2215;300MW机组火电厂电气部分的设计毕业设计.doc

2*300MW火力发电厂电气部分设计 2300MW机组火电厂电气部分的设计毕业设计第一部分 目 录第一章 说明书2第一节 原始资料21.1.1发电厂的建设规模21.1.2电力系统负荷水平21.1.3 地区电网现状：3第二节 设计任务41.2.1 设计依据及原始资料的收集和分析；41.2.2发电机、主变压器选择；41.2.3电气主接线的设计；41.2.4厂用电设计；41.2.5短路电流计算；41.2.6高压电气设备选择；41.2.7发电机，变压器保护配置；41.2.8配电装置规划设计；41.2.9防雷保护规划配置；41.2.10绘制工程图纸。4第二章 电压等级的选择52.1 电力网电压等级的选择52.2厂用电电压等级的选择5第三章 电气设备6第一节 同步发电机的选择6第二节 变压器的选择6第三节 导体和电气设备选择10第四章 电气主接线17第一节 主接线的设计原则17第二节 主接线的形式选择18第五章 厂用电设计20第一节 厂用电设计要求和负荷分类20第二节 厂用变压器选择22第六章 短路电流计算24第一节 短路电流计算结果24第二节 短路电流计算25第七章 发电机变压器组继电保护41第一节 继电保护配置要求41第二节 发电机变压器组保护简介43第八章 配电装置规划4952前言电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，在现代化生产和人民生活中，电能得到广泛的应用。近年来， 330 KV及以上超高压输电厂工程的陆续建成和各地电力网的不断扩大，标志着我国的电力工业已进入一个发展的新时期。发电厂是电力系统的重要组成环节,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的，依靠大专三年所学的专业理论知识，以达到理论联系实际，学以致用的目的。 我这次设计的题目为2x300MW火力发电厂电气部分设计,针对一次系统为主、二次设计为辅的原则，主要针对发电机、变压器的型号及其机组接线形式的选择、220KV主接线形式的选择、高压断路器、隔离开关的选择、电压互感器和电流互感器的选择，以及进行了厂用电设计、短路计算，并对发电机和变压器的主保护进行了简单的配置, 还对配电装置进行了规划。 由于本人水平有限，设计中难免有不足之处，希望各位老师批评指正。设计者 马志斌日期 2011-05第一章 说明书第一节 原始资料1.1.1 发电厂的建设规模（1） 类型：火电厂（2） 本次设计机组的型式为QFSN-300-2-20，利用小时数6000小时/年。（3） 第一期工程装机容量为：2200MW（4） 本次设计为二期工程装机容量为：2300MW1.1.2电力系统负荷水平（1） 发电机电压负荷：最大600MW，最小300MW，cos=0.85,T=6000h.（2） 厂用负荷为10%。（3） 高压厂用负荷：6KV电压级，最大输送60MW，cos=0.85。（4） 环境条件（1）当地年最高温度40，年最低温度-10，年平均温度14.2，年最大风速25m/s，历年最大覆冰厚度为10mm。（2）当地海拔高度264.5m，工程环境条件优越，出线走廊开阔，满足出线要求。（3）年平均雷暴日为10日/年。（4）该地区属II级污秽区。1.1.3 地区电网现状：1）供电区面积：15208.6平方公里，总人口620万。2）本地区统调最大负荷：725MW，供电量38.23亿KWH。3）本地区全口径最大供电负荷：1050MW；供电量： 58.81亿KWH。4）各电压级线路总距离：500kv： 200.832km 220kv： 713.756km 110kv： 980.195km 35kv： 1135.019km5）各电压等级变电容量：500kv 1500MVA 220kv： 1596MVA110kv 2099MVA 35km： 646.9MVA第二节 设计任务1.2.1 设计依据及原始资料的收集和分析； 1.2.2发电机、主变压器选择；1.2.3电气主接线的设计；1.2.4厂用电设计；1.2.5短路电流计算；1.2.6高压电气设备选择；1.2.7发电机，变压器保护配置；1.2.8配电装置规划设计；1.2.9防雷保护规划配置；1.2.10绘制工程图纸。第二章 电压等级的选择2.1 电力网电压等级的选择电网电压选择，主要根据线路送电容量和送电距离。我国各级电压输送能力统计：输送电压（KV）输送容量（MW）传输距离（km）35 210 2050110 1050 50150 220 100500100300 由上表可得，输送容量在100MW以上的火电厂与系统进行并网的电压等级为220KV ，所以本次设计2*300MW火力发电厂与系统进行并网的电压等级可选为220KV。