高压厂用系统整定计算

高压厂用系统继电保护整定计算 2011年7月济南 高压厂用系统继电保护整定计算 大型发变组保护整定计算导则 DLT684 1999 火力发电厂厂用电设计技术规定 DLT5153 2002 继电保护和安全自动装置技术规程 GBT14285 2006 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术 高春如 电力工程电气设计手册 高压厂用系统继电保护整定计算 高压厂用系统继电保护整定计算 厂用母线电源进线开关保护厂用馈线开关保护低压厂用变压器保护厂用高压电动机保护相间故障保护配置接地故障保护配置 高压厂用系统继电保护整定计算 接地故障保护配置不接地系统 系统的接地指示装置用于反应系统单相接地 保护装置采用接于母线上的电压互感器二次侧开口三角形绕组的电压继电器构成 发信号 若系统的单相接地电流能满足接地故障检测装置灵敏性的要求 则在厂用母线的馈线回路均应装设接地故障检测装置 当系统的单相接地电流在10A及以上时 厂用电动机回路的单相接地保护应瞬时动作于跳闸 当系统的单相接地电流在15A及以上时 其他馈线回路的单相接地保护也应动作于跳闸 高压厂用系统继电保护整定计算 接地故障保护配置高电阻接地系统 保护动作于信号 厂用母线和厂用电源回路 单相接地保护应由电源变压器的中性点接地设备或专用的接地变压器上产生的零序电压来实现 当电阻直接接于电源变压器的中性点时 则可利用零序电流来实现 当单相接地电流小于15A时 保护动作于信号 也可从厂用母线电压互感器二次侧开口三角形绕组取得的零序电压来实现 保护动作于信号 厂用电动机回路 当单相接地电流小于10A时 应装设接地故障检测装置 其构成方式和性能要求同不接地系统 其他馈线回路 当单相接地电流小于15A时 单相接地保护动作于信号 高压厂用系统继电保护整定计算 接地故障保护配置低电阻接地系统 接地保护动作于跳闸 厂用母线和厂用电源回路 单相接地保护宜由接于电源变压器中性点的电阻回路上取得零序电流来实现 保护分为两段时限 第一时限动作于分支电源进线开关 第二时间动作于发变组保护全停 当保护采用电源进线开关电流互感器三相电流合成时 接地保护配置一段 动作于跳电源进线开关 厂用电动机及其他馈线回路 单相接地保护由安装在该回路上的零序电流互感器取得零序电流 保护动作后切除本回路的断路器 厂用母线电源进线开关保护 相间故障保护配置可装设两段分支过流保护 分支过流保护作为厂用高压母线相间短路故障的主保护 同时作为厂用高压母线出线相间短路故障的后备保护 第一段为时限电流速断保护 第二段为过电流保护 一般采用定时限 均动作于跳该分支断路器 当两段式电流保护灵敏度不能满足要求时 可装设两段式复合电压闭锁过流保护 复合电压应取自电源进线电压互感器 若无电源进线电压互感器 也可采用母线电压互感器 保护动作于跳该分支断路器 同时闭锁厂用电切换 分支过流保护II段 动作电流 按躲过厂用高压母线上最大容量电机启动时的工作电流整定 式中 Iw 高压母线的正常工作电流 厂用高压母线的正常工作电流可如下估算 一般可取高厂变 或启备变 该分支绕组额定电流的85 90 如该分支绕组容量较大 可取该厂用高压母线所有负荷同时工作时最大电流的70 80 也可按照 电力工程电气设计手册 根据负荷特性进行实际负荷统计 厂用母线电源进线开关保护 厂用母线电源进线开关保护 按躲过厂用高压母线上负荷综合启动时的工作电流整定 综合启动系数 电动机起动系数 若厂用电慢速切换可取5 负荷按慢速切换后母线上保留负荷统计 若厂用电快速切换成功时可取2 5 负荷按正常负荷统计 动作时限与厂用高压母线出线过电流保护动作时间配合整定 分支过流保护I段 时限速断保护 与该分支过电流保护II段动作电流配合整定 与厂用高压母线上所有负荷最大速断保护配合整定 动作时限 与厂用高压母线馈线电流速断保护动作时间或者F C回路熔断器熔断时间配合整定 时间不超过0 5s 对高厂 起备 