发电机变压器组保护整定

1、1、原始资料某发电厂要扩建一个新厂，安装两台发电机变压器组，主接线如图（a）所示。已知参数如下：（1） 发电机 Pe=200MW， cos =0.85，Ue=15.75kV， xd 195%， Xd 24%， xd 14.5% ；变压器 Se =240MVA， Ud =0.105，接线 Y -11，分接头 1212 2.5% 15.75kV，分级绝缘。（2）相间短路后备保护范围末端两相短路时，流经发电机的最小短路电流为 14900A。（3）110kV母线上出线后备保护动作时间为 6s。出线的零序后备保护最大动作电流为3250A，最大动作时间为5s。在最大运行方式下，出线的零序后备保护 范围末端

2、接地短路时流经变压器的零序电流为620A，故障线路上的零序电流为903A。在最小运行方式下，出线末端金属接地短路时，流经变压器的最小零序 电流为1100A。（3）保护设计所需的最大三相短路电流的计算结果如图（b）、（c）所示。它们是归算到115kV的安数（括号内为最小三相短路电流值）。（a）主接线图-HOkV475SAQ15.75k V厂用Ft(b)110kV母线短路时，短路电流分布图:llOkV688O(4460iA8523 C8523) A(c)15. 75kV母线短路时，短路电流分布图2、设计内容、发电机变压器组的保护方式发电机变压器组的容量为200MW，发电机与变压器之间无短路器，因此

3、， 除发电机变压器组需装设公用纵差动保护外， 发电机、变压器均装设单独的纵差 动保护。按照保护安装设规程，需安装的保护如下： 、发电机变压器组： 纵差动保护 、发电机：a纵差动保护b、定子接地保护(零序电压保护)c、定子绕组匝间短路保护d、定子绕组过电压保护e、相间短路的后备保护(负序过电流保护 +低电压起动保护)f、定子绕组过负荷保护（定时限+反时限）g、逆功率保护h、失磁保护、变压器：a、纵差动保护b、瓦斯保护C、单相接地保护d、过负荷保护e、相间短路的后备保护、保护整定计算I、发电机、发电机纵差动保护（BCH-2高灵敏度接线）发电机额定电流:I 1N =s、3U cos3200 10、3

4、 15.75 0.858625.2A为统一测量仪器的规格，电流、电压互感器的二次侧电流、电压分别取5A、00V 因此，电流、电压互感器的变比分别为:nY 15.750.1 157.5nL 1000/5 2000互感器二次侧电流1 2NI2N 8625.21nL 2000a平衡线圈的Wp的选择按二次回路断线时非段线相保护不动作选择AWKkI2N1.3 4.31 12.66可取WP=12b、差动线圈Wc的选择按一相断线时断线不动作的条件选择Kkl2N WCWP AWAW2AWWc-Wp25.31Kk 1 2NKk I 2N取 Wc=25c、动作电流AW60宀一Idz2.4A%25取 I dz=25

5、 Ad、灵敏度校验3 _-115I 28523Ki1 kmax21575 10.77 2gldz2000 2.5e、断线监视器CJJ整定1 cdz0.2I2N 0.2:4.310.862 A、定子接地保护（零序电压保护）发电机变压器组的高压侧为中性点非直接接地系统而发电机电压网络 的中性点不接地或经消弧线圈接地时，一般在发电机电压侧装设零序电压保护并 作用于信号，其动作值应满足Udz.jUbp不平衡电压Ubp是由电压互感器的误差和三次谐波电压而引起的，通常Ubp可达1015V，所以取零序电压保护的动作电压 Udzj 15V 、定子绕组匝间短路保护（横差动保护）横差动电流互感器变比计算n-1 0

6、.2彎0.25 862521431.265取 nL1 =500。动作电流I1N8625.21ld(op0.2: 0.30.2: 0.33.45 5.18An500取 IdgOp=5A 、定子绕组过电压保护动作整定值：U dzggyK UGgN rel门丫1.3彈157.5130V动作时间:tdzggy0.5s、低电压起动保护电流继电器动作电流按躲过额定电流整定:dzgdyKb II 2 NKh1.20.854.316.085A电压继电器动作电压按躲过最低允许运行电压整定:dzgdy0.9Un 0.9 15750KbKinY1.2 1.15 157.5灵敏度按变压器高压侧母线三相短路的最小短路电