2.2厂用电电压等级的选择 国内现今适用于300MW及以上容量机组的火电厂的高压电气设备基本都为6KV，经过数十年的生产，品种系列都比较齐全。因此，设计电厂的厂用高压用电系统采用6KV的电压等级。第三章 电气设备第一节 同步发电机的选择由火电厂设计技术规程DL5000-94第11.1.2中可知：1.发电机的额定容量应与汽轮机的额定出力相匹配；发电机的最大连续输出容量应与汽轮机的最大进汽量工况下的出力相匹配，且其功率因数和氢压均应与额定值相同。汽轮发电机的轴系自然扭振频率应避开工频及2倍工频。2.汽轮发电机组应有承受高压输电线路出口单相重合闸能力。根据电力系统的要求，发电机应具备一定的吸收无功功率，调峰及失磁后短时异步运行的能力。本次设计采用的是东方电机厂生产的300MW水氢氢冷却发电机：型号为QFSN-300-2-20。其本体主要参数及有关说明： 发电机额电容量为353MVA；额定功率因数为0.85；额定定子电流为10190A；额定频率为50HZ ；额定转速为3000r/min；Xd”=16.18%；定子绕线方式为双Y（并联）；额定励磁电压为463V；额定励磁电流为2203V；冷却方式为水氢氢；额定氢压为0.3MPa。 第二节 变压器的选择1.发电厂主变压器的容量的确定根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.5条中容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择：为保证发电机电压出线供电可靠，主变压器容量应根据5-10年的规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力，每台变压器的额定容量一般按下式选择：Sn=0.6PnPn为发电厂的最大负荷。2.主变压器型号的选择1.相数：根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.3条发电厂与电力系统连接的主变压器，若不受运输和制造条件的限制，应采用三相变压器。2.发电厂主变压器绕组的数量根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.7条对于容量为200MW及以上的机组，其升压变压器一般不宜采用三绕组变压器。故采用双绕组变压器。3.绕组连接方式由电力工程设计手册电气一次部分知：我国110KV及以上电压等级为中性点直接接地系统，变压器绕组都要采用“Y”连接；35KV及以下高压电压，为消去二次谐波影响，变压器绕组都采用“D”连接，所以主变接线方式采用YN,d11。4.冷却方式：由电力工程设计手册电气一次部分知：随着变压器的制造技术的发展，在大容量变压器中为了达到预期的冷却效果，提高散热效率，节省材料，减小变压器的本体尺寸，采用强油循环风冷的冷却方式。单元接线的主变压器单元接线时变压器容量Sn应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来选择。Sn1.1Pn(1-Kp)cosPn发电机容量 cos发电机额定容量 Kp厂用电率Sn1.1300（1-10%）0.85349.4MVA根据以上原则进行选择主变压器型号为：SFP7-360000/220型三相强油风冷电力变压器冷却方式：强油导向循环风冷式空载额定电压：高压侧242KV，低压侧20KV高压绕组:分接头42.5%，无励磁调节接线组别：YN,d11 (Y/-11)中性点运行方式：可直接接地或不接地运行阻抗电压：14.0% 短路损耗：860KW 空载损耗：195KW 空载电流：0.7%总重：246t3.联络变压器的选用 因为设计电厂中原有一期工程，其主变压器高压侧电压为220KV和110KV所以需要设置联络变压器将其与二期工程相连。根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.7条中，连接的两种升高电压均系中性点直接接地系统，且技术经济合理时可选用自耦变压器。 联络变压器一般只装一台，最多不超过两台。联络变压器的容量应满足两种电压网络之间在各种运行方式下的功率变换，其容量一般应不小于接在两种电压母线上的最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修通过联络变压器来满足本侧负荷的需要。根据以上原则对联络变压器型号的选择为：SSPSOL-300000220额定容量比（高/中/低）%：300/300/150额定电压（高/中/低）：24222.25%/121/13.8(KV)空载损耗:224.7KW短路损耗：高-中1043KW；高-低 508.2KW;中-低 612.5KW ;阻抗电压（各线圈值）：高-中13.43%；高-低11.74%;中-低18.66%；空载电流：0.582% 。连接组别：YNyn0d11第三节 导体和电气设备选择1.