变采用双圈变 低压绕组带两段母线的接线方式 限时速断的动作时间应与另一分支所接设备的低电压保护动作时间配合 厂用母线电源进线开关保护 两段式复压闭锁过流保护低电压元件 按躲过母线上所连接电动机自启动时母线最低电压整定 一般可取60 Un 负序过电压值按躲过正常时最大不平衡负序电压计算 一般取0 07Un 动作电流计算过流II段按躲过正常运行的负荷电流整定 动作时间 与两段过流保护相同 厂用母线电源进线开关保护 灵敏度计算低电压元件按厂用高压母线上最长电缆末端三相短路计算灵敏度 要求灵敏度不低于1 5 低压分支最高残压二次值为 负序电压元件按厂用高压母线上最长电缆末端两相短路计算灵敏度 要求灵敏度不低于1 5 厂用高压母线上最低负序相电压 二次值 过流II段按厂用高压母线上最长电缆末端两相短路计算灵敏度 要求灵敏度不低于1 2 过流I段按厂用高压母线两相金属性短路计算灵敏度 要求灵敏度不低于2 厂用母线电源进线开关保护 单相接地保护中性点不接地系统单相接地保护可配置两段接地保护 灵敏段动作于信号 高定值段动作于跳闸 灵敏段动作电流 按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算高定值段动作电流 取15A灵敏度 2动作时间如果计算出的接地电流小于15A 不能满足选择性要求时可以动作于信号 若接地电流大于15A 动作于跳闸 动作时间按与出线零序保护动作时间配合 时间级差取0 2 0 3s 厂用母线电源进线开关保护 中性点经低电阻接地系统单相接地保护动作电流按与下一级单相接地保护配合计算 按单相接地时有足够的灵敏度计算 高压厂用母线所接的馈线 低厂变 电动机开关的接地保护均可参照此公式 灵敏度逐级放大 动作时间按与出线零序保护动作时间配合 时间级差取0 2 0 3s 厂用母线电源进线开关保护 厂用馈线开关保护 保护配置相间短路故障 一般采用以下三种保护配置 尽可能采用电缆差动保护 定时限过电流保护 采用限时电流速断 定时限过电流保护 限时电流速断动作时间应与背后母线所接设备低电压保护配合 采用速断保护 定时限过电流保护 宜扩大速断保护的保护范围 使得速断保护末端短路时 背后母线的残压值大于所接设备低电压保护动作值 接地保护 同电源进线开关的接地保护 厂用馈线开关保护 差动保护最小动作电流的计算 制动系数 最小制动电流 差动速断电流按躲过区外故障短路时最大不平衡电流计算灵敏度校验按保护范围内最小短路电流来进行 厂用馈线开关保护 时限电流速断保护动作电流计算 整定原则可参照8 1 4分支过流保护I段 动作时间 可以按照与下一级瞬时电流速断保护动作时间或者F C回路熔断器熔断时间配合的原则来整定 微机保护可取灵敏度校验 按照电缆末端最小两相短路校验 要求灵敏度 2 厂用馈线开关保护 定时限过流保护动作电流 整定原则可参照8 1 3分支过流保护II段 按照躲过电动机自启动电流计算 与母线上所接设备的最大速断电流配合计算动作时间可以按照与下一级瞬时电流速断保护动作配合的原则来整定 此时取微机保护时间级差0 2 0 3s 厂用馈线开关保护 中性点不接地系统单相接地保护参考电源进线开关的相同系统接地保护整定 中性点经低电阻接地系统单相接地保护动作电流 按与下一级单相接地保护配合计算 动作时间与下一级单相接地保护最长动作时间配合 增加一个时间级差0 2 0 3s 低压厂用变压器保护 保护配置纵联差动保护 2MVA及以上低压厂用变压器以及用电流速断灵敏性不符合要求的变压器应装设纵联差动保护 电流速断保护 用于保护变压器绕组内及引出线上的相间短路故障 瞬时动作于变压器各侧断路器 瓦斯保护 仅适用于油变 过电流保护 保护变压器及相邻元件的相间短路故障 带时限动作于变压器各侧断路器 低压侧单相接地短路保护 对于低压侧中性点直接接地的变压器 低压侧单相接地短路故障应在变压器低压侧中性线上装设零序过电流保护 高压侧接地保护 同分支接地保护 温度保护 保护宜投信号 负序过流保护 低压厂用变压器保护 