 保护原理保护反映发电机定子的负序电流大小，保护发电机转子以防表面过热。保护由二部分组成：负序定时限过负荷和负序反时限过流。电流取自发电机中性点(或机端)TA 三相电流。反时限曲线特性由三部分组成：a)上限定时限；b)反时限；c)下限定时限。当发电机负序电流大于上限整定值时，则按上限定时限动作；如果负序电流超过下限整定值，但不足以使反时限部分动作时，则按下限定时限动作；负序电流在此之间则按反时限规律动作。负序反时限特性能真实地模拟转子的热积累过程，并能模拟散热，即发电机发热后若负序电流消失，热积累并不立即消失，而是慢慢地散热消失，如此时负序电流再次增大，则上一次的热积累将成为该次的初值。反时限动作方程：其中： -发电机负序电流标么值 -发电机发热同时的散热效应 -发电机的 A 值 出口方式：可发信或跳闸。3.6.2 整定内容3.6.2.1 定时限负序过电流整定（依据电力行业标准计算方法） (3-15)=1.20.074770/0.952400=0.176可靠系数，取1.2 返回系数，取0.95-发电机长期允许负序电流标幺值，一般取0.080.1Ie，参考整定计算取0.09Ie。取动作值：I=0.183.6.22 定时限负序过负荷动作时间（按厂家说明书） 保护延时躲过后备保护的最大延时动作于信号。 T=9秒3.6.2.3 热值系数A，散热系数（按厂家说明书） 查参数A=8，参考厂家说明书 (3-16)-发电机长期允许负序电流，参考整定计算取0.007Ie。3.6.2.4 反时限过流启动电流定值（依据电力行业标准计算方法）通常由保护提供的最大延时决定，一般最大延时为1000秒，据此决定保护下限动作电流值为： =0.2258 (3-17)-发电机长期允许负序电流，参考整定计算取0.09Ie, 取=0.263.6.2.5 长延时动作时间T=1000秒，为了保护主设备，不用极限值，取T=700秒。3.6.2.6 反时限负序电流上限定值（依据电力行业标准计算方法） (3-18)=47701.3/(0.1856+0.359+20.269)2400=2.39 取=2.4、发电机次暂态电抗及负序标幺值（近似认为负序等于正序）主变压器电抗标幺值饱和系数，此处为未饱和值，所以不乘饱和系数可靠系数，取1.33.6.2.7 反时限上限动作时间（依据电力行业标准计算方法）*为负序上限以发电机额定电流为基准的标幺值 (3-19) (3-20)取T=5.5秒3.7 发电机叠加直流式转子一点接地保护3.7.1 保护原理采用新型的叠加直流方法。叠加源电压为50 ，内阻大于50。利用微机智能化测量克服了传统保护中绕组正负极灵敏度不均匀的缺点，能准确计算出转子对地的绝缘电阻值，范围可达200，转子分布电容对测量无影响，电机起动过程中转子无电压时保护并不失去作用。保护引入转子负极与大轴接地线。3.7.2 整定内容接地故障发信定值整定范围为1100，现整定为10保护动作延时整定范围为1S10S，现整定为5S3.8 发电机谐波序电压式转子两点接地保护3.8.1 保护原理反映定子电压中二次谐波的“正序”分量，此分量是由转子绕组不对称匝间短路时含二次谐波的磁场以同步转速正向旋转而在定子绕组中生成，保护受一点接地保护闭锁，发生一点接地时保护自动投入。保护引入机端三相电压。3.8.2 整定内容3.8.2.1 二次谐波电压动作值二次谐波电压动作值（整定范围010V） (3-21) 取 =8 为额定负荷下二次谐波电压实测值 为可靠系数 可取2.533.8.2.2 保护动作延时的整定 保护动作延时（整定范围0.1S2S），为增加可靠性而设。取=1S3.9 发电机谐波比率制动式高灵敏匝间短路保护3.9.1 保护原理反映发电机纵向零序电压的基波分量，“零序”电压取自机端专用电压互感器的开口三角 形绕组，此互感器必须是三相五柱式或三个单相式，其中性点与发电机中性点通过高压电缆相联。“零序”电压中三次谐波不平衡量由数字傅氏滤波器滤除。为准确、灵敏反应内部匝间故障，同时防止外部短路时保护误动，本方案以纵向“零序”电压中三次谐波特征量的变化来区分内部和外部故障。为防止专用电压互感器断线时保护误动作，本方案采用可靠的电压平衡继电器作为互感器断线闭锁环节。本保护能在一定负荷下反应双 Y 接线的定子绕组分支开焊故障。