bysj01-044@某电厂110MW发变机组继电保护设计
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bysj01-044@某电厂110MW发变机组继电保护设计,毕业设计
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沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 引言 电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线及用电设备组成。它们的安全运行，直接关系到整个电力系统连续稳定地工作。特别是大型发电机和变压器由于造价昂贵、结构复杂，一旦因故障而遭到破坏，其检修度很大，检修时间也较长，在经济上必然要遭受很大损失。各电气元件及系统整体一般处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态，如短路、断线、过负荷等状态。 短路总是伴随着很大的短路电流，同时系统电压大大降低。短路点的电弧及短路电流的热效应和机械效应会直接损坏电气设备，电压下降破坏电能用户的正常工作，影响产品质量。短路更严重的后果是因电压下降可能导致电力系统与发电厂之间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，直接使整个系统瓦解。所以各种形式的短路是故障中最常见，危害最大的。 所谓异常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值。例如，长时间的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料的温度过高，从而加速设备的绝缘老化，或损坏设备。 故障和异常运行情况若不及时处理或处理不当，就可能在电力系统中引事故，造成人员伤亡和设备损坏，使用户停电、电能质量下降到不可容许的程度。 为防止事故发生，电力系统继电保护就是 装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和异常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。 继电保护的主要任务是自动地、有选择性地、快速地将故障元件从电力系统切除，使故障元件免于继续遭受损害。当被保护元件出现异常运行状态时，保护装置一般经一定延时动作于发出信号，根据人身和设备安全的要求，必要时动作于跳闸。为了保证电力系统安全可靠地不间断运行，除了继电保护装置外，还应该设置如自动重合闸。备用电源自动投入、自动切负荷、同步电机的自动调节励磁及其他一些专门的安全自动装置，它们是着重 于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统正常运行。要指出的是，随着电力系统的扩大，对安全运行的要求在提高，仅靠继电保护器来保障安全用电是不够的，为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施安全监控系统，该系统能代替人工进行包括正常运行在内的各种运行状态实时控制，确保电力系统的安全运行。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 2 页 第二章 保护配置 选用南京自动化股份有限公司生产的 WFBZ 01型发电机变压器组微机保护。它是由标准的 16位总线主机构成，可提供 30多种保护功能和非电量保护接口，分布于若干个相互独立的 CPU系统，可满足各种容量的火电或水电发电机变压器组保护的要求，其保护配置灵活，设计合理，满足电力系统反事故措施要求，保证装置的使用安全性。保护装置按屏柜设计，一个机组单元成套保护可由 13个柜组成，由一台工控机通过串行通讯中进行管理，实现数据的交换，从而对机组和保护运行状况进行监视和记录，也可进行时钟的校对和定值管理。此装置性能优良、可靠性高、维护调试方便、灵活性大、功能多。 发电机变压器组保护配置如下： 2.1 短路故障保护 2.1.1 发 电机纵差保护 2.1.2 发电机定子匝间保护 2.1.3 通风故障保护 2.1.4 发电机转子两点接地保护 2.1.5 发电机变压器组纵差保护 2.1.6 主变压器高压侧零序保护 2.1.7 主变压器瓦斯保护 2.1.8 厂用高压变纵差保护 2.1.9 发电机低压过流保护 2.1.10 厂用高压变压器瓦斯保护 2.1.11 厂用高压变压器高压侧过流保护 2.1.12 厂用高压变压器低压侧过流保护 2.2 异常运行保护 2.2.1 定子接地保护 2.2.2 转子一点接地保护 2.2.3 励磁机过负荷保护 2.2.4 失磁保护 2.2.5 定子对称过负荷（定、反时限）保护 2.2.6 定子不对称过负荷（定、反时限）保护 2.3 其他非电量保护 2.3.1 主变压器瓦斯保护 2.3.2 厂用高压变压器轻瓦斯保护 2.4 其他电量保护 2.4.1 25%低电流保护 2.4.2 TA断线保护 2.4.3 TV断线保护 2.4.4 厂变高压侧电流判别保护 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 3 页 第三章 出口方案 发变组保护（含厂高变）由 3面柜组成即 A、 B、 C柜，保护配置及出口方案。 