热电厂2215;300MW发-变组继电保护的配置与整定全稿毕业论文.doc

摘摘 要要 电力系统的安全稳定运行 对国民经济和社会的发展意义巨大 继电保护是电力系统安全稳定运行 的一道最重要防线 作用至关重要 继电保护装置的选型及其整定计算 是保证电力设备安全运行的 最有效的技术手段 本文介绍了 2 300MW 发 变组继电保护的配置与整定计算过程 首先根据发 变组 主接线方式和主设备技术参数进行确定短路点 等值电抗 画等值电抗图及各短路点短路电流的计算 其次保护的配置分为短路故障 异常运行 其他电量和非电量保护及保护装置选两套 RCS 985A 型分屏 设置 实现了主保护的双重化 最后保护的整定计算以整定计算导则为依据 结合保护装置技术使用 说明书并考虑厂家建议加以整定 从而避免定值与保护装置不相符及出现误整定的错误 关键词关键词 发 变组 继电保护 配置与整定 Abstract The safe stability of electric power system circulate to the national economy and social development meaning is huge The together the most important defense line being that the electric power system is safe to stabilize movement after the electricity protection function go to pass importance Equip after the electricity protection of choose a type and it is whole to settle a calculation is the most valid technique means which promises the safe movement of the electric power equipments This text introduced 2 s 300 MW hair change set after give or get an electric shock a protective allocation with whole settle calculation process First according to hair change set lord connect line method and main equipments technique parameter to carry on certain the short circuit order equivalent electricity anti painting equivalent electricity anti diagram and each short circuit order the calculation of short circuit electric current secondly protect of the allocation is divided into short circuit breakdown abnormality circulate other electricity quantity with don t give or get an electric shock quantity to protect and protect device to choose to hold a constitution for two sets of A RCS 985 type cents carry out lord protective dual turn The end protect of whole settle calculation with whole settle the calculation lead is basis combine protection to equip a technique to use manual and consider suggestion in the factory house to take into whole settle thus avoid settle value and protection the device don t agree with and appear the whole mistake for settle of mistake Key word general transformer relay protection allocation and settle 目目 录录 摘 要 I 第一章 设计背景 1 1 1 主要设备参数 1 第二章 短路电流的计算 3 2 1 系统等值参数 3 2 2 各短路点短路电流的计算 5 第三章 保护的选型及配置 7 3 1 短路故障保护 7 3 2 异常运行保护 7 3 3 其他电量保护 7 3 4 非电量保护 7 3 5RCS 985A 型发电机变压器组保护装置的保护配置 8 第四章 保护的整定计算 9 4 1 发电机保护 9 4 2 主变保护 23 4 3 高厂变保护 28 4 4 励磁变保护 35 