保护分为两段：段为次灵敏段，动作值必须躲过任何外部故障时可能出现的基波不平衡量，保护瞬时出口。段为灵敏段，动作值可靠躲过正常运行时出现的最大基波不平衡量，并利用“零序”电压中三次谐波不平衡量的变化来进行制动，保护可带0.1s0.5s延时出口以保证可靠性。3.9.2 整定内容3.9.2.1 一次灵敏段基波零序电压分量定值（整定范围110）动作值按躲过任何外部故障时可能出现的最大基波不平衡量整定， (3-22)可靠系数，可取22.5待实测取得外部故障出现的最大基波不平衡量最后整定精确值，此处暂取6V。3.9.2.2 灵敏段基波零序电压分量定值（整定范围0.15）动作值按可靠躲过正常运行时可能出现的最大基波不平衡量整定， (3-23)可靠系数，可取1.52待实测取得出现的最大基波不平衡量最后整定精确值，此处暂取3。3.9.2.3 额定负荷下零序电压三次谐波不平衡量定值（整定范围110）待实测后整定精确值，此处暂取4（一般取25）。3.9.2.4 灵敏段三次谐波增量制动系数（整定范围00.9）由经验决定，一般取0.40.5，此处取0.4。3.9.2.5 灵敏段延时（整定范围01秒）为增加此段可靠性而设，一般取0.150.2，此处取0.2秒。3.9.2.6 压差（参考厂家说明书）=8（厂家建议取710）3.9.2.7 负序功率方向控制字P2F负序功率的方向指向机内。3.10 发电机误上电保护3.10.1 保护原理 误上电保护动作于解列。保护功能可以有装置判断发电机并网后自动退出，同时也可以由压板控制投退。3.10.2 整定内容3.10.2.1 电流定值定值应为误上电时最小电流的50%。或者以误上电电流长期存在不损伤发电机为条件。一般发电机负序电流长期允许为（35）% ,发电机负序电流长期允许为7%，此处误上电电流取10%： =0.14770/2400=0.19875取=0.2。3.10.2.2 负序电流定值（依据厂家说明书计算方法）按负序反时限启动电流整定，取=0.35。3.10.2.3 正向阻抗定值（依据厂家说明书计算方法） (3-24)=1.2(0.025-0.142-0.18566)=-0.3631 取=-0.36 其中：=1.2 是系统阻抗 是变压器阻抗 是发电机次暂态阻抗3.10.2.4 反向阻抗定值（依据厂家说明书计算方法） (3-25)=1.2（0.142+0.1856）=0.39 取=0.4其中：=1.2 是变压器阻抗 是发电机次暂态阻抗3.10.2.5 延时（依据厂家说明书取值）应按躲过断路器三相动作不同期来整定，取=1秒3.10.2.6 延时当发电机误上电时，为确保误上电保护能可靠动作，Ts为时间裕度，一般可取35秒取=4秒。3.10.2.7 延时阻抗元件在震荡时返回条件整定，考虑最长振荡周期1.5秒，取=1.5秒。3.10.2.8 延时应按阻抗判据在震荡时误返回的条件来整定，取=1秒。3.10.2.9 延时启动失灵延时时间，应按躲过三相动作不同期来整定，取=1秒。4 变压器保护方案配置和整定计算分析4.1 变压器纵差保护4.1.2 保护原理保护采用三侧比率动原理(另有二次谐波电流制动原理和波形对称原理可选择)。比率制动原理是传统保护原理在数字保护上的改进，它由二部分组成：无制动部分和比率制动部分，它具有较高的灵敏度和抗TA饱和的能力。对于 Y/变压器，各侧TA均可采用Y接线，差动的相位调整可由软件完成。任一相差动保护动作即出口跳闸，这种方式另外配有TA断线检测功能，在TA断线时瞬时闭锁差动保护，且延时发TA断线信号。4.1.2 整定内容4.1.2.1 比例制动系数按厂家说明书提供，一般K=0.30.5，参考发电机整定计算取值，取K=0.5。4.1.2.2 二次谐波制动比按厂家说明书提供，一般=0.120.24，参考发电机整定计算取值0.150.2，取=0.2。4.1.2.3 启动电流参照电力行业标准推荐取值,取0.52.0，此处取1.54.1.2.4 制动特性的拐点电流一般取值为4.06.0A，此处取5.04.1.2.5 CT断线解闭锁电流定值（单位：倍）一般=0.82.0倍取=1倍。4.1.2.6 差动速断倍数 (按照电力行业标准推荐取值(单位：倍)对220-500变压器电流差动速断是纵差保护的一个辅助保护，当内部故障电流很大时，防止由于电流互感器饱和引起纵差保护延时动作，差动电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定。