A柜配置及出口方案 保护名称 出口方案 发电机差动 主变高压侧断路器跳闸；灭磁开关跳闸 定子接地 关闭主汽门；自动励磁柜灭磁；手动励 定子匝间次灵敏 磁柜灭磁；厂用电切换；起动断路器失 定子匝间灵敏 灵保护 转子两点接地 主变高压侧断路器跳闸；汽机甩负荷； 主变压器零序 起动断路器失灵保护；灭磁开关跳闸 自动励磁柜灭磁；手动励磁柜灭磁；厂 用电切换 主变通风起动 主变通风起动 25%低电流 输出接点 励磁绕组过负荷 减励磁 B柜保护配置及出口方案 保护名称 出口方案 发电机 -变压器组差动 主变高压侧煌路器跳闸；灭磁开关跳闸 负序过流及发电机低压过流 t2 关闭主汽门；自动励磁柜灭磁手动励 主变重瓦斯 磁柜灭磁；厂用电切换；起动断路器失 失灵 灵保护。 失磁 t1联系 主变高压侧断路器跳闸；汽机甩负荷； 定子对称过负荷（反时限） 起动断路器失灵保护。 负序过流及发电机低压过流 t1 非全相 失磁 t0 减出力：切换厂用电。 定子对称过负荷（定时限） C柜保护配置及出口方案 保护名称 出口方案 厂高变差动 跳厂高变低压侧第一分支断路器且并 起动快速切换；跳厂 高变低压侧第二分 厂高变过流 支断路器且并起动快速切换；跳厂高变 高压侧断路器（经电流闭锁）。 厂高变重瓦斯 厂高变低压侧第一分支过流 跳第一分支断路器；闭锁第一分支快速 切换。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 4 页 厂高变低压侧第二分支过流 跳第二分支断路器；闭锁第二分支快速 切换。 厂高变通风起动 起动厂高变通风 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 5 页 第四章 继电保护原理 4.1 电力变压器保护原理 电力变压器是电力系统的重要组成元件 ,它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响 .为了保证电力系统安全可靠的运行 ,电力变压器应安装以下保护 : 4.1.1 变压器瓦斯保护 瓦斯保护的原理接线如图所示，瓦斯继电器上的触点表示“轻瓦斯”保护，闭合后发出报警信号。下触点表示“重 瓦斯”保护，闭合后经出口中间继电器 BCJ 动作于跳闸。当油箱内发生严重故障时，油流不稳定可能造成干簧继电器触头抖动。为了使断路器可靠跳闸，应选用带电流自保接线圈的出口中间继电器。为了防止变压器换油或进行实验引起重瓦斯保护误跳闸，此时利用切换片 QP将跳闸回路切换至信号回路。 瓦斯保护原理接线图 4.1.2变压器纵差动保护 电力系统的大中型双绕组变压器通常采用 Y/ 11 接线方式，这种变压器的纵差保护原理接线如图所示。在正常运行时， Y 侧电流运 行时纵差保护两臂中的电流相同，须将变压器 Y 侧的电流互感器接成 形，而将变压器 侧的电流互感器二次绕组接线 Y 形。一般电流互感器的二次额定电流为 5A，当电流互感器采用上诉连接方式以后，变压器 侧的电流互感器的变比应为 nL=Ie.b()/5，正常运行时为了时两侧保护臂的电流相等，变压器 Y 侧的电流互感器的变比应为 nly=3Ieb()/5。 . nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 6 页 Y/ 11 变压器纵差动保护原理接线图 4.1.3 变压器过电流保护 变压器过电流保护的单相原理接线如图所示，保护 动作后跳开两侧断路器。 变压器过电流保护单相原理接线图 4.1.4变压器的零序保护 中性点直接接地运行的变压器仅装设零序电流保护，如图所示， 中性点直接接地变压器的零序保护 保护用的电流互感器装在中性点的引出线上。为了提高保护的可靠性和切除母线附近的接地故障，通常设置两段式零序电流保护。零序电流保护 1 段有两个时限：t1=0.5-1.0s,t2=t1+ t。保护以时限 t1 跳开母线断路器 DL，缩小故 障影响范围。以时限 t2 有选择性地动作于断开变压器各侧断路器。零序电流保护 2 段也有两个时限：t3=t” xl.max+ t,t4=t3+at,txl.max 为零序电流保护后备段的最大动作时限。保护以时限 t3断开 DL，以时限 t4有选择地动作于断开变压器各侧断路器。 4.2 发电机保护原理 发电机是电力系统中最重要的设备，它的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性地作用。因此，应该针对各种不同的故障和异常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路、定子绕组杂间短 路、定子绕组单相接地、励磁回路一点或两点接地。