4 5 非电量保护 38 4 6 保护出口方式说明 39 结束语 40 参考文献 41 致谢 42 第一章第一章 设计背景设计背景 恒运热电 D 厂 2 台 300MW 汽轮发电机通过 2 台主变压器升压至 220KV 以 2 回线路送至开元变 电站 本厂升压站采用双母线接线 启动 备用电源由恒运 B 厂 110KV 升压站引入 300MW 发 变 组一次系统及 PT CT 配置如保护配置图所示 1 11 1 主要设备参数 主要设备参数 1 1 11 1 1 发电机发电机 QFSN 300 20BQFSN 300 20B 水 氢 氢 水 氢 氢 生产厂家 东方电机股份有限公司 表 1 恒运电厂 8 号发电机参数 名 称符 号参数值 发电机额定功率 MW PNG300 发电机额定容量 MVA SNG353 发电机额定电压 kV UNG20 发电机额定电流 kA ING10 189 发电机额定功率因数 cos G0 85 发电机额定转速 r min nN3000 发电机额定励磁电压 V UfN455 发电机额定励磁电流 A IfN2075 发电机空载额定励磁电压 V Uf0168 4 750C 发电机空载额定励磁电流 A If0 824 2 定子漏抗 X 0 2525 D 轴同步电抗 非饱和值 饱和值 Xd185 48 185 48 D 轴瞬变电抗 非饱和值 饱和值 Xd 25 68 22 60 D 轴超瞬变电抗 非饱和值 饱和值 Xd 16 93 15 58 Q 轴同步电抗 非饱和值 饱和值 Xq185 48 185 48 Q 轴瞬变电抗 非饱和值 饱和值 Xq 25 68 22 60 Q 轴超瞬变电抗 非饱和值 饱和值 Xq 16 93 15 58 定子开路转子绕组时间常数 秒 Tdo9 223 灭磁时间常数 秒 2 1 飞轮转矩 Tm2 GD229 46 发电机惯性时间常数 秒 Tj2 293 负序电抗 非饱和值 饱和值 X217 18 18 67 零序电抗 非饱和值 饱和值 X07 33 7 72 发电机转子绕组直流电阻 注明温度 0 20183 75OC 1 1 21 1 2 主变主变 SFP10 370000 220SFP10 370000 220 生产厂家 中国特变电工衡阳变压器有限公司 额定容量 Sn 370MVA 额定电压 Un 242 2 2 5 20 kV 额定电流 In 882 8A 10681A 接线方式 YN d11 短路阻抗 14 档位 III 1 1 31 1 3 高厂变高厂变 SFF CY 40000 20SFF CY 40000 20 生产厂家 中国特变电工衡阳变压器有限公司 额定容量 Sn 40000 25000 25000kVA 额定电压 Un 20kV 2 2 5 6 3kV 6 3kV 额定电流 In 1154 7 2291 07A 接线方式 D YN1 YN1 短路阻抗 Ud1 2 2 6 6 Ud1 2 Ud1 2 15 Ud2 2 32 2 当前档位 额定 3 档 20 6 3 6 3 kV 1 1 41 1 4 励磁变励磁变 ZSCB9 3200 20ZSCB9 3200 20 生产厂家 顺德电气有限公司 额定容量 Sn 3200 kVA 额定电压 Un 20 0 9kV 额定电流 In 92 4 2053A 接线方式 Yd11 短路电压 Ud 7 46 当前档位 额定 3 档 第二章第二章 短路电流的计算短路电流的计算 广州电网对恒运电厂系统电抗 为一点等值 8 9 发电机 主变 系统 厂用高压变的主接线 图如图一所示 2 3 2 1 系统 00 119431 主变 370 14 3 机 300 5 48 20 机 300 5 48 20 主变 欧姆 高厂变 高厂变 欧姆 3 图一 恒运 D 厂发变组的主接线图 2 12 1 系统等值参数系统等值参数 等值方式为 220kV 系统电源电压 1 0 正序阻抗 0 0119431 零序阻抗 0 0231069 最大运行方式 220kV 系统没有分别给出最大运行方式 最小运行方式的阻抗 最大运行方式跟最小运行方式的阻 抗相差不大 本次整定计算设定当 220kV 系统及 8 9 机同时运行时为最大运行方式 最小运行方式 设定当 220kV 系统处于正常运行 8 机或 9 机检修时为最小运行方式 标幺值的基准值选取 根据所提供的资料 取全系统的功率基准值为 S b 100MVA Ub Uav 即 系统侧电压基准值为 Ub 230kV 发电机机端电压基准值 Ub 21kV 高压厂用母线电压基准值 Ub 6 3kV 单芯铜电缆参数计算 主变高压侧至 GIS 断路器之间三相单芯铜电缆 1000各 100M 阻抗太小忽略不计 2 mm 主变压器阻抗的计算 8 号主变正负序阻抗标么值 0 14 100 3700 03784 100 db N US S 8 号主变零序阻抗 22 9 欧 归算到高压侧的标么值为 039 0 242 100 9 22 2 2 0 N b V S X 9 号主变阻抗标么值 0 14 100 3700 03784 100 db N US S 9 号主变零序阻抗 22 9 欧 归算到高压侧的标么值为 039 0 242 100 9 22 2 2 0 N b V S X 厂用高压变分裂绕组变电抗 变压器容量 Sn 40MVA 高压绕组与总低压绕组间的穿越电抗百分数 Ud1 2 6 