当变压器差电流大于该定值时，无论制动量多大，差动均动作，单位 (倍)。它是以变压器的额定电流为基准的。标准中说明：系统电抗越大，变压器容量越大，倍数越小。一般 =38(倍)，这里取5倍。 灵敏度满足要求。4.1.2.7 变压器二次额定电流 (4-1)=6500/2400=2.708取=2.7。4.1.2.8 差动速断元件整定变压器电流差动速断是纵差保护的一个辅助保护。由于变压器差动保护中设置有涌流判别元件，因此，其受电流波形畸变及电流中谐波的影响很大。当内部故障电流很大时，差动TA可能饱和，从而使差流中含有大量谐波分量，并使差流波形发生畸变，可能导致差动保护拒动或延缓动作。差动速断元件只反应差流的有效值，不受差流中的谐波及波形畸变的影响。差动速断元件的整定应按躲过变压器励磁涌流来整定。通常为 (4-2)=52.7=13.5 其中，差动速断元件的整定电流；K表示涌流倍数的一个正值系数，一般取48； 变压器基准侧的额定电流（差动TA二次值）4.2 变压器分侧差动保护4.2.1 保护原理 分侧差动保护是将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，在各绕组的两端装设电流互感器，实现差动保护。这种分侧差动保护，如同发电机定子绕组差动保护一样，无须考虑绕组的励磁涌流、过励磁、调压等的影响。两侧电流互感器取相同变比并按星形接线。分侧差动保护接线简单、可靠，对相间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路无保护作用。分侧差动保护应由比率制动式或标积制动式差动继电器构成，其动作特性曲线为折线型，整定计算原则同发电机纵差保护。4.2.2 整定内容4.2.2.1 最小动作电流Iop.min的计算或 (4-3)=1.520.0365002400=0.24 式中：可靠系数，取1.5；在变压器额定电流下，差动回路中的不平衡电流实测值。 可取，一般宜取,为变压器额定电流。4.2.2.2 起始制动电流的整定 (4-4) =(0.81.0) 6500/2400=2.1672.708取2.5 4.2.2.3 动作特性折线斜率S的整定。首先计算最大制动系数，即 (4-5) =1.51.50.10.5=0.1125 式中：可靠系数，取1.5；非周期分量系数，TP级电流互感器取1.0，P级电流互感器取1.52.0；电流互感器比误差，取0.1；同型系数，取0.5。 可选用S0.20.3。4.2.2.4 灵敏度校验按最小运行方式下变压器绕组引出端两相金属性短路，灵敏系数Ksen2，经校验，灵敏度符合要求。4.3 主变零序保护4.3.1 保护原理由零序电流、间隙零序过流和零序过电压构成。间隙零序过流或零序过电压保护延时T0动作于解列，零序过流分为两段，零序段，段过流T1动作于解列。零序段，段过流延时动作于解列灭磁。4.3.2 整定内容4.3.2.1 零序过流保护（依据保护厂家说明书）零序过流段整定值12，1.8秒跳218开关，2.2秒解列灭磁；零序过流段整定值2.5，4.5秒跳218开关，5.0秒解列灭磁。4.3.2.2 间隙零序过流和零序过电压（按照原定值）主变中性点间隙过流1， 主变中性点零序过电压180，动作延时0.5秒跳三侧开关。4.4 压力保护压力保护是变压器油箱内部故障的的主保护，其作用保护瞬时动作于发信。压力继电器又称压力开关，由弹簧和触电构成，置于变压器油箱上部。当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧动作带动继电器动接点，使接点闭合，切除变压器。4.5 主变瓦斯保护（参考电力行业标准取值）瓦斯保护是反应变压器油箱内各种故障的主保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瓦斯保护应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。 瓦斯保护动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定。对于容量10MVA以上的变压器，整定容积为250300ml。 瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按通过气体继电器的油流流速整定。流速的整定与变压器的容量、接气体继电器的导管直径、变压器冷却方式、气体继电器的型式等有关。重瓦斯保护可投信号或跳闸，设置切换压板，并单独设置切口继电器（反措要求），瞬时动作与全停（不启动失灵）。预留主变重瓦斯保护出口空接点，作用于断开冷却器电源。轻瓦斯保护动作于信号。主变重瓦斯：1.21.3m/s，动作于全停；主变轻瓦斯：250300m/s，动作于发信。4.6 主变低阻抗保护4.6.1 保护原理当电流、电压保护不能满足灵敏度要求或根据网络保护间配合的要求，变压器的相间故障后备保护可采用阻抗保护。阻抗保护通常用于330-500大型升压变压器、联络变压器及降压变压器，作为变压器引线、母线、相邻线路相间故障后备保护。4.6.2 整定内容根据阻抗保护的配置及阻抗继电器特性的不同，可分别按以下几种情况进行整定计算。 4.6.2.1 升压变压器低压侧全阻抗继电器的整定计算按高压母线短路满足灵敏度要求的条件计算 (4-6) =1.30.0384=0.05 式中：阻抗保护的灵敏系数，取1.3；变压器阻抗。4.6.2.2 灵敏系数校验按高压母线三相短路校验,经校验， 。符合要求。4.6.2.3 联络及降压变压器220500侧，装设带偏移特性的方向阻抗继电器，正方向指向变压器。反向阻抗为正向阻抗的5%-10%，反向阻抗的整定值应小于本侧母线引出线最短线路阻抗保护段的动作值。4.6.2.4 联络及降压变压器220-500侧，装设带偏移特性的方向阻抗继电器，正方向指向线路。反向阻抗为正向阻抗的5%-10%，保护到变压器本侧的引线，但不能作为变压器的相间 故障后备保护。4.6.2.5 阻抗保护的动作时间整定1)升压变压器低压侧阻抗保护设两段时限第段大于与之配合的保护动作时间一个t：t1t0+t=2.5+0.5=3秒(t0为与之配合保护动作时间)动作于母线解列；第段以t2t1+t=3+0.5=3.5秒动作于发电机解列灭磁。2)当阻抗保护未装设振荡闭锁装置时，上述各段动作时间均应保证在振荡过程中不误动作， 最小选用1.5秒延时。4.6.2.6 阻抗保护启动元件的整定启动元件采用增量电流I，其定值可取为(0.10.2)IN/na。 (4-7)=(0.10.2)65002400=0.270.54 取I=0.4启动元件应按保护区末端非对称故障有足够灵敏度整定，并保证在保护区末端发生三相短路时可靠启动，其灵敏系数具体要求如下： a)负序电流突变量启动元件在保护区末端发生两相金属性短路时，灵敏系数大于4。 b)相电流突变量启动元件在保护区末端发生各类金属性短路故障时，灵敏系数大于2。4.7 主变通风全停空接点启动保护装置，经T1时间发信号，经T2（长时间）动作于解列灭磁。主变冷却全停：T1=0.5秒发信号，T2=10分钟动作于解列灭磁。5 结论通过三个多月的努力，在老师和同学的指导帮助下，我终于完成了300MW发电机-变压器组继电保护系统设计。本设计根据给定的发电机-变压器组接线图和相关参数，进行了如下系统设计，其内容为：1) 计算各元件参数,绘制等值阻抗图,计算短路电流；2) 对发电机进行整定计算并合理配置保护。3) 对变压器进行整定计算并合理配置保护。通过本次设计，我掌握和巩固了发电机-变压器组继电保护的相关专业理论知识，熟悉了发电机-变压器组继电保护系统的设计步骤和设计技能，提高了继电保护整定计算的能力。由于本文设计时间仓促，设计者能力有限，又受搜资条件所限，错漏之处在所难免，恳请各位老师指正。参考文献1发电机、变压器保护工作组. 大机组继电保护调查报告.电力自动化设备, 19962王维俭, 侯炳蕴. 大型机组继电保护理论基础. 第2版, 水电出版社, 1989. 93王维俭. 电气主设备继电保护原理与应用. 中国电力出版社, 1996. 14Basilesco J. Taylor J, Report on Methods for Earthing of Generator Step-up Transformer and Generator Winding Neutrals as Pr
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