断路器及隔离开关断路器型式的选择，除须满足各项技术条件和环境条件外。还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择条件与断路器选择的技术条件相同。一）220KV母线侧高压断路器和隔离开关的选择（1）高压断路器的选择方法：1、额定电压选择：UNUNS2、额定电流选择：INImax3、开断电流选择：高压断路器的额定开断电流Inbr，不应小于实际开断瞬间的短,路电流周期分量有效值Izk,即INbrIzkh，没和 当断路器的Inbr教系统短路电流大很多时，也可用次暂态电流I” INbrI”。4、短路关合电流的选择：断路器的额定关合电流incl不应小于短路电流最大冲击值ish,即 inclish5、热稳定校验：It2tQk6、动稳定校验：iesish（2）高压断路器的选择：1、10KV及以下一般选用真空断路器，35KV及以上多选用六氟化硫断路器，该回路为 220 kV电压等级，故选用六氟化硫断路器。2、断路器安装在户外，故选户外式断路器。3、回路额定电压Ue220kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流 ImaX=1.053001000/0.85/1.732/231926.2(A)4、初选为LW-220I型六氟化硫断路器，其主要技术参数如下：型号额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA热稳定电流(有效)kA固有分闸时间SLW-220I160040100400.045、对所选的断路器进行校验：（1）短路关合电流的校验所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 100kA，流过断路器的冲击电流为51.108kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。（2）热稳定校验设后备保护动作时间 4s，所选断路器的固有分闸时间 0.04s 。则短路持续时间 t =4+0.04=4.04s。因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计，则 短路热效应 : Qk = I”2t =21.80424.04=1541.572kA2.s允许热效应 It2t = 402 4 = 6400kA2.s It2tQk 热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求，故选用LW-220I型断路器。（3）隔离开关的选择:1、根据配电装置的要求，35KV及以上断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地开关。2、该隔离开关安装在户外，故选择户外式。3、该回路额定电压为 220kV，因此所选的隔离开关额定电压 Ue 220kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.053001000/0.85/1.732/231926.2(A)4、GW11-220（D）型高压隔离开关其主要技术参数如下：额定电压KV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流KA220160012550（4s）5、校验所选的隔离开关：（1）动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即ies = 125kA流过该断路器的短路冲击电流ish = 51.108 kA.s 即 ies ish 动稳定要求满足。（2）热稳定校验断路器允许热效应It2t = 5024 =10000kA2.s 短路热效应 QK =1541.572kA2.s It2tQK热稳定满足要求。经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用 GW11 220（D）型高压隔离开关。二）6KV母线侧断路器选择: 断路器选择型号为6KV/BA1型开关柜配置3AF型真空断路器三）220KV侧电流互感器的选择: 电流互感器应为屋外LB11-220W2型 （1）根据安装地点（户内和户外）和安装使用条件（穿墙式 支持式 母线式）等选择电流互感器的类型。35KV以上配电装置，一般选用油浸式绝缘结构的电流互感器，有条件时应选用套管式电流互感器。 （2）按一次电路的电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和额定电流时，必须满足 电流互感器所在电网的额定电压；电流互感器的一次额定电压和一次额定电流；K温度修正系数；装设所选电流互感器的一次回路的最大持续工作电流。 （3）根据二次负荷的要求，选择电流互感器的准确度级。电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，以保证测量的准确度。 根据以上可选择电流互感器应为屋外LB11-220W2型 根据所选择的电流互感器，校验电流互感器的二次负荷，并选择二次连接导线截面。并对电流互感器进行热稳定和动稳定校验。四) 220KV母线侧电压互感器的选择：型号为TYD220/-0.01H(/0.1).(1)按安装地点和使用条件等选择电压互感器类型220KV及以上配电装置中，宜选用电容式电压互感器选单相式。（2）按一次回路的电压选择，电压互感器一次侧额定电压应大于或等于所接电网的额定电压。但电网电压的变动范围，应满足： (3)按二次回路电压选择。查表选择。（4）按容量和准确级选择。电压互感器准确级的选择的原则，可参照电流互感器的准确级选择。选定准确级之后，在此准确级下的额定二次容量,即 最好选用与相近的，因为超过或比小的过多时，都会是准确级降低。互感器二次负荷的计算式为 根据上面电压互感器可选择为型号为：TYD220/-0.01H(/0.1)五）220KV母线和6KV母线的选择 1.220KV母线选择 应选用管型母线进行三相水平布置。2.6KV 母线的选择已知参数：母线继电器的动作时间 短路器全分闸时间；室内最高温度，相间距离为0.25m,绝缘子跨距为1.2m 1. 按长期允许电流选择截面。最大持续工作电流为: =0.3903=3161.43A3849.11A 故不符合要求：应选择铜导体三条平放 =4780A 截面为 ,= 4780=3871.8A3849.11A 故选择 母线矩形截面铜导线。2. 热稳定校验，计算热稳定最小允 短路持续时间。 因 可不考虑非周期分量热效应。 计算母线短路前通过最大持续工作电流时得工作温度: = 按热稳定系数C=87，热稳定最小允许截面： 故满足热稳定要求。3. 动稳定校验。母线三相短路时冲击电流 中间母线的最大电动力： 最大弯矩为： 母线抗弯矩: 母线的计算应力 : 故符合要求。第四章 电气主接线发电厂和变电所中的一次设备按一定的要求和顺序连接成的电路成为主接线。它把各电源送来的电能汇集起来并分配给各用户，是电力系统接线的主要组成部分。第一节 主接线的设计原则一.电气主接线的设计依据1.地区电厂靠近城镇一般接入110-220kv系统。2.发电厂的机组容量应根据系统规划容量，负荷增长速度和电网结构等因素来考虑，最大机组容量不超过系统容量10%为宜；3.设计主接线时，还应考虑检修母线或断路器是否允许线路故障、变压器或发电机停运、故障时允许切除的电路、变压器和机组的数量等；4.当配电装置在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出线回路较多时，宜采用双母线或双母线分段接线方式；二.电气主接线的基本要求1满足系统和用户对供电可靠性和电能质量的要求2具有一定的灵活性3操作力求简单方便4. 经济上应合理5.有发展和扩建的可能第二节 主接线的形式选择目前，我国装有300MW及以上容量发电机组的发电厂中，与电网联接的母线都采用220KV及以上电压等级。这些母线的接线方式，根据电厂在系统中的地位，升压站电压等级，负荷情况，出线回路数，设备特点，周围环境以及规划容量等因素，一般采用如下几种方式。1) 双母线接线2) 双母线带旁母接线3) 一台半断路器接线4) 个别电厂由于地理位置的特殊性，采用发电机-变压器-线路的接线方式其具体特点如下：1) 双母线接线其主要优点如下：1.运行方式灵活。2.检修任意母线时，可以把全部电源和线路倒换到另一条线路上，不会停止对用户的供电。3.检修任意回路母线隔离开关时，只中断该回路。4.在特殊需要时，可将个别回路备用母线上单独工作或试验。5.线路断路器停电检修时，可临时用母联断路器代替，但必须将该回路短时停电，用“跨条”将断路器遗留缺口接通，然后投入母线断路器向该回路的供电，对可以短时停电的负荷比较合适。6. 便于扩建。双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，扩建施工是不会引起原有回路停电。2） 双母线带旁母接线在双母线接线方式的基础上增加一条旁路母线的接线方式不仅具有双母线的所有优点，而且可以避免双母线检修断路器是必须进行短时停电的缺点，充分保证供电的可靠性。双母线带旁母接线方式具有供电可靠，检修方便，调度灵活等优点。对于大型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠，还应具有足够的灵活，能适应多种运行方式的变化，且在检修，事故等特殊状态下操作方便 ，调度灵活，检修安全，扩建发展方便；在满足技术要求前提下，尽可能投资省，占地面积少，电能损耗少，投资与运行费用最小等方面进行比较，以选择比较合适的接线方案。