发电机的异常运行状态主要有：励磁电流急nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 7 页 剧下降或消失、外部短路引起定子绕组过电流、负荷超过发电机额定容量而引起过负荷、转子表层过热、定子绕组过电压，除此，发电机一异常运行状态还有发电机失步、逆功率、非全相运行及转子绕组过负荷等。 针对上诉故障类型和异常运行状态，发电机应装设以下继点保护装置： 4.2.1 发电机的纵差动保护 发电机纵差动保护原理接线图，由于两侧可选用同电压等级、同型号和同变比的电流互感器，因此不平衡电流比变压器小。在正常运行情况下，任一相 电流互感器二次侧断线，保护将不会误动作。如果在断线后又发生了外部短路，则短路电流（二次值）要流入差动继电器，保护仍要动作。为了防止这种情况发生，在差动保护中，一般应设断线监视装置。它由电流继电器 LJ和时间继电器 SJ组成。当电流互感器二次侧发生断线后，该装置动作并发出信号，由运行人员将差动保护退出工作。 发电机纵差动保护原理接线图 4.2.2 发电机定子绕组的匝间短路保护 单继电器式横差保护 当发电机定子绕组为双星形连接，中性点侧有六个引出线时，杂 间短路保护采用单继电器式横差保护，其原理框图如图所示， 单继电器式横差保护原理框图 单继电器式横差保护的主要元件是横差继电器，它由三次谐波过滤器和测量元件组成。在两星形中性点之间的连线上接入电流互感器 LH0，横差继电器接在它的二次侧。当发电机定子绕组发生杂间短路时，如前所述，定子绕组中有零序电流，在 LH0的一次侧有3I0流过。若该电流足够大，可使横差保护动作。在正常运行或外部短路时，发电机定子绕组中有三次谐波电势 E3存在，若任一支路的 E3与其它支 路不相等，就会在两个中性点 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 8 页 之间的连线上出现三次谐波环流，通过 LH0反映到保护中去。为此，继电器中设置了三次谐波过滤器，以减少三次谐波不平衡电流，从而提高了保护的灵敏性。 二次谐波式杂间短路保护 发电机定子绕组杂间短路时，将在转子回路感应二次谐波电流。发电机正常对称运行时，转子电流无二次谐波成分。因此，可利用转子二次谐波电流构成杂间短路保护。图为二次谐波式杂间短路保护原理保护图。为了得到二次谐波电流，在转子回路中接入专用的电流变压器 DKB。杂间短路保护继电器 DZB接到 DKB的二次侧，它由二次谐 波过滤器 和电流继电器组成。为了防止外部不对称短路引起保护误动，采用了负序功率方向闭锁元件BFG，它由负序电压滤过器、负序电流滤过器，相敏元件和执行元件等组成。定子绕组杂间短路后，当转子二次谐波电流大于保护装置的起动电流， DZB动作。此时，负序功率由发电机流向系统，故 BFG 不动作， BFG不发闭锁信号，从而保护无延时送出跳闸脉冲。由于负序电流取自机端电流互感器，因此在内部两相短路时， DZB也动作， BFG不发闭锁信号。此时，杂间短路信号兼作内部二相短路保护。负序电流也可以取自中性点侧的电流互感器。当发电机外部不对称短路时 ，转子回路也会出现二次谐波电流， DZB可能误动，此时负序功率由外部流向发电机， BFG动作，发出闭锁信号，使保护闭锁。 二次谐波式匝间短路保护原理框图 4.2.3 发电机定子绕组单相接地保护 反映基波零序电流的定子接地保护 反映零序电流的单相接地保护原理接线如图所示，它主要由零序电流互感器 LH0、电流继电器 LJ、中间继电器 ZJ 和时间继电器 SJ 组成。为了提高保护装置的灵敏度， LH0采用优质高导磁铁心的零序电流互感器。为了防止外部相间短路产生的不平衡电流保护装置误 动作，利用反映相间短路的过电流保护元件来起动 ZJ，在外部相间短路时 使保护闭锁。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 9 页 反映零序电流的单相接地保护原理图 反映基波零序电压的定子接地保护原理接线如图所示， 反映零序电压的接地保护原理图 过电压继电器接于发电机端电压互感器的开口三角绕组上。在正常运行时，发电机相电势中含有三次谐波电势。当变压器高压侧发生单相接地时，零序电压经高压绕组和低压绕组之间的电容耦合至发电机端。为了保证动作的选 择性，保护装置的整定值应躲过这两种电压的影响。根据运行经验，电压继电器的动作电压一般取 15-30V。对于大容量机组，由于振动较大而产生机械损伤或发生漏水（指水内冷发电机）等原因，可能使中性点附近的绕组发生接地故障，如果不及时发现，有可能发展成严重的匝间、相间或两点接地短路。因此，要求 100MW及以上的发电机应装设保护区为 100%的定子接地保护。 4.2.4 发电机励磁回路接地保护 目前使用的励磁回路两点接地保护多采用电桥原理构成，如图所示： nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 10 页 励 磁回路两点接地保护原理图 假设励磁回路 D1 点发生接地故障，则 D1 点把励磁绕组的直流电阻分成 r1 和 r2 两部分， r1 和 r2 是电桥的两臂。可调电阻 R 接于励磁绕组两端，其滑动触头把 R 分成 r3和 r4两部分，它们是电桥的另两臂。