6 分裂绕组等效阻抗百分数 Ud2 2 32 2 高压绕组与一个低压绕组间的半穿越电抗百分数 Ud1 2 Ud1 2 15 双绕组变压器高压侧的等效电抗百分数 U1 U1 2 1 4 Ud2 2 6 6 1 4 32 2 1 45 双绕组变压器低压侧的分裂绕组等效电抗百分数 U1 U2 1 2 Ud2 2 1 2 32 2 16 1 高产变高压侧的等效电抗 X1 0 0145 100 400 03625 100 db N US S 高产变低压侧的分裂绕组等效电抗 X2 X2 0 161 100 400 4025 100 db N US S 由上可知 8 号高厂变高压侧正负序阻抗标么值 0 03625 8 号高厂变低压侧的分裂绕组等效电抗标么值 0 4025 8 号高厂变零序阻抗 4 56 欧 9 号高厂变高压侧正负序阻抗标么值 0 03625 9 号高厂变低压侧的分裂绕组等效电抗标么值 0 4025 9 号高厂变零序阻抗 4 56 欧 发电机的正序电抗 8 9 发电机的额定有功功率为 300MW 额定功率因数为 0 85 额定视在功率为 n P n cos 300 0 85MW 353MW 8 发电机电源电压 1 0 8 发电机阻抗标么值 0 1558 100 3530 0441 100 db N XS S 9 发电机电源电压 1 0 9 发电机阻抗标么值 0 1558 100 3530 0441 100 db N XS S 画等值电路图 发电机 主变 系统 厂用高压变的等值阻抗图如图二所示 2 2 图二 恒运电厂 8 9 发变组等值阻抗图 2 22 2 各短路点短路电流的计算各短路点短路电流的计算 最大运行方式下 d1 点发生三相金属性短路短路电流 1 来自系统的短路电流 7304 830119431 0 1 1 I 2 来自两个发电机的短路电流 2 2 1 0 0441 0 03784 24 4081I 3 总的短路电流为 1385 1084081 247304 83 2 1 III 4 电流基准值为 kAkAUSI bbb 251 0 230 3 100 3 5 短路电流有名值为 1 108 1385 0 25127 1428 db IIIkAkA 最小运行方式下 d1 点发生两相短路时的短路电流 1 来自系统的短路电流 5127 720119431 0 2 3 1 I 2 来自 8 发电机的短路电流 569 10 03784 0 0441 0 2 3 2 I 3 总的短路电流为 082 83569 105127 72 2 1 II 4 电流基准值为 3 100 3 2300 251 bbb ISUkVkA 5 短路电流有名值为 1 83 082 0 25120 854 db IIIkAkA 最大运行方式下 d2 点发生三相金属性短路的短路电流 1 来自系统与另一侧发电机的短路电流 7297 20 03784 0 0119431 0 03784 0 0441 0 1 1 I 2 来自本侧发电机的短路电流 6757 220441 0 1 2 I 3 总的短路电流为 4054 436757 227297 20 2 1 III 4 电流基准值为 kAkAUSI bbb 7493 2 21 3 100 3 5 短路电流有名值为 2 43 4054 2 7493119 3346 db IIIkAkA 最小运行方式下 d2 点发生两相短路时的短路电流 1 来自系统的短路电流 3960 17 03784 0 0119431 0 2 3 1 I 2 来自本侧发电机的短路电流 6378 190441 0 2 3 2 I 3 总的短路电流为 0338 376378 193960 17 2 1 III 4 电流基准值为 kAkAUSI bbb 7493 2 21 3 100 3 5 短路电流有名值为 2 37 0338 2 7493101 8169 db IIIkAkA 最大运行方式下 d3 点发生三相金属性短路电流 3 1 0 0441 0 03784 0 0119431 0 03784 0 0441 0 036250 4025 2 574 3 100 3 6 39 1643 2 574 9 164323 56 bbb db I ISUkAkA IIIkAkA 最小运行方式下 d3 点发生两相短路时的短路电流 3 3 2 0 0119431 0 03784 0 0441 0 036250 4025 2 25 3 100 3 6 39 1643 2 25 9 164320 63 bbb db I ISUkAkA IIIkAkA 第三章第三章 保护的选型及配置保护的选型及配置 选用南京南瑞继保电气有限公司生产的 RCS 985A 型发变组微机保护 它按三块屏配置 A B 屏配置两套 RCS 985A 分别取自不同的 TA 每套 RCS 985A 包括一个发变组单元全部电量保护 C 屏 配置 RCS 974A 型非电量保护装置 失灵启动 非全相以及 220KV 断路器操作箱 具有以下硬件高性能 1 采用高性能数字信号处理器 DSP 芯片作为保护装置的硬件平台 为真正的数字式保护 2 双 CPU 系统结构即保护装置包含两个独立的 CPU 系统 低通 AD 采样 保护计算 逻辑输出完全独立 CPU2 系统作用于启动继电器 CPU1 系统作用于跳闸矩阵 任一 CPU 板故障 装置闭锁并报警 杜绝硬件故 