相电流速断保护动作电流计算 按躲过最大运行方式下厂变低压母线三相金属性短路电流计算 按躲过空载合闸时励磁涌流计算 取上两式计算的较大值 灵敏度按照最小运行方式下保护安装处两相金属性短路校验 要求 2动作时间采用真空断路器时动作时间为保护的固有动作时间 整定值取top 0s 采用F C回路时 相电流速断保护可以退出 若该保护投入 动作时间应比熔断器熔断时间大一个时间级差 当保护装置具有FC回路闭锁保护跳闸出口功能时 相电流速断可不考虑与高压熔断器的时间配合 速断保护动作时间也可采用装置的固有动作时间 低压厂用变压器保护 过电流保护动作电流 电动机群总自启动电流 一般取3 4倍的低厂变额定电流 灵敏度 按低压厂变低压侧出口两相短路校验 保护的灵敏度大于1 5 动作时间 按与低压侧馈线保护短延时保护配合 时间级差 微机保护取0 3s 低压厂用变压器保护 变压器过负荷保护动作电流动作时间一般取9s 动作于信号 低压厂用变压器保护 负序过电流保护负序过流保护可配置两段 第一段按变压器缺相运行可靠动作整定 第二段按低压侧母线两相短路有灵敏度整定 动作于跳闸 负序过流 段动作电流 按变压器缺相运行可靠动作整定 一般可取30 变压器额定电流 动作时间 按与低厂变高压侧电压级内相间短路后备保护动作时间配合 保护可动作于信号 当动作于跳闸时应核算低压侧较大电动机缺相启动时不误动 负序过流II段动作电流 按变压器低压侧出口两相短路有灵敏度整定 按和低压馈线最大短路短延时保护动作电流配合计算 动作时间 按和低压馈线短路短延时保护动作时间配合计算 低压厂用变压器保护 高压侧单相接地零序过电流保护对于中性点不接地系统 高压侧接地保护的整定计算同馈线保护 经小电阻接地系统 由于单相接地零序过电流保护灵敏度足够 根据运行经验 如用零序电流互感器测量零序电流时 应按躲过厂变低压母线三相短路时最大不平衡电流计算 最大不平衡电流不会超过0 3 动作电流 一般可按下式计算 按经验公式计算 0 1 0 2 IT N 根据经验 800kVA 1250kVA变压器 一次动作电流 取 10 15A 1600kVA以上的变压器 一次动作电流 取 20 25A动作时间 参考速断保护 低压厂用变压器保护 低压侧中性点零序过电流保护动作电流 按躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流计算 此电流一般不会超过低压线圈额定电流的25 与低压侧电动机及馈线保护配合计算 电动机及馈线有零序过电流保护时 应和零序过电流保护最大动作电流配合计算 电动机或馈线无单相接地零序过电流保护时 应与相电流保护最大动作电流配合计算 即 若上式计算变压器的零序过电流保护动作值太大 超过保护的整定范围 或出现灵敏度不能满足要求的情况时 则电动机或低压馈线应加装单相接地保护 与熔断器熔断特性曲线配合计算 低压馈线有熔断器保护时 变压器中性点侧零序过流应和熔断器熔断特性曲线配合 此时变压器中性点侧零序过流可采用反时限特性保护 低压厂用变压器保护 低压侧中性点零序过电流保护动作时间 与本变压器所带低压负荷零序保护最长动作时间配合计算 即 与低压馈线相电流保护配合计算 当低压馈线无零序保护时 应和低压馈线相电流保护配合计算 即 当低压馈线有熔断器保护 应和熔断器熔断特性曲线配合 可采用反时限过流保护 最快动作时间应与熔断器有选择性 与低压侧最大熔断器配合整定 级差可取0 5 0 7s 灵敏度 按变压器低压母线单相接地短路校验灵敏度 灵敏度 2 低压厂用变压器保护 非电量保护轻瓦斯保护动作于信号重瓦斯保护动作于跳闸定值的整定参考 整定导则 5 4 变压器温度保护宜动作于信号 低压厂用变压器保护 F C回路闭锁电流电流闭锁值整定 式中 真空接触器允许断开电流值 FC回路闭锁保护跳闸出口动作电流值 当电流互感器变比较小时 当Iart大于100A时 尽可能取小于100A的值 以避免CT饱和闭锁保护 当短路电流小于闭锁值但大于过流定值时 