南瑞发变定值计算

1、NARI RELA YSRCS-985发电机变压器成套保护装置300MW 机组保护整定计算书南京南瑞继保电气有限公司2005年02月300MW 机组发电机变压器保护定值计算1 原始资料 21 1 发电机变压器参数 21 2 整定计算相关资料 22 短路电流计算 33 发电机变压器组保护配置方案 63.1 发电机变压器主接线方式 63.2 发电机变压器保护配置 74 整定计算 84.1 发电机差动保护 84.2 主变压器差动保护 94.3 发电机纵向零序电压匝间保护 124.4 定子绕组接地保护 124.5 转子接地保护 144.6 定子绕组对称过负荷保护（反时限 ） 144.7 励磁绕组过负荷

2、保护 154.8 转子表层负序过负荷保护（ 发电机负序过负荷保护 ） 164.9 发电机失磁保护 174.10 发电机失步保护 204.11 发电机过励磁保护 224.12 发电机频率异常运行保护 224.13 发电机逆功率保护 234.14 发电机定子过电压保护 234.15 启停机保护 244.16 厂变压器差动保护 244.17 发变组差动保护 264.18 主变压器零序过流过压保护 274.19 主变压器过负荷保护 284.20 高压厂用变压器高压侧复合电压过流保护 284.21高压厂用变压器A分支零序过流保护294.22 高压厂用变压器 B 分支零序过流保护 294.23 通风启动

3、304.24 非电量保护 304.24 跳闸方式 315 RCS-985A 装置定值单 325.1 装置参数 325.2 系统定值 325.3 保护定值 355.3 计算定值 481 原始资料1 1 发电机变压器参数（1）发电机 QFSN-300-20B（水.氢.氢）Pn=300MW ; COS =0.85; Un=20KV ; ln=10189A ;Xd ” =14.58%（饱和值）；Xd ” =16.94%（非饱和值）；Xd =21.25%（饱和值）；Xd =24.15%（非饱和值）； Xd=184.4%（饱和值）；Xd=184.4%（非饱和值）。（2）主变压器 SFP10-370000/

4、242Sn=370000KVA；242 2 X 2.5%/20KV , Yn,d11 ；Ud=14%。（ 3）厂用变压器 SFF-50000/20Sn=50000/31500-31500KVA； 202X2.5%/6.3 -6.3 ； Ud1-2 =Ud1-2 =21%D,yn1-yn1（ 4）励磁变压器Sn=3235KVA； 20/0.94KV ；d,y11 。1 2 整定计算相关资料大型发电机变压器继电保护整定计算导则 电力工程电气设计手册RCS-985A型发电机变压器成套装置技术使用说明书RCS-974A型发电机变压器成套装置技术使用说明书 技术数据取自发电机 . 变压器产品说明书。2短

5、路电流计算短路计算如图 1电网对本电厂系统电抗，为一点等值，如下:a. 等值方式：不含本电厂 220KV # 1机变组，b. 正常方式：X1 =0.1428 0.2854c. 检修方式：X1 二 0.3999 1.0383d. 以1000MVA、230KV为基准值的标幺值e. 数据格式：正序/零序。图1、短路计算系统等值图注：变压器参数:X 1-2为高压绕组与总的低压绕组间的穿越电抗为8.5%;Xi - X2为分裂绕组间的分裂电抗为46.4% ；注：基准容量 1000MVA。主变高压侧至出线断路器之间有134米的1000mm2的单芯铜电缆；其参数为:正序阻抗(Q /km) : 0.0231+j

6、0.2139 ;零序阻抗(Q /km) : 0.0577+j0.2139 ;(太小忽略不计)X2= 0.2139 0.134 1000 =5.4 10*230X3匕 1000.0.378100370X4=(雯空)竺一 0.62100410050X51 46.4 1000=X64.642 10050X715.6 1000=x100300= 0.4420.85(1)最小运行方式下，d1发生三相金属性短路短路电流:a、发电机1G供给短路电流:X*=0.442+0.378=0.82 ;300X is = 0.82 二 0.289js 1000由Xjs=0.289在运算曲线查得1*=3.75;发电机额定

7、电流(基准电压为230KV):I f!nCOS0.85 =886A.3U f!n 3 230I d3)=3.75 % 886 = 3322 Ab、220KV系统S1供给的短路电流:lx* 二12.50.3999d1= 2.510006.28KA 2,即:（2）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）I k i和相应的制动电k. min流lr,在动作特性曲线上查得对应的动作电流Id,则灵敏系数为：I k2)ik.min虫 70850 25150003.37-6.072式中：(2) 3(3)- 3lk.)inI k.)in70850A2 2senId,370850(lr -

8、nIeH r15000丄-4 3.396 =-3.362由上式可知lrr3U b1n3 20(2)变压器各侧二次额定电流：3高压侧：心十血883 10 .68A n blh1205(nblh为主变高压侧 TA变比1200/5 )。310.68 10低压侧:| Ib1n -nblh(n blh为主变低压侧15000TA变比=3.56 A15000/5 )。(3)差动各侧平衡系数计算 高压侧：平衡系数Kph1 b2n b1 b2n二迥973.68低压侧：平衡系数KphI b2N 3.56式中：Ubln为变压器低压侧额定电压；Sn为变压器额定容量。以上基准式中Ib2b为变压器计算侧二次额定电流；I