主接线选择为双母线接线。注：附图为电气主接线图第五章 厂用电设计第一节 厂用电设计要求和负荷分类一.基本要求厂用电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂发展规划积极慎重地采用经过试验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。厂用电接线除应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修，维护方便等一般要求外，尚应满足下列特殊要求：1） 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。2） 充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求。切换操作简便。二.厂用负荷分类厂用电负荷根据其用电设备在生产中的作用，以及中断供电时对设备和人身造成的危害程度，按其重要性一般分为四类：（1）一类负荷。（2）二类负荷。（3）三类负荷。（4）事故保安负荷。 为了保证厂用电的可靠性和经济性，一方面要正确地选择厂用电电源电压供电的接线方式厂用电动机和继电保护等，另一方面在运行中必须正确使用和科学管理。三.厂用电电压我国有关规程规定，火电厂可采用3KV,6KV,10KV作为高压厂用电的电压。发电厂单机容量为60MW及以下且发电机电压为10.5KV时，可采用3KV；容量为100-300MW的机组，宜采用6KV；容量为300MW以上的机组，当技术经济合理时，也可采用两种高压厂用电电压。根据容量选择6KV电压作为厂用电电压。四.厂用电接线的基本形式选择 发电厂的厂用电系统，通常采用单母分段接线。厂用母线按锅炉分段的优点：1）一段母线故障时，仅影响一台锅炉运行。2）锅炉的辅助机械可与锅炉同时检修。3）因各段母线分开运行，故可限制厂用电路内的短路电流。五.厂用工作电源1.高压厂用工作电源一般采用下列引接方式：当发电机与主变压器采用单元接线时，厂用工作电源可由主变压器低压侧引接，供给本机组的厂用负荷可用负荷开关或用断路器只断开负荷电流不断开短路电流来代替。2.高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式：1）当无发电机母线时，一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接，并应保证在全厂全停的情况下，能从电力系统取得足够的电源。2）当技术经济合理时，可有外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或起动电源。3.事故保安电源 200MW 及以上发电机组应设置事故保安电源，事故保安电源分为直流和交流两种。直流事故保安电源，由蓄电池组供电；交流事故保安电源，目前多采用静态逆变装置。第二节 厂用变压器选择选择原则1.高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和选择。低压厂用变压器的容量留有10%的裕度。2.低压厂用备用变压器的容量与最大一台的低压厂用变压器的容量相同。高压厂用工作变压器可选择为:其型号为：SFF9-40000/20 冷却方式为：自然油循环风冷调压方式为：无励磁调节 接线组别为：D d0 d0全容量下的半穿越阻抗电压为：（高压-低压） 16.5% 分裂系数为：Kf=3.5 高压起动/备用变压器型号为：SFPFL-31500/15.75 分裂系数为：Kf=3.5全容量下的半穿越阻抗电压为：（高压-低压） 18.5% 低压厂用工作变压器我国的有关规程要求300MW及以上机组的主厂房内低压厂用变压器宜采用干式变压器。所以选择上海ABB变压器有限公司SCR系列的干式变压器。型号为：SCR-/低压三相干式电力变压器额定电压为：6.32*2.5/0.4KV 额定容量为：1600MVA以下连接组别：D Yn11阻抗电压：1600KVA 8% 1250KVA 6% 第六章 短路电流计算 第一节 短路电流计算结果本次设计中选择四个短路点，分别为：d1点位于220KV母线上；d2点位于发电机出；d3点位于厂用6KV母线上；d4点位于一期110KV母线上。计算结果见下表（具体计算详见计算书（一），分为对称短路和不对称短路两部分：短路时间短路点0s0.1s0.2s4sIchD119.53416.82815.05913.88651.108D2111.85199.1788.91765.823300.50D326.70326.05625.73226.70367.975D432.20628.47825.58524.83984.26第一部分计算结果如下：短路点类型D1D2D3D4单相短路20.829135.21471.56131.976两相短路15.85737.90541.24125.573两相接地短路20.11778.04835.74231.166第二部分计算结果如下：（单位为KA）第二节 短路电流计算一、计算电路图和各元件电抗标么值的计算取；b；. 