7、流校验:11547635608 泅8 1-5Usy,3 1.38 476311515.7541.563V2000变压器母线短路，保护安装处最大剩余电压：电压灵敏度:保护整定时间比K|mguU dzgdyUsy65.21741.5631.569110KV母线出线后备保护多一个tzdgdy 60.56.5s 、负序过电流保护动作电流按发电机转子发热条件整定:I dzgglAI4.31 1.113A灵敏度校验:KlmI dzgminI dzggl149003.8652000 1.113动作整定时间:tdzggl6.50.5 7s 、定子绕组过负荷保护a、定时限动作电流整定:1 2NI zd ggf

8、gd K relK re4 311.054.764A0.95动作时间整定:tzdggf gd 60.56.5S该保护动作于信号b、反时限下线动作电流整定：按与定时过流保护动作电流配合zdggf gf 1Krel1 zd ggf gd1.05 4.7645.002A上线动作电流整定:按躲过高压母线最大短路电流计算4763I zdggf gf 2Krelk gmax“L1.311515.75200022.605A 、失磁保护该保护采用LZ-2失磁继电器，它的方框图如图1所示跳闸图1 LZ-2型失磁继电器构成的失磁保护系统各元件的电抗归算到15.75KV侧的二次电抗值分别为:发电机：2 2Un m1

9、5.75 2000Xd 1.95 1.9526.08Sn nY235.5 157.5Xd 0.24 伍752 20003.21235.5 157.5c 15.752 2000系统：xX 0.1354.25100 157.5变压器：2Xb 0.105 157520001.38240 157.5保护整定：a按等电压阻抗圆整定1SCJ取变压器高压侧母线电压Ub 0.8Ue，即K 0.8，则等电压阻抗圆圆心的坐标为ro0K2 Xb XxXo Xb 1 己1.3820.8 1.38 4.251 0.826.18等电压阻抗圆的半径为:从而,K1 0.80.84.259.44xar x0 9.44 6.18

10、 3.26xbr x09.44 6.1815.62b、按临界失步阻抗圆整定2SCJxaxb xX1.38 4.255.63XbXd26.1从而，阻抗圆的圆心为：r0011Xxa xb26.1 5.6310.2422半径为r - 5.63 26.115.872c、闭锁元件的整定负序电流闭锁元件的动作值采用定时限负序过电流保护的动作值：Idzf 1.11A低电压闭锁元件的动作值按临界电压整定：U dzf 80V电路回路断线闭锁元件的整定值：Udzf 8d、时间元件的整定1SJ:从考虑躲避振荡出发：取 0.5s2SJ:汽轮发电机失步以后可以运行一段时间，以便运行人员采取措施，使之恢复同步运行，取12

11、0s3SJ :发信号的延时，它大于后备保护的动作时间，取9s。U、变压器、差动保护高压侧：Sn1 3Ui240000.3 1211145.16 A电流互感器采用接法，变比：1145.16 罷 ccccc nL1396.695取 nL1 400电流互感器二次侧电流121145.16.34004.96A低压侧:SN2400003 15.758797.72 A电流互感器采用Y接法，变比:nL28797.7251759.54取 g 2000 电流互感器二次侧电流I 228797.7220004.40A112 1 22取高压侧为基本侧a、确定保护装置的一次动作电流躲过变压器励磁涌流：ldzgf KkI1

12、21.5 4.967.44A躲过外部短路时最大不平衡电流：1 dzK k 1 bpmax 1.3 3.44 4.47A其中,bpmax1n_1K f Kt f wefP13kgmax4000.10.05 0.0568803.44A躲过电流互感器二次回路断线时最大负荷电流:Idz Kklfhmax 1.3 4.966.45A取基本侧的动作电流Idz 7.44Ab、基本侧差动线圈WcdAW 60Idz 7.448.06 匝取 Wcd8c、非基本侧的工作线圈匝数 Wg和平衡线圈匝数Wp :Wpgj4.96 4.4 8 1.02匝4.4取Wp 1匝实际工作线圈Wg =WpWcd189匝d、计算fWpg