障引起的误动 3 独立的启动元件 管理板中设置了独立的总启动元件 动作后开放保护装置的出口 继电器正电源 同时针对不同的保护采用不同的启动元件 CPU 板各保护元件只有在其相应的起动元件 动作后同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口 正常情况下保护装置任一元件损坏均不会引 起装置误出口 4 高速采样及并行计算 装置采样率为每周 24 点 且在每个采样间隔内对所有继电 器 包括主保护 后备保护 异常运行保护 进行并行实时计算 使得装置具有很高的可靠性和动作 速度 5 主后一体化方案 TA TV 只接入一次 不需串入或并接 大大减少 TA 断线 TV 断线的可能 性 保护装置信息共享 任何故障 装置可录下一个发变组单元的全部波形量 发变组保护配置如下 3 13 1 短路故障保护短路故障保护 发电机差动保护 发变组差动保护 主变差动保护 厂高变差动保护 励磁变差动保护 励磁变过流保护 发电机定子匝间保护 主变压器高压侧零序保护 零序过流 间隙零序 发电机记忆过流保护 厂用高压变压器高压侧复压过流保护 厂用高压变压器变低压侧 A B 分支限时速断 复压过流保护 3 23 2 异常运行保护异常运行保护 发电机定子接地保护 发电机转子一 两点接地保护 发电机失磁保护 励磁绕组过负荷保护 发电机定子对称过负荷 定 反时限 保护 发电机定子不对称过负荷 定 反时限 保护 3 33 3 其他电量保护 其他电量保护 TA 断线保护 TV 断线保护 主变通风起动保护 高厂变通风起动保护 3 43 4 非电量保护 非电量保护 发电机断水保护 主汽门关闭保护 主变通风故障保护 主变温度保护 主变油位保护 主变轻 重瓦斯保护 主变压力释放保护 高厂变温度保护 高厂变油位保护 高厂变轻 重瓦斯保护 高厂变压力释放保护 3 5RCS3 5RCS 985A985A 型发电机变压器组保护装置的保护配置型发电机变压器组保护装置的保护配置 3 5 13 5 1 发变组发变组 A A B B 屏保护装置的保护配置 屏保护装置的保护配置 发变组差动保护 发电机差动 发电机匝间 采用电流比率制动的纵向基波零序电压保护原理 定子接地 基波 三次谐波 失磁 t1 t2 t3 失步 心外 心内 发电机 程序 逆功率 t1 t2 发电机过电压 记忆过流 发电机不对称过负荷 定时限 反时限 发电机对称过负荷 定时限 反时限 发电机转子接地 低定值 高定值 低频 频率异常保护 1 段 2 段 3 段 4 段 过激磁 低定值 高定值 起停机保护 电压平衡 低电压 过电压 突然加压 热工保护 发电机断水保护 发电机冷却水导电率 高 主变差动 主变阻抗保护 t1 t2 主变零序过流 I 段 t1 t2 主变零序过流 II 段 t1 t2 主变间隙零序 t 断路器失灵启动 断路器非全相保护 高厂变差动 高厂变复压过流 t1 t2 A 分支限时速断 A 分支复压过流 t1 t2 B 分支限时速断 B 分支复压过流 t1 t2 A 分支零序过流 t1 t2 B 分支零序过流 t1 t2 CT 断线 PT 断线 励磁变差动 励磁变过流 定时限 反时限 励磁绕组过负荷 定时限 反时限 3 5 23 5 2 发变组发变组 C C 屏保护装置的保护配置 屏保护装置的保护配置 主变瓦斯 轻 重 主变压力释放 主变冷却器故障 主变绕组温度 低定值 高定值 主变油温 低定值 高定值 主变油位 厂变瓦斯 轻 重 厂变压力释放 厂变绕组温度 低定值 高定值 厂变油温 低定值 高定值 厂变油位 厂变冷却器故障 没引入 励磁变温度 低定值 高定值 第四章第四章 保护的整定计算保护的整定计算 4 14 1 发电机保护发电机保护 4 1 14 1 1 发电机差动保护发电机差动保护 4 1 1 1 发电机稳态比率差动保护 发电机机端 TA 变比 15000 5 发电机中性点 TA 变比 15000 5 动作判据 制动电流 1 2 21 IKII dblrcdqd KKKII blblblrre KKKn blrblbl re InI 12 2 r II I 差动电流 2 2 re dblcdqd e blblr IKInIbI bKKnnI re InI 12d III 发电机一次额定电流 10189A nf I 1 发电机二次额定电流 101891 3 396 215000 5 I f n IA f n n fLH 式中 为发电机一次侧额定电流 为发电机 TA 变比 nf I 1fLH n 差动电流起动定值 ICdqd的整定 Icdqd为差动保护最小动作电流值 应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定 即 Icdqd Krel 2 0 01 If2n 1 5 2 0 01 3 396 0 1A 据整定计算导则 实际可取 0 1 0 3 If2n 则 Icdqd 0 3 If2n 0 3 3 396 1 019A 取 1A 式中 If2n为发电机二次额定电流 Krel为可靠系数取 1 5 比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率 1bl K 1 0 5 0 1 0 05 1re1ccer KKKK bl 式中 Kcc为互感器同型系数 取 0 5 为互感器比误差系数 最大取 