发电机和变压器：1F、2F： =1.1523F、4F: =变压器: 1#、2# ：XT*=0.8673#、4# ：XT*=0.378联络自耦变压器： = 高压厂用分裂变压器： X1-2= X1-2/（1+Kf/4）=0.066 XT1*=（1-）X1-21000/40=0.107 XT2*=KfX1-21000/40=3.086厂高备用变压器： X1-2= X1-2/（1+Kf）=0.099 XT1*=（1-）X1-21000/31.5=0.392 XT2*=KfX1-21000/31.5=4.4三. 正序网络变换及三相短路电流计算1.短路点d1 ：Y/变换：（由X11、X13、X15、转化为X16、X17） X16=0.3+0.448+ X17=1.010+0.448+图1.各设备正序阻抗图图2 X1=三相短路计算电抗： XS1JS=40.881=0.881 X2JS= 0.437=0.308X1JS=2.966=0.927 XSC2JS=0.27查汽轮发电机运算曲线得： 1F、2F: I*=1.12 I*（0.1）=01.09 I*（0.2）=1.02 I*（4）=1.36 3F、4F: I*=3.56 I*（0.1）=3.05 I*（0.2）=2.7 I*（4）=2.7系统C1:Ic1*=1.3 Ic1（0.1）*=1.23 Ic1（0.2）*=1.15 Ic1（4）*=0.1.46系统C2:Ic2*=4.1 Ic2（0.1）*=3.4 Ic2（0.2）*=3.0 Ic2（4）*=2.37求短路点各个时刻短路电流：I”=1.12+ 1.3.56+1.3+4.1 =19.534 =1.09+3.05+1.23+3.4=16.828=1.02+2.7+1.15+3.0=15.059=1.36+2.31+1.46+2.37=13.026冲击电流：ich=1.8519.534=51.108KA2.短路点d2三相短路电流计算（按图1所示） X106 = 107=106+10=0.161+0.389=0.55电流分布系数： 其转移阻抗为： 图3换算成计算阻抗： 3.274 0.923查汽轮发电机运算曲线：对于1F、2F来说，因为XJS 3,可将电源视为无限大容量电源即其三相短路电流周期分量不随时间的改变而衰减。所以XX”=1/3.506=0.2854F: I*=6.22 I*（0.1）=5 I*（0.2）=4.2 I*（4）=2.473F: I*=0.96 I*（0.1）=0.93 I*（0.2）=0.9 I*（4）=1.03C1: I*=I*（0.1）=I*（0.2）=I*（4）=13.274=0.305C2: I*= 1.1 I*（0.1）=1.08 I*（0.2）=1.04 I*（4）=1.18各短路电流周期分量有效值：1F、2F: I”=0.285 3F: I”=0.96KA I（0.1）=0.93KA I（0.2）=0.9KA I（4）=1.03KA4F: I”=6.22KA I（0.1）=2.9KA I（0.2）= 4.2KA I（4）=1.18KA系统C1、C2:Ic1=0.305K Ic2=1.1 合计 I=111.851KA I（0.1）=99.17KAI（0.2）=88.917KA I（4）=65.823KA冲击电流：ich=1.9111.851=300.50KA3.d3点短路计算。接着短路点d2之图三，因为有五个电源向短路点供给短路电流，用分布系数法可得：将E，S，S，E，E置0，并设I=1,（其中IIIII分别为其供得电流;I为1-4供得电流总和；I为流进短路点得电流总和;O为III得交点）则： I=1 I=3.365 I=10.981 I=3.392 则 I=I+I+I+I=1+3.365+10.981+3.392=18.738 则 E到O之间U=2.965+0.38918.738=10.254 I=I+I=18.738+21.142=39.88又因为总阻抗为：Z=（2.9650.8810.270.874）+0.3890.485+3.193得：Z=3.45则由公式各电源对短路点的转移电抗为：Z转移=各分布系数为： =0.025;=0.0844 同理得： =0.275；=0.085；=0.53则各电源点对短路点的转移阻抗（对应电源分别为ESSEE）为： Z3=138；Z4=40.877同理得 Z5=12.545； Z6=40.588 ；Z7=6.509由转移电抗求各电源对短路点的计算电抗为：发电机12X=X=138=43.125系统S1：X=X=40.877 =40.8777 同理得各电源及系统的计算电抗：X=12.545；X=14.325；X=2.297 查汽轮发电机运算曲线：对于以上计算阻抗来说，因为XJS 3,可将电源视为无限大容量电源即其三相短路电流周期分量不随时间的改变而衰减。