9、b2b-b为变压器基准侧二次额定电流值;侧为主变低压侧(发电机侧)。(4)差动各侧电流相位差与平衡补偿变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。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；应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整 定；即：lcdqd=K rel (Ker+ U+ m) Ib2n=1.4 X (0.01 X 2+0.05+0.05) X 3.56=0.6A(归算到低压侧)依整定计算导则：在工程实用计算中可取0.20.5le；南瑞厂家建议取 0.5Ie,故取：Icdqd=0.5I e=0.5 X 3.56=1.78A。式中 U为变压器调压引起误差； m

10、为本由于电流互感器变比未完全匹配产生误差可取0.05;Krel为可靠系数1.4; Ker为电流互感器比误差0.01 X 2。比率制动系数的整定 变斜率比率差动起始斜率Kb/1 =K er=0.1式中Ker为电流互感器比误差系数最大取0.1(依南瑞厂家技术使用说明书)变斜率比率差动最大斜率:Kb/2 -1 unb.max* 一1 cdqd* -3Kb/15.897 凹 3 0.13.56Ik.max* _33.5621.445 门33.56= 0.35依南瑞厂家建议取 0.7, 对于两绕组变压器有：故取0.7。I unb. max =(KapKccKe+心 U +Am)lkmax-(1.75 1

11、 0.1 0.05 0.05)64.336 10315000= 5.897.1 0.5 3.56 = 4.832式中 Ker , U m的含义同上;Kcc为电流互感器的同型系数（取1.0） Ikmax为外部短路时最大穿越短路电流周期分量（二次值）;Iap为非周期分量系数取1.75。（7）比率差动保护灵敏系数的计算灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上（d1点）两相金属性短路计算根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流lr,在动作特性曲线上查得对应的动作电流Id,则灵敏系数为:式中:J3 cccc5242 c.(2)33222K - l k.min _ 215000204

12、8、2sen _ ld 一4.83_ (2) _. 3(3) 3l k.minl k.min3322 A;2 23242332221(lr -nle)20 -6 3.56 9.76r150002由上式可知lrff2（48HZ）时累加时间，上限为 ti： 20min。延时时间ti： ios。段:f2（48HZ） ff3（47.5HZ）时累加时间,上限为 t2： 4min。延时时间t2： 10S。川段：f3（47.5HZ） ff4（47HZ）时无累加时间，延时时间t3： 20S。 段 fv f4（47HZ）时无累加时间，有延时时间t4： 5S。保护出口：解列灭磁。4.13发电机逆功率保护20 /0

13、.1 / 0.1 /0.1取自发电机机端电压互感器tv变比为 3333kv，发电机机端 TA变比15000/5A。（1）逆功率保护动作功率整定：_9.84 106set = 15000 20x50.1式中Krel可靠系数取Pop=krei（P1+P2）=0.8X 300 X 3%+（1-98.9%） X 300=9.84MW= 16.4W（折算到二次侧），取额定功率3%;P2为发0.8;P1为汽轮机在逆功率运行时的最小损耗电机在逆功率运行时的最小损耗，取P2=（1- r）Pgn, n为发电机效率,取98.9%;Pgn为发电机额定功率。南瑞厂家建议整定1%的额定有功，即取：0.01 X Pgn=

14、0.01 X 300=3MW故取：Pop=3MW（2）延时整定逆功率保护，不经主汽门触点闭锁，延时1.5S动作于信号，动作于解列时，根据汽轮机允许的 逆功率运行时间，不超过1分钟（故取60S）。程序逆功率，经主汽门触点闭锁，延时0.51.5S动作于解列（故取1S）。在过负荷.过励磁.失磁等异常运行方式下，用于程序跳闸的逆功率继电器作为闭锁元件，其定值一般整定为（13）%Pgn。南瑞厂家建议整定 0.8%的额定有功，取：Pset=0.8%Pgn=0.8% X 300MW=2.4MW（3）保护出口：全停。4.14发电机定子过电压保护取自发电机机端电压互感器TV变比为200.10.10.1 KV.3

15、3133(1)Uop =1.3Ug n =1.32020-130V0.1式中 Ugn为发电机额定相间电压（二次值）。(2)延时整定t=0.5S动作于解列灭磁。(3 )保护出口：解列灭磁。4.15启停机保护中性点零序电压取自发电机中性点变压器二次侧变比为20/0.22KV。(1) 定子接地故障，采用中性点零序电压的过电压保护，其定值一般取12.7V (故取12.7V)。延时不小于定子接地基波零序电压保护的延时，t=2S作用于跳闸。(2) 相间故障，采用接于差动回路的过电流保护，定值按额定频率下，大于满负荷运行时差动回路中的不平衡电流整定：lop=K rellunb式中Krel可靠系数取1.31.