执行元件 J接于四臂电桥的对角线上。正常运行时保护装置不投入。当发现励磁绕组发生一点（例如 D1）接地后，按下按钮 AN，调整 R的滑动端使电压表读数为零，此时电桥达到平衡，各臂电阻的关系为 r1r4=r2r3。然后松开AN，合上 LP，保护投入工作。由于电桥处于平衡状态，继电器 J 中无电流通过，保护装置不会动作。当励磁回路出现第二点接地时（如 D2点），电桥平衡关系被破坏，继电器 J中有电流通过。 D1与 D2 的间距愈大，电流愈大。只要电流大于正定值，则继电器动作。 4.2.5 发电机的失磁保护 发电机失磁保护中阻抗元件 Z是失磁故障的主要判别元件，动作特性可选用静稳边界或异步边界。低电压元件用以监视母线电压，保证电力系统安全运行，是失磁故障的另一主要判别元件。励磁低电压元件是失磁故障的辅助判据。时间元件是防止失磁保护在系统振荡时误动。由于凸极同步发电机平均异步转矩较小，交变转矩较大使机组振动大，因此，发生失 磁故障后，要求立即停机。 4.2.6 发电机负序电流保护 负序定时限过电流保护 容量为 50MW及以上的表面冷却汽轮发电机和水轮发电机易采用负序定时限过电流保护，它作为发电机和相邻元件的后备保护，也能防止发电机转子被烧伤。保护装置由负序 电流过滤器和接在它的输出端的电流继电器 2L2 和 3LJ2组成。 2LJ2有较大的整定值，它与时间元件 1SJ构成负序过电流保护，反映发电机和相邻元件的不对称短路，作用于跳闸。 3LJ2 具有较小的整定值，它与时间元件 3SJ 构成负序过负荷保护，因此，附加一套由电流继电器 1LJ和 低电压继电器 YJ构成的单想式低电压起动的过电流保护，动作于跳闸。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 11 页 5 计算短路电流 X*SX*1T X*1GX*Tbd2 d3 第五章 短路电流计算 d1 短路点简化图 d1 d1 X*S X*1d d2短路点简化图 X*2dd2 X*1Gd3 短路点简化图 X*2dX*1GX*Tbd3 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 12 页 5.1 确定基准值 Sd=100MVA SSN= Sd/X*S=100/0.0403=2481MVA U1d=220KV U2d=13.8KV U3d=6.3KV I1d= Sd/ 3 U1d=100/ 3 *220=0.262KA I2d= Sd/ 3 U2d=100/ 3 *13.8=4.18KA I3d= Sd/ 3 U3d=100/ 3 *6.3=9.16KA 5.2 短路电流中各主要元件的电抗标幺值 5.2.1 电力系统： X*S=0.0403 5.2.2 发电机： SGn=P/COS =125/0.85=147.06MVA X*1G= Xd%/100* Sd/ SGn=18/100*100/147.06=0.122 5.2.3 变压器： X*1T =Ud%/100* Sd/ SN=13/100*100/150=0.087 5.2.4 高压厂用变： X*Tb= Ud%/100* Sd/ SN=10.5/100*100/22=0.477 5.3 计算各点短路电流 5.3.1 d)3(1 点三相短路，回路总电抗 X*1d= X*1G+ X*1T =0.122+0.087 =0.209 I )3( =1/ X*1d* IN=1/0.209*100/ 3 *220=1.26KA i )3(imp=2.55I )3( =2.55*1.26=3.21KA 稳态短路电流由运算曲线求得 计算电抗 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 13 页 X*1js= X*1d*dGnSS=0.209*10006.147=0.3 查曲线得： I )3*(1 =2.28 I )3*(10=3.31 I )3*(11.0=2.77则 I )3(1 = I )3*(1 * SGn/ 3 * U1d=2.28*147.06/ 3 *220=0.9KA I )3*(10=3.31则 I )3(10= I )3*(10* SGn/ 3 * U1d=3.31*147.06/ 3 *220=1.3KA I )3*(11.0=2.77则 I )3(11.0= )3*(11.0* SGn/ 3 * U1d=2.77*147.06/ 3 *220=1.1KA 稳态短路电流由运算曲线求得 计算电抗 X*Sjs=X*S* SGn/Sd=0.0403*2481/100=1.0 查曲线得： I )3*(0S=1.01 I )3*(1.0S=0.92 I )3*(S=1.01则 I )3*(0S=1.01 则 I )3(0S= I )3*(0S* SGn/ 3 * U1d=1.01*2481/ 3 *220=6.6KA I )3*(1.0S=0.92 则 I )3(1.0S= I )3*(1.0S* SGn/ 3 * U1d=0.92*2481/ 3 *220=6.0KA I )3*(S=1.01 则 I )3(S= I )3*(S* SGn/ 3 * U1d=1.01*2481/ 3 *220=6.6KA d)3(1 点短路时，稳态短路电流 I )3(1d= I )3(1 + I )3(S=0.9+6.6=7.5KA d)3(1 点短路时，零秒短路电流 I )3()0(1d= I )3(10+ I )3(0S=1.3+6.6=7.9KA nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 14 页 d)3(1 点短路时， 0.1 秒短路电流 I30()1.0(1d= I )3(11.0+ I )3(1.0S=1.1+6.0=7.1KA 5.3.2 d)3(2 点短路，次暂态电流仍按上诉方法计算， d)3(2 点短路电流回路总电抗 X*2d= X*S+ X*1T =0.0403+0.087=0.1273 I )3( =1/ X*2d* IN=1/0.1273*100/ 3 *13.8=32.86KA i )3(imp=2.55I )3( =2.55*32.86=83.79KA 稳态短路电流仍由运算曲线求得 计算电抗： X*2js= X*2d*dGnSS=0.1273*2481/100 =3.2 3 按无限大系统求 I)3(2 =1* I2d/ X*2d=1*04.18/0.1273=32.84KA X*1jsG= X*1G*dGnSS=0.122*147.06/100=0.2 查曲线得： I )3*(10G=5.01 I )3*(11.0G=4.03 I )3*(1G=2.52则 I )3*(10G=5.01则 I )3(10G I )3*(10G* SGn/ 3 * U2d=5.01*147.06/ 3 *13.8=30.8KA I )3*(11.0G=0.43则 I )3(11.0G= I )3*(11.0G* SGn/ 3 * U2d=4.03*147.06/ 3 *13.8=24.79KA I )3*(1G=2.52则 I )3(1G= I )3*(1G* SGn/ 3 * U2d=2.52*147.06/ 3 *13.8=15.50KA d )3(2 点短路时，稳态短路电流 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 15 页 I )3(2d= I )3(2 + I )3(1G=32.84+15.50=48.34KA 5.3.3 d)3(3点短路电流计算，回路总电抗 X*3d= X*2d/ X*1G+ X*Tb=0.1273/0.122+0.477 =0.5393 I )3( =1/ X*3d* IN=1/0.5393*100/ 3 *6.3=17.0KA i )3(imp=2.55I )3( =2.55*17.0=43.35KA 稳态短路电流仍由运算曲线求得 计算电抗： X*3js= X*3d*dSGnS SS =0.5393* 100 248106.147 =14.17 3 按无限大系统求 短路电流 I )3(3d=3* 3 *1dd IX= KA98.1616.9*5 39 3.0 1 短路电流计算结果表 短 路 点 短路电流 (KA) 次暂态短路电流 稳态短路电流 零秒短路电流 d1 1.26 7.5 7.9 d2 32.86 48.34 48.34 d317.0 16.98 16.98 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 16 页 第六章 整定计算 6.1 A柜整定计算 6.1.1发电机差动保护 差动保护采用变数据窗算法比率制动原理，三相差动采用循环闭锁方式，设有 TA断线闭锁。 最小起动电流 Ioopk .=（ 0.10-0.20） In2整定。 In2-为电流互感器二次额定电流在工程中，为可靠起见，取 0.3InG.( InG.为发电机额定电流二次值 )， 0.3 InG.=0.3*6150=1845A 二次值为 0.3InG./nTA =1845/8000/5=1.15二次值为 1.15A。 比率制动系数 Kbrk。可靠系数 Krel取 1.5；非周期分量系数 Kaper取 1；互感器 的型系数 Kst取 0.5；电流互感器比值误差 KTA 取 0.1； Imax.opk= KrelImax.unb可得Kmax.brk=0.075；为保证可靠制动一般取比率制动系数 Kbrk为 0.3-0.5，本设计取值为 0.4。 差动速断电流 Iqopk .取 6倍于发电机额定电流。 6*IGn=6*6150=36.9KA 二次 值 Iqopk .=6*IGn/8000/5=23.1A 负序电压值 Uop.2=0.06UnT./nTVUnT.-变压器的额定线电压。 Uop.2通常取 6V。 整定取 6V。 TA断线动作延时 tTA 取 1s。 6.1.2 发电机定子接地保护 采用双 频式 100%定子绕组单相接地保护，动作于全停。 零序电压发电机定子接地保护 UOPK.UunbKsen 3U0/UOPK.整定，动作电压取 3UOPO.为 10V。保护的死区为 10%。 三次谐波定子接地保护。