所以1F、2F: XX”=1/43.125=0.02324F: I*=1/14.325=0.0698 C1: I*=I*（0.1）=I*（0.2）=I*（4）=0.0245 C2:I*=I*（0.1）=I*（0.2）=I*（4）=0.0797各短路电流周期分量有效值：1F、2F: I”=0.0232=0.664KA4F: I”=0.0698=2.258KA系统C1、C2:Ic1=0.0245KAIc2=0.072=6.591KA 合计 I=9.64 KA冲击电流：ich=1.859.64=25.22KA4.短路点d4Y/变换：（由X8、X102、X5、X6 转化为X130、X131 ） X130=0.27+（0.339+0.109）+ X104=0.437+（0.339+0.109）+X1=三相短路计算电抗： Xjs101=1.01 Xjs131=1.61 Xjs130=0.995 Xjs19=0.3查汽轮发电机运算曲线得：图41F、2F: I*=3.41 I*（0.1）=2.98 I*（0.2）=2.64 I*（4）=2.4 3F、4F: I*=0.92 I*（0.1）=0.88 I*（0.2）=0.88 I*（4）=0.96系统C1: I*=3.62 I*（0.1）=3.1 I*（0.2）=2.68 I*（4）=2.32系统C2: I*=1.08 I*（0.1）=1.02 I*（0.2）=0.97 I*（4）=1.2I*、0.1秒时：I*（0.1）= 冲击电流：ich=1.8532.206=84.26KA四.负序网络变换1.d1点 如图5所示：图5.各设备负序阻抗图图6用Y/变换法： 得负序综合阻抗：X2= =0.139 2.d4点.如图5所示4点.如图5所示图7用Y/变换法进行阻抗变换得出图7： X132=X133=得负序综合阻抗：X2=五. 零序网络变换零序网络阻抗图如图8所示1.d1短路点零序阻抗变换X124=0.4335 X125=0.189 X126= X124X3=0.177 X127=X126+X5=0.707 X128=X127X7=0.225 X129=X128+X6=0.585将各组抗并联，得零序综合阻抗，如图8（1）所示X0=0.093d4短路点：零序阻抗变换X124=0.434 X125=0.195 X134= X125X8=0.113 X135=X134+X6=0.222 X136=X135X7=0.159 X137=X136+X5=0.498得零序综合阻抗，如图8（2）所示：X0=六.不对称短路电流计算（1）.d1点短路：由上面网络变换求得： 正序综合阻抗X1=0.134；负序综合阻抗X2=0.139 零序综合阻抗X0=0.087；Ie= 1.单相短路电压：I*1”(1)= KA I1”(1)= KA I”(1)=mI1”(1)=36.943=20.829KA2.两相短路电流：正序电流的标幺值：I*1”(2)= KA；正序电流的有名值：I1”(2)= KA；两相短路电流：I“（2）=mI1”(2)= KA3.两相接地短路正序电流的标幺值：I*1”(1.1)= = KA正序电流的有名值：I1”(1.1)= KA两相接地短路电流：I“（1.1）=mI1”(1.1)=20.117KA2.d4点不对称短路电流计算由上面网络变换求得： 正序综合阻抗X1=0.168；负序综合阻抗X2=0.172 零序综合阻抗X0=0.131；1）.单相短路电压1.正序电抗标么值： I*4”(1)= KA正序电流的有名值：I4”(1)= KA单相短路电流： I”(1)=mI4”(1)=310.659=31.976KA2.两相短路电流：正序电流的标幺值：I*4”(2)= KA正序电流的有名值：I4”(2)= KA两相短路电流：I“（2）=mI4”(2)= KA3.两相接地短路正序电流的标幺值：I*4”(1.1)= KA正序电流的有名值：I4”(1.1)= KA两相接地短路电流：I“（1.1）=mI4”(1.1)=31.166 KA第七章 发电机变压器组继电保护第一节 继电保护配置要求一.继电保护的基本要求参照继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83中第2.1.2条规定：继电保护应满足可靠性，选择性，灵敏性和速动性的要求。二.选择保护构成方案的基本原则参照继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83中第1.03条规定：当确定继电保护机构成方案时应考虑以下几个方面：1.