发电机继电保护原理设计.doc

第四章 发电机继电保护原理设计4.1 初步分析发电机的安全运行对电力系统和本水电厂供电系统的稳定运行起着决定性的作用。因此，在发电机上必须按装较完善的继电保护装置。根据有关规程，应对下列故障及异常运行方式设置继电保护装置。1 定子绕组相间短路。 2绕组匝间短路。 3定子绕组接地短路。4 外部短路引起的过电流。5对称过负荷。 6 励磁回路一点或两点接地故障。设置下列保护：表4.1各种保护纵差保护主保护跳闸横差保护定子绕组匝间的保护跳闸过负荷保护异常运行延时动作发出信号定子单相接地防御定子单相接地的保护跳闸励磁回路两点接地保护转子一点或两点接地，投入保护装置跳闸因为5台发电机型号一样，且F1，F2，F3，F4对称，故只需对F1进行保护整定，F1，F2，F3，F4的保护整定与F1相同，再对F5进行保护整定，就可完成该水电站5台发电机的保护整定。 4.2 对F1的保护整定计算1、短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定由短路电流的计算结果可知，F1 的最大短路电流为13.249kA，而 F1 出口额定电流为2.605 kA，所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，即电流互感器变比为600，电压互感器变比为10.5/0.1105。2、各种保护的整定计算（1）纵差保护的整定a. 动作电流Idz 应按躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp 即Idz Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd =1.310.50.113.249103=1.3662.45861.17A。Kk 可靠系数，采用1.3; Ibp.js 计算不平衡电流； kfzq 非周期分量影响的系数，取1；ktx 电流互感器的同型系数，取ktx0.5；Id.zd 发电机外部三相短路时，流过保护最大周期性短路电流，Id.zd13.249kA。b. 为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流；Idz Kk INf 1.32.6053385.9A。Kk 可靠系数，取 Kk 1.3; INf 发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz 3385.9A ，则继电器动作电流为Idz.j 5.64A。 nl 电流互感器的变比；kjx 接线系数，取kjx1。（2）横差保护的整定保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。即 Idz 0.2 Inf =0.22605521A 则继电器动作电流为：Idz.j521/6000.868A（3）定子单相接地保护整定保护动作电流根据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，一次动作电流不超过5A。即 Idz=Ijdf被保护发电机的接地稳态电容电流，对45MW额定容量电压为 10.5kV，发电机取Ijdf1.21A。Ibp.bs.1 闭锁继电器一次不平衡电流取Ibp.bs.1=0.9A；Kk可靠系数，取1.5； Kh返回系数，取0.85；故 Idz=4.43，小于5A。（4）励磁回路两点接地保护当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套，并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。（5）过负荷保护保护过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装设，并与过电流保护共用一组互感器，保护由电流继电器及时间继电器组成。电流继电器动作值按照下式计算：Idz.j=5.35AKk 可靠系数，取=1.05； Kh 返回系数，取=0.85；INf 发电机额定电流； nl 电流互干器变比；过负荷保护动作时限比过电流保护长，一般为910s。4.3 对F5的保护整定计算1、短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定由短路电流的计算结果可知，F5 的最大短路电流为12.535kA，而 F5 出口额定电流为2.605 kA，所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，级电流互感器变比为600，电流互感器变比为10.5/0.1105。2、各种保护的整定计算（1）纵差保护的整定a 作电流Idz 应躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp。即Idz Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd =1.310.50.112.535103=1.3626814.78A。Kk 可靠系数，采用1.3； Ibp.js 计算不平衡电流；kfzq 非周期分量影响的系数，取1； Id.zd 发电机外部三相短路时，流过保护最大周期性短路电流，Id.zd12.535kAb 为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流。即Idz Kk INf 1.32.6053385.9AKk 可靠系数，取 Kk 1.3；INf 发电机的额定电流；取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz 3385.9A ，则差动继电器动作电流为Idz.j 5.64A。 nl 电流互感器的变比；kjx 接线系数，取kjx1。（2） 横差保护的整定保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。即 Idz 0.2 Inf =0.22605521A 则继电器动作电流为：Idz.j521/6000.868A（3） 定子单相接地保护整定保护动作电流根据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A。即Idz=Ijdf被保护发电机的接地稳态电容电流，对45MW额定容量电压为 10.5kV，发电机取1.21AIbp.bs.1 闭锁继电器一次不平衡电流取Ibp.bs.1=0.9A。Kk 可靠系数，取Kk=1.2 Kh 返回系数，取0.85；故 Idz=4.43，小于5A。（4） 励磁回路两点接地保护当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套，并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。（5）过负荷保护整定校验：过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装