16、5(取1.4)；lunb为额定频率下，满负荷运行时差动回路中的 不平衡电流。取:发电机差流0.5怯，主变差流0.5le(3) 低频闭锁定值整定启停机保护为低频运行工况下的辅助保护，低频闭锁定值按额定频率的0.80.9整定，故取0.9倍即45HZ。(4) 保护出口：跳灭磁开关。4.16厂变压器差动保护主厂变高压侧 TA变比2000/5 ;主厂变低压侧 TA变比4000/5。1、变压器稳态比率差动(1)变压器各侧一次额定电流：高压侧:,Sn50000= 1443.42 AI b1 n.3U b1n “3 20式中：Ub1n为变压器高压侧额定电压;Sn为变压器额定容量。Sn50000= 4582.3

17、A低压侧:b1n . 3U b1n3 6.3式中：Ub1n为变压器低压侧额定电压；Sn为变压器额定容量。(2)变压器各侧二次额定电流：高压侧：=血 =1443.42 =3 6A ( nblh为主厂变高压侧 TA变比2000/5)b2nnblh2000 5低压侧：=n = 4582.3丨 b2n 一 l _5-7 Anblh400Q 5(nblh为主变低压侧 TA变比4000/5)。(3)差动各侧平衡系数计算高压侧：平衡系数Kph丨 b2n -bIb2n3.6低压侧：平衡系数52讥36“63Ib2N5.7式中Ib2b为变压器计算侧二次额定电流；Ib2b-B为变压器基准侧二次额定电流值，以上基准侧

18、为主厂变高压侧。(4) 流相位差与平衡补偿变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。 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；应按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整 定；即：lcdqd=K rel (Ker+ U+ m) I b2nIb2n=1.4 X (0.01 X 2+0.05+0.05) X 3.6=0.6A依整定计算导则：在工程实用计算中可取0.20.5le；南瑞厂家建议取 0.5 Ib2n； 故取 lcdqd=0.5 X Ib2n=0.5 X 3.6=1.8A。 式中U为变压器调压引起误差； m为本由于电流互感器变比未完全匹配产生误差可取0.05;

19、Krel为可靠系数1.4；Ker为电流互感器比误差0.01 X 2。比率制动系数的整定变斜率比率差动起始斜率：Kb/1 =K er=0.1式中Ker为电流互感器比误差系数最大取0.1(依南瑞厂家技术使用说明书)变斜率比率差动最大斜率：厂家建议取0.7故取Kb/2=07比率差动保护灵敏系数的计算灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上(d3)两相金属性短路计算根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流lr,在动作特性曲线上查得对应的动作电流 Id,则灵敏系数为：I (2) 也汉21300 汉Ksen = J200020 =4.5 2Id3.27式中：Ik(2m= Ik3min3

20、 21300A2 2(Ir - nIe)、36.321300 -_ 220- 2000丄-6 3.6 14.22由上式可知lrnle所以:Id =Kbl Ir Icdqd =0.23 6.3213001220 - 0.5 3.6 =3.2720002其中：Kbr(Kb 2 Kb1 )叮 0.05I rKbi 二 Kbi - Kbr 卄=0.1 0.051 e3 6.35121300 -22020002_0250000 n5-, 3 20 2000式中：Id为差动动作电流；Ir为制动电流；Kbl为比率差动制动系数；Ie为变压器额定电 流；n为最大斜率时的制动电流倍数，装置固定取6。(8)谐波制动

21、比的整定依南瑞厂家技术使用说明书一般二次谐波制动比可整定为15%20%;故取 15%。2、差动速断保护应按躲过变压器初始励磁涌流，区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定，一般可取46倍额定电流，依厂家建议，我厂主厂变高压侧 CT为小变比2000/5,取8倍额定电 流故cdsd=8l b2n=8 X 3.6=28.8A。3、保护出口：全停 4.17发变组差动保护发电机中性点侧 TA变比15000/5,主变高压侧 TA变比1200/5;主厂变低压侧 TA变比 4000/5。1、发变组稳态比率差动(1) 差动各侧电流相位差与平衡补偿变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线。 差动电流起动定值Ic

22、dqd的整定：Icdqd为差动保护最小动作电流值；应按躲过额定负载时的最大不平衡电流整定: 依整定计算导则：在工程实用计算中可取0.20.5le；南瑞厂家建议取 0.5le； 故取 lcdqd=0.5le=0.5X 3.56=1.78A 。(3) 比率制动系数的整定变斜率比率差动起始斜率Kb/1 =K er=0.1式中Ker为电流互感器比误差系数最大取0.1(依南瑞厂家技术使用说明书)变斜率比率差动最大斜率：厂家建议取0.7 故取。Kb/2 =0.7(4)比率差动保护灵敏系数的计算灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上(d1点)两相金属性短路计算根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流lr,在动作特性曲线上查得对应的动作电流J35242 c.33222K _ l k.min _ 21500020 4senld4.83式中：l (2) 3 i 、33399 al k.min1 k.min3322 A2 2Id,则灵敏