电力设备和电力网的结构和运行特点；2.故障出现的概率和可能出现的后果；3.电力系统近期发展的情况；4.经济上的合理性；因此发电机双绕组变压器组的保护配置如下：1.短路保护：(1) 升压变压器瓦斯保护；(2) 高压厂用变压器瓦斯保护；(3) 发电机差动保护；(4)发电机变压器差动保护；(5)高压厂用变压器差动保护；(6)升压变压器差动保护；(7)阻抗保护；(8)发电机匝间保护；(9)升压变压器高压侧零序保护；(10)高压厂用变压器过电流保护；2.发电机接地保护（1） 定子一点接地保护；（2） 励磁回路一点接地保护；（3） 励磁回路两点接地保护；3异常运行保护（1） 对称过负荷保护；（2） 不对称过负荷保护；（3） 励磁回路过负荷保护；（4） 失磁保护；（5） 过电压保护；（6） 逆功率保护；（7） 过激磁保护；（8） 非全相运行保护；（9） 断路器失灵保护；（10） 电流回路断线保护；（11） 电压回路断线保护；（12） 升压变压器温度保护；（13） 升压变压器冷却系统故障保护；（14） 升压变压器油面降低保护；（15） 高压厂用变压器温度保护；（16） 高压厂用变压器冷却系统故障保护；第二节 发电机变压器组保护简介1.变压器瓦斯保护装置瓦斯继电器又称为气体继电器。其安装在变压器油箱与油枕之间的连接管中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。 2.发电机差动保护装置对阻抗较大的发电机，当纵联差动保护采用BCH-2型继电器时，采用高灵敏系数纵联差动保护接线。3. 变压器纵差动保护装置变压器差动保护需要解决的主要问题之一是采取各种措施避越不平衡电流的影响。在满足选择性的条件下，还要保证在内部故障时有足够的灵敏系数和速动性。4. 发电机变压器组差动保护采用的是总差动的一臂由厂用变压器低压分支的电流互感器经降流的辅助变压器变流接入，分支变流器的变比按厂用变压器的容量选择。由于厂用变压器的阻抗值较大，低压分支线上短路电流较小，故对辅助变流器的饱和系数要求低，因而容易选择。此接线方式投资省，封闭母线简单，总差动保护范围可扩大到厂用变压器。但二次电缆较长 ，二次接线较复杂。5.阻抗保护装置 阻抗保护装设在主变压器的高压侧，其对高压母线故障灵敏系数最高，对线路保护的后备作用也较好。但作为发电机和变压器的后备作用较差。 阻抗保护为三相式接线，采用简单的全阻抗继电器，或偏移阻抗继电器。设有电压回路断线闭锁措施，一般不装设振荡闭锁装置，而用延时躲过振荡。 保护的动作阻抗按与相邻元件主保护配合的条件整定，一般不与相邻元件后备保护配合。保护设T1和T2两段延时。延时T1应与相邻元件主保护相配合，并能可靠躲过振荡，一般延时T1不大于0.5-1.0S，动作与母线解列。延时T2= T1+T,动作于解列灭磁。6.发电机匝间短路保护 采用零序电压式匝间保护。如配置图所示，把发电机中性点与发电机出口端电压互感器的中性点用电缆连接起来，该电压互感器的一次侧中性点不能接地，这样，当定子绕组发生匝间短路时，就有零序电压加到电压互感器的一次侧，于是，在其二次侧开口三角形出口处就有零序电压输出使电压继电器动作。当外部相间短路时，零序电压保护也反应不平衡电压，为了保证保护动作有足够的灵敏系数，在外部短路时又不误动作，可增设防止误动作的闭锁元件，一般可选用负序功率方向继电器作为闭锁继电器。 为使一次设备安全，电压互感器的高压侧通常装设高压熔断器。为防止熔断器熔断而导致保护误动作，还要增设电压断线闭锁装置。7.发电机定子接地保护装置 采用的是利用基波零序电压和3次谐波电压构成发电机定子100%接地保护装置，整个装置分成基波和3次谐波两大部分。继电器的信号电压取自发电机机端三相电压互感器YH1二次开口三角形绕组和中性点单相电压互感器YH0二次绕组。 3次谐波部分：采用了150HZ串联谐振电路和50HZ并联谐振电路，使3次谐波电压放大，使50HZ电压被滤除。这样就由YH1和YH0的二次电压中将3次谐波电压n和s分离出来。利用环流法绝值比较回路经比较后，输出直流信号电压给执行逻辑电路。 基波部分：采用150HZ双T阻波电路，滤去3次谐波，使基波和其他高磁谐波将不同程度的通过这个双T电路，此信号经整流、滤波得相应的直流信号电压，送给触发器。触发器是否翻转决定于直流信号电压是否大于触发器的门槛电压。触发器反转后经出口继电器动作。 反映基波零序电压的接地保护，其动作值取5-10V，其死区为5%-10%,保护范围可达到90%-95%。8.发电机励磁回路接地保护（1） 励磁回路一点接地保护采用的是迭加交流电压式一点接地保护，它即是以直接测量转子绕组对地绝缘电导为判据的保护装置，这种可以反映励磁回路中任一点发生的接地故障，没有死区，灵敏系数一致，并且不受转子绕组对地电容的影响，灵敏系数较高，适用于大容量发电机的转子保护。（2） 励磁回路两点接地保护 采用