0 1 为可靠系数 er K 1re K 一般选取 1 0 2 0 这里选取 1 0 一般取 0 05 0 1 厂家建议发电机取 0 07 故取 0 07 1bl K 1bl K 1bl K 变斜率比率差动最大斜率 2bl K 2 1 max 2 2 max 3 2 0 1 62 34 101 2 0 07 15000 3 396 3 396 5 3 54 10 232 15000 3 396 5 0 18 IIKbl unbcdqd Kbl I k 式中 为最大不平衡电流标幺值 发电机额定电流 max unb I 3 2 0 0 1 62 34 10 0 734 aperkmax15000 max 3 396 5 IKKI unb 的计算式子中为非周期分量系数 一般取不小于 2 0 这里取 2 0 max unb I ap K 为互感器的比误差系数 最大取 0 1 这里取 0 1 er K 为发电机最大外部三相短路电流周期分量二次值 小于 4 倍额定电流时取 4 倍额定电流值 maxk I 这里取当发电机出口处发生三相金属性短路时 8 发电机提供的短路电流 maxk I 为差动电流起动值的标幺值 发电机额定电流 1 3 396 cdqd I cdqd I 为发电机最大外部三相短路电流周期分量二次侧标幺值 max k I 22 6757 2 7493 62 34 kA maxk I 22 6757 为最大运行方式下 机端 d2 发生三相金属性短路 发电机 F8 供给的短路电流的标么值 为提高安全可靠性 厂家建议取 0 5 故取 0 5 2bl K 2bl K 灵敏度校验 按上述原则整定的比率制动特性 当发电机端两相金属性短路时 差动保护的灵敏系数一定满足 Ksen 2 即 按发电机端两相金属性短路时计算 根据计算最小短路电流 d2 点 和相应的制动电流 Ir 根 2 min k I 据动作特性曲线可以计算出对应的动作电流 Id 则灵敏系数为 5 2 54000 min15000 6 192 2 91 Ik Ksen Id 式中 19 6378 2 7493 1000 A 54000A 2 min k I n 4 即 Ir 3tU 3nU 3 w zd K 预整定 20 3 3 0 22 1 51 2 3 3 20 10 3 100 3 nTVN Kkrel w zd nTVO 式中 Krel 为可靠系数取 1 5 为三次谐波电压比率整定值 3 w zd K nTVO为机端开口三角零序电压 TV 变比 200 10 1 333 KV nTVN为机端中性点零序电压 TV 变比 中性点变压器 KV22 0 20 实测发电机并网前最大三次谐波电压比值为 a1 实测数值 并网前比率定值 1 3 1 5 a1 1 3 1 2 1 6 实测发电机并网后运行时最大三次谐波电压比值为 a2 实测数值 并网后比率定值 1 3 1 5 a2 1 3 1 2 1 6 4 1 3 3 差动接地保护 自适应式接地保护 三次谐波电压差动接地保护动作判据 3tU tk 3nU zd k 3nU 式中 为装置自动跟踪调整系数向量 kt 为制动系数 厂家建议取 0 5 故整定值为 0 5 zd k zd k 动作时限 与系统接地短路保护后备段动作时限配合 一般取 5 9S 当系统接近后备配置保护时 动 作时间可缩短 厂家建议采用 t 5 S 动作于信号 4 1 44 1 4 转子接地保护转子接地保护 4 1 4 1 转子一点接地保护 切换采样原理乒乓式 灵敏段 一般整定为 20 30K 动作于信号故取 20K 经 t 10S 动作于信号 与一点接地定值段共用一时间定值 定值段 一般整定 5K 故取 5 K 经 t 10S 动作于信号 4 1 4 2 转子两点接地保护 为提高转子两点接地保护的可靠性 转子两点接地保护经定子侧二次谐波电压闭锁 定子二次谐波动作电压取值 0 2 0 8V 取 0 5V 动作时限 为防止外部故障暂态过程中引起保护误动 动作时间取 0 3 0 5s 取 t 0 5s 保护出口 全停 启动失灵 4 1 54 1 5 定子绕组对称过负荷保护定子绕组对称过负荷保护 反时限反时限 对发电机因为过负荷或者外部故障引起的定子绕组过电流 装设单相定子绕组对称过负荷保护 通 常由定时限过负荷保护和反时限过电流保护两部分组成 电流互感器 TA 取自发电机机端变比为 15000 5 4 1 5 1 定时限过负荷保护 动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定 3 396 1 053 962 0 9 gn op rel r A I IK K 式中 可靠系数取 1 05 为返回系数取 0 9 为发电机额定电流 二次值 rel K r K gn I 保护时限 t 9S 动作于信号 4 1 5 2 反时限过电流保护 反时限过电流保护的动作特性 即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系 由制造厂家提供的定 子绕组允许的过负荷能力确定 汽轮发电机通用技术条件 规定 发电机定子绕组承受的短时过电流倍数于允许持续时间的关系 为 22 ktc t IkSR 式中 为定子绕组热容量系数 机组容量时 37 5 tc kMVAS1200 n tc k 为 以定子额定电流为基准的定子电流标幺值 I 