要验证此短路电流下熔断时间与上一级保护的配合关系 厂用高压电动机保护 保护配置定子绕组相间短路保护 2MW以下的电动机 装设电流速断保护 2MW及以上的电动机 或2MW以下 但电流速断保护灵敏系数不符合要求时 可装设纵联差动保护 单相接地保护 单相接地电流为10A及以上时 保护动作于跳闸 单相接地电流为10A以下时 保护可动作于跳闸 也可动作于信号 过负荷保护 运行过程中易发生过负荷的电动机 保护应根据负荷特性 带时限动作于信号或跳闸 起动或自起动困难 需要防止起动或自起动时间过长的电动机 保护动作于跳闸 相电流不平衡及断相 保护应动作于跳闸 低电压保护 保护应动作于跳闸 过流保护 保护应动作于跳闸 电动机过热保护 可投跳闸或信号 厂用高压电动机保护 差动保护最小动作电流计算按经验公式最小制动电流计算制动系数斜率计算按经验公式 0 4 0 5差动速断动作电流按躲过电动机起动时的最大不平衡电流计算 一般电动机起动时的最大不平衡电流不超过2 0 根据经验取 厂用高压电动机保护 相电流速断保护动作电流高定值 按躲过电动机最大起动电流计算 电动机起动电流倍数 在6 8之间 电动机起动电流倍数应按实测值计算 如无实测值对直接起动的异步电动机一般取 7 8 对串激调速或变频调速的电动机取 4 5 一般取5较为合适 动作电流低定值 按躲过电动机自起动电流计算 电动机自起动电流 系指厂用电切换或母线出口短路切除后 厂用电电压恢复过程中电动机的电流 按经验值或按实测值确定 6 5 按躲过区外出口短路时电动机最大反馈电流计算 躲过厂用母线出口三相短路时 电动机的反馈电流 根据以往实测反馈电流的暂态值为5 8 6 9 考虑保护固有动作时间为0 04 0 06s 反馈电流倍数暂态值的衰减 取 6计算动作电流低定值 7 8 根据经验 直接起动的异步电动机 串激调速或变频调速软起动电动机 7 5 8 动作时间 参考速断保护 厂用高压电动机保护 正序过电流保护动作电流整定值计算 取动作时间 按保证电动机安全运行整定 需躲过电动机启动时间 厂用高压电动机保护 负序过电流保护负序动作电流计算一般取 0 5动作时间计算负序过流动作时间 躲过区外两相短路时电动机的反馈负序电流 应和切除区外短路最长时间配合 可取 一般取 1s 厂用高压电动机保护 单相接地保护中性点不接地系统单相接地保护动作电流整定值 按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算 灵敏度计算 2动作时间计算 当单相接地电流 10A时 保护动作于跳闸方式 动作时间整定值 0 5 1 s 当接地电流 10A时 对300MW以上机组 根据计算 如果满足选择性和灵敏度要求时 建议作用于跳闸方式 动作时间整定值取 0 5 1 s 当接地电流 10A时 根据计算 如果不能很好满足选择性和灵敏度要求时 动作于信号方式 厂用高压电动机保护 中性点经小电阻接地系统单相接地保护动作电流整定值计算 按躲过电动机最大零序不平衡电流计算 按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算躲过电动机起动时零序不平衡电流计算 按经验公式为 0 05 0 1 当电动机容量较大时可取 0 05 容量较小时可取 0 1 按单相接地时有足够的灵敏度计算 动作时间 真空断路器 单相接地保护动作时间整定值 取 0 0 1s FC回路 当熔断器额定电流 125A时 取 0 05 0 1s 当熔断器额定电流 125A时 取 0 3 0 4s 有FC回路闭锁保护跳闸出口元件 速断保护动作时间整定值 取 0 05 0 1s 厂用高压电动机保护 电动机低电压保护为保证重要高压电动机自起动 必要时应加装0 5s延时切除II III类电动机的低电压保护 其动作整定值为生产工艺不允许在电动机完全停转后突然来电时自起动的电动机 根据生产工艺要求加装延时9s的低电压保护 动作后切除这些电动机 其动作整定值为 厂用高压电动机