13、jWpWpgjWcd1.0211.0280.0022 v 0.005不必重算e、确定制动系数和制动线圈匝数:制动系数按躲过非基本侧外部短路时的最大不平衡电流整定:Kz3Kk KfKtfweU 110 I kgmaxPkgmax1.31 1 0.10.050.195制动线圈匝数:WzgjKzWgta n0.195 91.95匝0.9取Wz 2匝f、灵敏度 110k V侧的工作安匝为:5147 AWg1101 g110Wcd乙8154.41安匝40015.75kV侧的工作安匝为:4763115AWg 15.75咕5,5叫15.752000；.75 9 1560 安匝总工作安匝:AWg 154.41

14、156.50310.91 安匝短路电流产生的制动安匝:.3 5147AWzd I kWz40038.60安匝负荷电流产生的制动安匝:AWzf4.96 2 9.92安匝总制动安匝:AWZ38.6 9.92 48.52安匝则AWzd62安匝AWg 310 9灵敏度：Klm-二 5.01 2m A%62、变压器接地保护a、动作值整定：零序电压保护的动作电压通常取二次值为5V,电压互感器的变比nY110000、3 100故零序电压保护的一次动作电压为Udz0 51100003175VV3 100零序电流保护整定按一下两个条件整定：与被保护侧母线出线的零序电流保护的后备段在灵敏度上配合，一次动作电流为：

15、Idz0 KpKfzldzl0 1.2 0.687 32502679A与中性点不接地运行的变压器的零序电压保护在灵敏度上的配合I dz0KpU dz0x0b31751.1603.6A5.786选用动作电流Idz0 2679 Ab、灵敏度校验Kim3Imin2 3 1100 1.23 1.2I dzo 2679c、动作时间整定tdzu 5 0.5 5.5stdzi 5.5 0.5 6s川、发电机变压器组差动保护a、求制动线圈与差动线圈之比IninW2 Kk I bp I bp I bpm ininWcd41 d tanKk I bp I bp I bp其中tan上20 0.351200110kV

16、短路时，bpKfKt fwcIdmax 1 1 0.1 4763 476.3AitbpU110I d1100.054763238.15Ainbpfp110Id110f p15.75I d 15.750.06 4763 0.06 4763 571.56A2 1.5476.3 238.15+571.56=0.8144 4763 0.35-1.5 476.3 238.15+571.5615.75kV侧厂用分支外部短路时，Ibp 1 1 0.1 6680+1 1 0.05 8523 1114.15AIbp 0.05 6880 344AIIIIbp 0.06 6880 0.06 8523 924.18A

17、2 1.51114.15 344+924.18m=0.3974 15403 0.35-1.5 1114.15 344+924.18由此可知，110kV故障时，m有最大值b、计算基本侧差动线圈AWI cdjbldz 1 0.5m607.44 1 0.5 0.8145.732匝选择I cdjb =6匝c、计算基本侧制动线圈匝数WZjbmWCdjb0.814 6 4.884 匝取Wzjb5匝d、动作电流:dzfWCdjbAW1专纱tan Wzjb606 0.5 5 0.35 5 踊e、非基本侧差动线圈I124.96厂Wcdf上 Wcdjb6 6.764匝1224.4取Wcdf 7匝f、非基本侧制动线圈WzfmWcdf0.814 75.7 匝取Wzf6匝g、各侧的工作线圈匝数基本侧：1 1计算工作匝数：Wgjbgjs Wdjb - mWcdjb 6+? 0.814 6=8.44匝1 1整定工作匝数：b=Wcdjb -Wzjb65 8.5匝非基本侧：计算工作匝数：WgfgjsWgjbgjs 竺6 8.44 9.51匝1224.41 1整定工作匝数：WgfWcdf-W,f7 - 6 1