为散热系数 根据技术说明书散热系数一般取 1 02 1 05 根据 大型发电机变压器继电保护 SR k 整定计算导则 不能取为 1 以防止多次区外故障导致热积累不能散掉 一般取 1 05 SR k SR k 反时限过电流元件的整定 根据 大型发电机变压器继电保护整定计算导则 反时限保护上限电流按发电机机端三相 maxop I 金属性短路的条件整定 10189 25 08 max 16 93 15000 0 8 1005 Ign IA op KX n satd TA 式中 为发电机额定电流 Ksat 为饱和系数 取 0 8 发电机次暂态电抗 非饱和值 gn I d X 标么值 为 TA 变比 TA n 反时限保护上限延时tm i n 22 tc SR k t Ik m i n 37 5 0 7 25 082 2 1 05 3 396 S 取 0 5S 当短路电流小于上限电流时 保护按照反时限动作特性整定 下限电流按与定时限过负荷保护配合的条件整定 minop I 3 396 1 05 1 054 16 minc0 0 9 Ign IKKA oprel Kr 反时限保护下限延时tm ax 22 ktc t IkSR m ax 37 5 75 4 16 22 1 05 3 396 S 故取 75S 保护出口 程序跳闸 启动失灵 4 1 64 1 6 转子表层负序过负荷保护转子表层负序过负荷保护 即发电机负序过负荷保护 用反时限 针对发电机的不对称过负荷 非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过电流 其保护有定时限 和反时限两部分组成 电流互感器 TA 取自发电机机端和中性点变比为 15000 5 4 1 6 1 定时限负序过负荷保护 动作电流按发电机长期允许的负序电流下能可靠返回的条件整定 op I 2 I 300 350 0 85 0 08 3 396 2 30000 1 2 0 9 0 36 IIgn IK oprel Kr A 式中 Krel可靠系数取 1 2 Kr返回系数取 0 85 0 95 这里取 0 9 I2 为发电机长期允许的负序 电流标幺值 当时 当时 MVASN350 8 2 IMVASMVA N 1250350 当时 Ign为发电机额定电流 二次 350 8 24 3 10 SN I MVASMVA N 16001250 5 2 I 值 保护时限 t 9S 动作于信号 4 1 6 2 反时限负序过电流保护 反时限负序过电流保护的动作特性 反时限负序过电流保护的动作特性 由制造厂家提供的转子表层允许的负序过负荷能力确定 即 2 2 2 2 II A t 式中 A 为转子表层承受负序电流的常数取 10 I2 为以定子的额定电流为基准值的发电机负序电流 标幺值 I2 为发电机长期允许的负序电流标幺值 反时限上限整定 反时限上限电流按主变高压侧两相短路的条件整定 maxop I max 2 2 10189 16 9317 181415000 0 82 1001001005 3 396 0 6 5 64 Ign Iop KXXXn satdta A A 式中 16 93 17 18 为发电机的次暂态电抗 不饱和值 及负序电抗 不饱和值 标幺 d X 2 X 值 为饱和系数取 0 8 为主变短路电抗 14 sat K t X 上限延时 min t 10 min22300 350 2 2 5 64 220 85 0 08 3 39630000 10 2 760 0063 3 63 A t II S 取 3 5S 反时限下限整定 下限电流通常由保护所能提供的最大延时决定 一般最大延时为 1000S 据此决定下限 minop I 动作电流的起始值 minop I 300 350 10 220 85 0 08 3 3960 128 3 3960 435 min2 1000100030000 A IIIA opfgn 下限延时 1000S max t 长期运行允许值 据发电机产品说明书 I2 In 10 2 2 10 N I ts I 即 I2 10 3 396 0 34A 保护出口 程序跳闸 起动失灵 表 2 发电机负序过流能力 I2 IN1 01 52 02 53 03 54 0 T s 1052 51 71 00 80 50 3 4 1 74 1 7 发电机失磁保护发电机失磁保护 TA 取自发电机机端和中性点变比为 15000 5 TV 分别取自发电机机端变比为KV 3 1 0 3 1 0 3 1 0 3 20 取自主变高压侧变比为KV1 0 3 1 0 3 1 0 3 220 励磁电压取自发电机转子电压 4 1 7 1 发电机失磁保护的判据 定子侧阻抗判据 取自机端正序电压 中性点正序电流 异步边界圆 2 2 0 25682015000 5 22352 94 20 0 1 2 18 Un X gnTA d Xa Sn gnTV 式中 25 68 Xd 185 48 为发电 d X 机暂态电抗和同步电抗标幺值 取不饱和值 Ug 20kA Sgn 300 0 85 为发电机额定电压和额定视在 功率 nTA nTV为电流互感器 TA 变比 发电机机端 和电压互感器 TV 变比A515000 发电机机端 KV 3 1 0 3 1 0 3 1 0 3 20 静稳边界圆 2 2 2 0 25682015000 5 1 