装置可根据实际发电机机端三次谐波电压与 发电机 中性点三次谐波电压的比值，在发电机负荷在 20% 30%之间时通过有关操作自动整定动作量、制动量、使动作量正常时为最小，并使保护具有足够的灵敏度。 动作时间取 0.5s。 6.1.3 25%低电流 动作电流 IOP取 25%InG.=0.25*6150=1538A 二次值 Iop=0.25*6150/8000/5=0.96A ， 动作时间 t取 0.5s。 6.1.4 发电机转子两点接地保护 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 17 页 反映转子不对称故障引起的定子二次作电压 Uopw.2按躲过额定谐波，动负荷下 二次谐波的实测值整定。初步整定取 2.5V，时间取 0.5s。 6.1.5发电机转子一点接地保护 采用叠加直流电压式原理，绝缘电阻整定值 Rsety.取 10K ，动作时间取 5s. 6.1.6定子匝间保护 反应发电机纵向零序电压的基波分量，零序电压取自机端 TV1，采用纵向零序电压中的三次谐波特征量的变化来区分和外 部故障。 次灵敏段基波零序电压分量定值 3Uhopo .。动作值按躲过任何外部故障时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值整定为 3Uhopo .=Krel3Umax.unbo式中 Krel-可靠系数，取 2-2.5； Umax.unbo-外部故障时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值经计算 3Uhopo .取值为 3V。 灵敏段基波零序电压分量定值 3U1.opo。动作值按躲过正常运行时可能出现的最大基波零序电压不平衡电压二次值整定为 3U1.opo= Krel3Umax.unbo式中 Krel-可靠系数，取 1.5-2； Umax.unbo-正常运行时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值，由实测得到。经计算 3U1.opo取 2V。 额定负荷下零序电压三次谐波不平衡量整定值 Uopw.3。先整定 4V，开机后由实测得到准确值。 （ 1） 灵敏段三次谐波制动系数 Kkrkw.3，一般取 0.3-0.5，本设计取 0.4。 （ 2） 动作时间：灵敏段延时 t取 0.5s,次灵敏段无时限动作。 （ 3） 差电压定值 Uop取 10V。 6.1.7励磁绕组过负荷保护 装设定时限励磁绕组过负荷保护， Iopk.=KrelInG./KresnTA 式中 Krel-可靠系数，取 1.05 Kres-返回系数 ,取 0.85-0.95。 InG.-发电机的长期允许的负荷电流，一般取发电机的额定电流。 nTA -电流互感器变比。整定，再按保护装置说明书取直流变送器变比为 3000A/75mV，得到对应的动作电压为 50mV。动作时间按躲过强励时间整定，取 8s。 6.1.8 主变间隙零序电流压保护 间隙零序电流定值 3Iopo.。一次值取 100A，为经验值。 零序电压整定值二次值 3Uopo.。 Uopo.=180V整定，取 180V。 动作时间取 0.5s。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 18 页 6.1.9 通风故障保护 当变压器上层油温达到 75 并且超过 20min 时，或上层油温未达到 75 并且超过60min时，保护延时 60s 起动。 6.1.10 主变通风保护动作电流值 Iop取 75%主变额定电流起动辅助冷却器， 0.75*367=275A 二次值 =275/750/5=1.83A 动作时间取 0.5s。 6.1.11主变零序电流保护 零序段。动作电流 Iopo.IIopo.= KrelKmax.bI IIInopo/ .整定，一次值取 540A 二次值 =540/600/5=4.5A 时间取 3.1s。 零序段。动作电流按 Iopo.IIIopo.= KrelKmax.bI IIInopo/ .整定，一次值取 240A；二次值 =240/600/5=2A 时间取 5.1s。 6.2 B柜整定值计算 6.2.1 发变组差动保护 最小起动电流 Ioopk .， Ioopk .= Krel（ 2KnTA.+ U+ m） In2整定，可靠系数Krel取 1.3-1.5；电流互感器比值误差 KnTA.取 0.01；电流互感器标准化误差 m取 0.05；发电机额定电流一次值为 6150A。根据经验，为提高可靠性，取 Ioopk .=1.35A,对应一次电流为 0.35In， In为整定电流一次值。 比率制动 系数 Kbrk， Kmax.brk= KrelImax.unb/Ibrk一般取 Kbrk=0.3-0.7，本设计取 0.4。 二 次谐波制动比 Kbrkw.2一般取 0.12-0.24本设计 0.15。 差动速断动作电 流 Iqopk .取 6倍变压器额定电流。 6*367=2202A TA断线延时定值取 1s。 TA 断线解闭锁电流定值 ITAopk .,按躲开发电机最大负荷电流整定，二次值取为 5A。