8548 2352 94 20 0 1 33 71 Un X gnTA d XX bd Sn gnTV 2 2 2015000 5 0 17 352 94 20 0 1 2 893 Un gnTA XX cs Sn gnTV 2 2 0 25462015000 5 1 8548 33 7 22352 94 20 0 1 Un X gnTA d XX bd Sn gnTV 式中 Xs为发电机与系统的联系电抗 包括升压变压器阻抗 标幺值 基准容量为发电机视在功率 参考等 效阻抗二 353353353 0 14 0 0119431 0 140 1558 0 17 s 370100370 X 无功反向判据 主要与静稳边界圆配合 一般按有功的 10 20 整定 取 20 减出力判据 按机组额定容量的 40 50 整定 故取 50 Pgn 150MW 低电压判据 可取母线电压也可取机端电压 本判据取于发电机机端电压 一般按 0 85 0 9 Ugn整定 即选 op U 3 0 85 20 10 0 8585 20 0 1 gn VU 发电机机端电压互感器 TV 变比为 KV 3 1 0 3 1 0 3 1 0 3 20 转子电压判据 分为励磁低电压判据 变励磁电压判据 励磁低电压判据 0 5 824 2 0 2018383 17 UKUV fd oprelfdo Krel可靠系数取 0 5 Ufdo 为发电机空载额定励磁电压 空载额定励磁电流 824 2A 转子绕组直流电 阻 75 0 20183 变励磁电压判据 式中 Kxs为转子电压判据系数定值 Krel可靠系数 根据 技术使用说明书 取 0 7 0 85 这里 取 0 8 Xd 185 45 Xs 0 218 分别为发电机同步电抗和系统的联络阻抗标幺值 按发电机额定 值为基准 1 6196 824 2 0 20183 269 4V set UKXXUKU fdreldsfdoxsfdo 式中 Ufdo 为发电机空载额定励磁电压 空载额定励磁电流 824 2A 转子绕组直流电阻 75 0 20183 4 1 7 2 失磁保护的判据组合 失磁保护 I 段 厂家推荐 定子判据 转子电压判据 减出力判据 延时 0 5 1 0 S 动作于减少出力 切换厂分支 预告信号 失磁保护 段 厂家推荐 低电压判据 定子判据 转子电压判据 延时 t 0 5S 1 0S 动作于程序跳闸 失磁保护 段 厂家推荐 只投入定子判据 长延时动作于跳闸 延时 t 3S 动作于程序跳闸 0 8 1 85450 17 1 6196KKXX xsrelds 保护出口 程序跳闸 参考 技术数据取自发电机产品说明书 1 100 60 40 t min 0 1 1 5 15 图三 失磁 运行曲线 2 依设计手册 防止失磁保护在系统振荡时的误动作 按静态边界整定时 可延时为 1 1 5S 按 异步边界整定时 可延时为 0 5 1S 3 阻抗元件和母线低电压元件均动作 经 t1 0 5S 动作于解列灭磁 励磁低电压及阻抗元件动作 发失磁信号 经 t2动作于励磁切换或减出力 t2按躲过系统振荡的要求整定 经 t3动作于解列灭磁 t3 按发电机允许的异步运行时间整定 参考失磁运行曲线 4 1 84 1 8 发电机失步保护发电机失步保护 采用三元件失步保护 电流取自主变高压侧 TA 变比为 1250 5 发电机中性点 TA 变比为 15000 5 电压取自 发电机机端 TV 变比为 200 10 10 1 3333 KV 4 1 8 1 遮挡器特性整定 2 0 9 30015000 2 20 0 855 0 9 0 14 30020 370 0 850 1 2 04 Un gnTA ZX cc Sn gnTV 2 15000 2 0 2568 20 5 30020 0 850 1 4 3656 Un gnTA ZX bd Sn gnTV 2 gn c 30015000 2 0 1420 0 855 0 176 30020 370 0 850 1 5 263 UnTA ZXX as Sn gnTV 80 85 最大灵敏角 式中 X d Xc Xs分别为发电机暂态电抗 主变电抗 系统联系电抗 一般考虑最小运行方式 标幺值 基准容量为发电机视在功率 为系统阻抗角 Ugn Sgn 为发电机额定电压和额定视在功率 nTC nTV为电流互感器 TA 变比 中性点侧或发电机机端 和电压互感器 TV 变比A515000 发电机机端 KV 3 1 0 3 1 0 3 1 0 3 20 Xs系统联系电抗 一般考虑最小运行方式 标幺值 基准容量为发电机视在功率 的计算 353 0 14 353 3700 01194310 176 s 100 X 4 1 8 2 透镜内角 a 的整定 2 1802 2 1 2cos 1 3 cos 1802 2 20 1 540 85 300 0 85 1802 5 2634 3656 18020 154 1802 8 76 162 48 Z or aarctg ZZ ab UF P n o arctg ZZ ab o arctg o arctg oo o 透镜内角或报警透镜内角 a 厂家建议整定 0 120 4 1 8 3 电抗线 Zc整定 电抗线是失步振荡中心的分界线 一般选取变压器阻抗 Zt的 0 9 倍 2 0 9 30015000 2 20 0 855 0 9 0 14 30020 370 0 850 1 2 04 Un gnTA ZX cc Sn gnTV 4 1 8 4 跳闸允许电流 装置自动选择在电流变小时作用于跳闸 跳闸允许电流定值为辅助判据 根据断路器允许遮断容 量选择 本出口断路器允许遮断容量 50kA 电流互感器 TA 取自主变高压侧变比为 2500 1 跳闸允许过电流的整定 Iret Krel IDL 遮断 3 0 85 50 10 17 2500 1 A 式中 高压断路器额定电流为 2500A 4 1 8 5 失步保护滑极定值整定 振荡中心在区外时 失步保护动作于信号 滑极可整定 2 15 次 动作于跳闸 整定大于 15 次 振荡中心在区内时 滑极整定 1 2 次 取 1 次 区外延时时间 2 S 作用于信号 区内延时时间 0 S 作用于跳闸 保护出口 程序跳闸 4 1 94 1 9 发电机复压过流保护发电机复压过流保护 4 1 9 1 过流 段 复压过流一段按变压器高压侧三相短路时流过保护的最大三相短路电流整定 3 max K I 15A 3 max 1 IK IK opre nTA 37064 1 3 15000 5 式中 可靠系数 取 1 3 1re K 变压器高压侧三相短路时流过保护的最大三相短路电流 根据短路电流的计算 3 max K I 结果变压器高压侧发生三相短路时 流过主变高压侧的短路电流是 24408 0 251 2A 那么流过发电 机复压过流保护 CT 的电流是 24408 0 251 2 20 242 37064A CT 变比 机端是 15000 5 TA n 动作时限 与发变组主保护动作时限配合 取 t1 0 5s 4 1 9 2 过流 II 段 动作电流 按发电机额定电流下可靠返回条件进行整定 op I 4 9A op I 1 KI reN Kn rTA 1 3 3 396 0 9 式中 Kre1 可靠系数 这里取 1 3 Kr 返回系数 这里取 0 9 发电机将额定电流 为 3 396 A N I 灵敏系数校验 2653 242 20 3000 4 9 2 18 1 2 符合要求 op k sen I I K 2 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 10 569 0 251 1000 2653A 2 min k I 2 min k I 动作时间 与系统相间短路保护后备段动作时限配合 一般取 5 9s 取 6s 4 1 9 3 复压动作值 低电压动作值按躲过低压侧发电机失磁时的最低电压整定 一般取 60 65 Un 整定 取 60V 负序 动作电压按躲过正常运行时的不平衡电流整定 一般取 7V 线电压值 4 1 104 1 10 记忆过流记忆过流 作为发电机复压过流保护中闭锁条件 电流取自发电机中性点 CT 变比是 15000 5 原理 低压记忆过流保护主要用于自并励励磁系统的发电机 因为自并励励磁系统的发电机当 机端短路时 短路电流衰减很快 而作为发电机后备保护的低压过流保护整定时限一般都在 3S 以上 这样还未到保护动作出口 电流已衰减到很低 电流元件已经返回 保护无法起动 所以需要电流有 记忆功能 才能保证保护的可靠性 动作值 记忆过流整定根据 南瑞 调试人员建议 采用发电机复压过流中的过流整定值 记忆过流整定值 4 9A op I 4 1 114 1 11 发电机过励磁保护发电机过励磁保护 发电机出口不设断路器 只需配置一套过激磁保护并按发电机过激磁能力较主变低的要求整定 电压取自 发电机机端 TV 变比为 200 10 10 1 3333 KV 过励磁倍数 N 为 U U U Bgn N Bfff ngn 式中 U f 为运行电压和频率 Ugn fgn为发电机额定电压和频率 U f 为电压和频率的标幺值 B Bn为磁通量及额定磁通量 4 1 11 1 定时限过励磁保护设一般信号和两段跳闸段 过励磁 段 高定值 3 1 n B B N 延时 t 4S 过励磁 II 段 低定值 1 1 n B B N 延时 t 9S 4 1 11 2 反时限过励磁保护 按发电机厂家提供的反时限过激磁参数 曲线 整定 表 3 时 U f 能力曲线 据发电机说明书 U f1 251 191 151 121 101 091 081 071 05 T s 57 5101520304560 保护出口 一段 高定值 可以动作于全停 启动失灵 二段 低定值 动作于减励磁 发信号 4 1 124 1 12 发电机频率异常运行保护发电机频率异常运行保护 发电机机端 TV 变比为 KV 3 1 0 3 1 0 3 1 0 3 20 300MW 及以上的汽轮发电机运行中允许其频率变化的范围为 48 5 50 5HZ 表 4 异常运行允许时间建议值 装置设有四段低频保护 其中 段具有累计功能 每段保护均可通过控制字选择动作于信号或 跳闸 依汽轮机厂家说明书 段 f1 48 5HZ f f2 48HZ 时累加时间 上限为 t1 20min 延时时间 t1 10S 段 f2 48HZ f f3 47 5HZ 时累加时间 上限为 t2 4min 延时时间 t2 10S 段 f3 47 5HZ f f4 47HZ 时无累加时间 延时时间 t3 20S 段 f f4 47HZ 时无累加时间 延时时间 t4 5S 保护出口 发信号 4 1 134 1 13 发电机逆功率保护及程跳逆功