当发电机差动电流大于该值时， TA断线闭锁功能自动退出。 6.2.2 发电机失磁保护 由发电机机端测量阻抗、转子低电压、变压器高压侧低电压、定子过流作为 判据。主判据为测量阻抗超越临界失步阻抗圆。 高压侧低电压二次值 Uhop.按系统长期允许运行的低电压整定，取 80V。 阻抗圆心（ 0， -j（ Xd-XS） /2），按 X。 =（ Xd-XS） /2 计算为 15.85 .。 阻抗圆半径为（ Xd+XS） /2按 Xr =（ Xd+XS） /2计算为 17.78 。 转子低电压判据系数 Kf取 0.45。 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 19 页 转子低电压 Ufop.取决 45V。 动作时间 t。取 1s； t1取 0.3s。 6.2.3 发电机负序过流保护（或称转子表层过负荷保护） 定时限负序过流。其中： (1) 负序电流保护灵敏段（动作于信号）动作电流二次值 I1.2OP为 I1.2OPKrelI*2 InG./KresnTA 式中 Krel可靠系数，取 1； I*2 发电机长期允许负序电流的标么值取 0.08。 Kres-返回系数，取 0.95。 InG.-发电机的额定电流，为 6150A； nTA -电流互感器变比为 8000/5。经计算 I1.2op为 0.32A。动作时间躲后备保护动作时间取 9s 。 (2) 负序电流保护不灵敏段（动作于跳闸）为 Ihop.2=TAnGn I .)6.05.0( 经计算 Ihop.2为 1.92A。动作时间有两段， t1取 6s， t2取 6.5s。 反时限负序过流。反时限负序过流起动电流二次值（即下限动作电流）Iop.2=TAnGnItA . 整定，发电机承受负序电流的能力的常数 A 取决 8，允许的持续时间取1000s 。经计算 Iop.2为 0.34A。长延时动作时间取 1000s 。 反时限负 序过流速断动作电流二次值 Iop.2（即上限动作电流），按躲过主变压器高压侧两相短路条件整定，经计算 13.78A，动作时间取 0s 。 6.2.4 发电机对称过负荷保护 定时限过负荷保护。动作电流二次值 Iopk.=TAresnGrel nK IK .整定，返回系数 Kres取0.95，可靠系数 Krel取 1.0；经计算 Iopk.为 4.75A，动作时间躲后备保护动作时间取 9s 。 反时限过负荷保护。动作判据按式 t = )1(2* I K式中 I* -发电机允许的过负荷电流标么值。 1+ -发电机散热系数。 =0.01-0.02， K-发电机定子绕组过负荷常数。整定，式中发电机定子绕组过负荷常数（即热值系数 K1）由发电机制造厂资料给定 ，取 41，长延时 t =70s，散热系数 K2取为 1。其上限动作电流（速断）按大于机端三相短路的条件整定，经计算二次值为 27.8A动作时间为 0s。 6.2.5 低压闭锁过流保护 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 20 页 动作电流二次值 Iopk.=nTresrel IKK.InT.-变压器额定电流二次值整定，取 4.9A。 动作电压二次值 UopK.=TVnTnU .7.0UTn-变压器额定线电压二次值 nTV-电压互感器变比。整定取 60V。 动作时间有两段， t1取 6s， t2 取 6.5s。 6.2.6 主变压器高压侧非全相保护 当某相断路器拒跳且有负序电流时该保护动作，负序电流定值 Iop.2取主变压器高压侧额定电流的 0.2倍，经计算二次电流为 0.31A。动作时间取 0.4s。 6.2.7 断路器失灵保护 电流元件 定值 IopK.取主变压器高压侧额定电流的 1.3倍，经计算为二次电流为 1.99A，动作时间取 0.4s。 6.3 C柜整定计算 6.3.1电流闭锁保护 动作电流 Iop取发电机机端断路器（高压厂用变压器高压侧）的最大开58KAIop=0.8*58=46.4KA。 6.3.2 高压厂用变压器差动保护 最小起动电流的 IoopK .=(0.20-0.50)In2整定，并为提高可靠性， 0.35In( In为变压器额定电流 ),二次值为 1.764A。 比率制动系数 Kbrk， Kmax.brk=KrelbrkunbII max.整定，一般取 Kbrk=0.3-0.7，本设计取值为 0.4。 差动速断动作电流 IqopK .取 6倍于变压器额定电流。 TA断线延时定值取 1s。 TA断线解闭锁电流定值 ITAopK .取 5A 。 6.3.3高压厂用变压器过流保护和低压侧分支过流保护 nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 21 页 高压厂用变压器过流保护和低压侧分支过流保护的整定计算方法同前，故不重复。 A柜整定计算结果表 序号 保护名称 整定值 出口方式 名称 一次值 二次值 延时 1 发电机差动（ TA 变比：8000/5） 最小起动电流 1845A 1 15A 全停 制动系数 0 4 速断电流 36 9KA 23 1A 负序电压 6V TA断线动作延时 1S 2 发电机定子接地 零序动作电压 10V 全停 动作延时 5S 3 25%低电流（ TA变比：8000/5） 动作电流 1539A 0 96A 输出接点 动作延时 0 5S 4 转子两点接地 二次谐波电压 2 5 全停 动作时间 0 5S 5 转子一点接地 绝缘电阻 10K 发信号 动作延时 5S 6 发电机匝间短路 次灵敏段基波零序电压 3V 全停 灵敏段基波零序电压 2V 灵敏段三次谐波制动系数 0 4 灵敏段延时 0 5S 差电压 10V 7 励磁绕组过负荷 动作电压 50mV 减励磁 动作 延时 8S 8 主变压器间隙零序电流电压（ TA变比：100/5） 零序电流 100A 5A 解列 零序电压 180V 动作延时 0 5S 9 主变压器通风（ TA变比：750/5） 动作电流 275A 1 84A 起动主变通风 动作延时 5S 10 主变压器零序过流（ TA变比：600/5） 零序电流段 540A 4 5A 解列 段动作延时 3 1S 零序电流段 240A 2A 段动作延时 5 1S nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 22 页 B柜整定计算结果表 序号 保护名称 整定值 出口方式 名称 一次值 二次值 延时 1 发电组差动（ TA 变比：主变高压侧1200/5 机端 8000/5厂高变高压侧8000/5） 最小起动电流 0 35In1 35A 全停 制动系数 0 4 二次谐波制动比 0 1S 速断电流 30A 负序电压 6V TA断线动作延时 1S TA断线闭锁电流 5A 2 发电机失磁 高压侧低电压 11040V 80V 减出力，切换厂用电 阻抗圆圆心 15 85 阻抗圆圆半径 17 78 转子低电压判据系数 0 45 转子低电压 45V 动作延时 t01S 动作延时 t1 0 3S 解列灭磁 3 发电机负序过电流（定、反时限）（ TA 变比：8000/5） 定时限灵敏段 518A 0 32A 发信号 灵敏段动作时间 9S 定时限不灵敏段 3075A 1 92A 解列 不灵敏段动作延时 t1 6S 不灵敏段动作延时 t2 6 5S 全停 反时限起动电流 0 34A 解列 长延时动作时间 1000S 反时限动作电流 22 05KA 13 78A 4 发电机对称过负荷（定、反时限）（ TA 变比：8000/5） 定时限电流 发信号 定时限动作延时 反时限过流起动 7597A 4 05A 解列 热值系数 41 散热系数 1 长延时动作时间 70S 反时限过流速断 44 44KA 27 8A 发电机低压闭锁过动作电压 60V 解列 动作电流 7768A 4 9A nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 23 页 5 流（ TA 变比：8000/5） 动作延时 t1 6S 动作延时 t 2 6 5S 全停 6 主变高压侧非全相（ TA变比：1200/5） 起动电流 73 4A 0 31A 解列 动作延时 0 4S 7 主变高压侧断路失灵（ TA 变比：1200/5） 动作电流 477A 1 99A 全停 动作延时 0 4S 8 主变绕组温度 6V 100S 全停 C柜整定计算结果表（厂高变保护） 序号 保护名称 整定值 出口方式 名称 一次值 二次值 延时 1 电流闭锁保护（ TA变比：8000/5） 动作电流 46 4KA 29A 当厂高变高压侧电流二次值大于 29A时，主变高压侧断路器小于29A时，跳厂高变高压侧断路器。 2 厂高变差动（ TA 变比： 8000/5低压侧2000/5） 最小起动电流 0 35In1 764A 跳厂高变高低压侧断路器，起动快切 1、快切 2，跳主变高压侧断路器时经电流闭锁判断。 制动系数 0 4 二次谐波制比 0 15 速断电流 30A TA断线动作延时 1S TA断线解闭锁电流 5A 动作电流 3374A 2 11A 跳厂高变nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 24 页 3 过电流保护（ TA 变比：8000/5） 动作延时 1S 高压低侧断路器，起动快切 1、快切 2，跳主变高压侧断路器时经电流闭锁判断。 4 通风保护（ TA变比：8000/5） 动作电流 552A 0 345A 起动风扇 动作延时 5S 5 通风故障 动作延时 2S 发信号 6 低压第一分支过流（ TA变比：2000/5） 动作电流 5075A 12 7A 0。 6S 跳该分支断路器闭锁快切 1。 动作延时 7 低压第二分支过流变比同上 动作电流 5046A 12 6A 跳该分支断路器闭锁快切 2。 动作延时 0 6S nts 沈阳工业大学 成人高等学历教育 毕业设计（论文） 第 25 页 结论 通过 毕业 设计，了解到电力系统继电保护是一门综合性的科学，它奠基于理论电工，电机学和电力系统等基础理论，还与电子技术、通讯技术、计算机技术和信息科学等新理论新技术有着密切的关
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