发变组保护整定计算算例..

1、发变组保护整定计算算例整定计算依据：1、 DL/T 684-1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则，以下简称导则2、 GB/T 15544-1995 三相交流系统短路电流计算3、 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术高春如著4、 RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书，以下简称：说明书5、 厂用电系统设计梁世康许光一著第一章技术数据及短路电流计算1.1 发电机电气参数规格型号QFS-330-2制造厂家上海汽轮发电有限公司额定容量366.7MVA额定功率330MW功率因数0.9定 子额定电压18kV转 子空载励磁电压144额定电流11760A空载励磁电流629接线方式YY冷却

2、方式水冷冷却方式双水内冷励磁方式三机接地方式经消弧线圈强励倍数2直流电阻响应比额定励磁电压485V强励时间10额定励磁电流1840A直流电阻直轴超瞬变电抗（不饱和值Xdu"/饱和值Xd" ）17.1/15.7直轴瞬变电抗（不饱和值XdU /饱和值Xd）27.8/24.5直轴同步电抗Xd233.5负序电抗（不饱和值X2U/饱和值X2）20.9零序电抗（不饱和值X0U/饱和值X0）9.2A 相对地电容负序电流承载能力（短时）B 相对地电容负序电流承载能力（连续）C 相对地电容发电机允许过电流1.2主变压器参数型号SFP-360000/220制造厂家西安变压器厂容量360MVA相

3、数3相电压比242/18接线电流858.9A调压方式冷却方式强油风冷铁芯结构特点阻抗电压（%）14.02空载电流0.37%空载损耗211.3KW高压侧接地方式直接接地负载损耗923KW低压侧接地方式不接地短路阻抗每相高低压绕组耦合电容CM零序阻抗低压绕组每相对地电容Ct1.3厂变参数型号SFPF-40000/18制造厂家西安变压器电炉厂容量40/2× 20 MVA相数3相容量比接线D.do-do电压20/6.3-6.3 kV调压方式电流空载电流0.3%冷却方式油浸自冷铜损+铁损穿越阻抗X1-2铁芯结构特点半穿越阻抗X1-215.5%中性点接地方式不接地半穿越阻抗X1-2零序电抗分裂阻

4、抗X2 -2分裂绕组1 对高压侧电容分裂系数Kf4.9分裂绕组2 对高压侧电容1.4励磁机参数型号TLD-1360-4生产厂家额定电压485V额定电流1800A1.5系统阻抗（2011 年 7月 16 日，宁夏中调保护处提供系统参数,不含#1、 #2、#3 机）运行方式最大运行方式最小运行方式X10.00790.0307X00.008120.01769基准值SB=100MVAUB=242kV计入#1、 #3机组阻抗最大运行方式下归算至220kV 阻抗为0.00718， 最小方式下系统阻抗为0.01741.6各电压等级基准值电压等级（U） kV基准电压（Uj） kV基准功率（Sj） MVA330

5、363100220242100181810066.31001.7阻抗参数计算1.7.1 发电机阻抗Xd=233.5%× 100 =0.6368366.7Xd =24.5%× 100 =0.0668366.7Xd =15.7%× 100 =0.0428366.7X2=20.9%× 100 =0.057366.71.7.2 主变阻抗XT=XT0=14.02%× 100 =0.03893601.7.3 厂高变阻抗100 XT1-2 =15.5%×=0.387540计算用短路阻抗图，如图1-1图 1-1 #2 发变组等值阻抗图1.8短路电流计

6、算1.8.1 最小运行方式下短路电流计算1) d1 点发生三相短路时，短路电流发电机 G 流过的短路电流(归算至220kV 侧， IB=238.6A)：I(3)dmin=1× IB= 1× 238.6=12.24 × 238.6=2920.5AXT Xd" 0.0389 0.0428换算为 18kV侧 (归算至18kV 侧，IB=3207.6A)短路电流为I(3)dmin=12.24×3207.6=39261AI(2)dmin=0.866× I(3)dmin=0.866 × 2920.5A=2529.2A换算为18kV侧短路

7、电流为I(2)dmin=0.866× 12.24× 3207.6=34000A系统流向故障点短路电流I(3)dmin=1× IB= 1× 238.6=13713AXs1(min) 0.01742) d2 点发生三相短路时，短路电流发电机 G 流过的短路电流(归算至18kV 侧，IB=3207.6A)：I(3)dmin= 1 × IB= 1× 3207.6=23.4 × 3207.6=75057.8AXd" 0.0428系统流向故障点短路电流(归算至220kV侧电流)I(3)dmin=IB=238.6=17.76 &

8、#215;Xs1(min) XT0.0174 0.0389238.6=4237.5A3) d3 点发生三相短路时，短路电流(归算至6kV 侧， IB=9165A) ：X =(Xs1.min+XT)/XG+Xt=(0.0174+0.0389)/0.0428+0.3875=0.0563/0.0428+0.3875=0.0 243+0.3875=0.4118I(3)dmin= 1 × IB= 1× 9165=22.3KAX 0.4118I(2)dmin=0.866 × I(3)dmin=0.866× 22.3=19.31KA1.8.2 最大运行方式下短路电流计

9、算1) d1 点发生三相短路时，短路电流发电机 G流过的短路电流(归算至 220kV侧 ,IB=238.6A)：I(3)dmax= 1× IB= 1× 238.6=12.24 × 238.6=2920.5AXT Xd" 0.0389 0.0428系统流向故障点短路电流I(3)dmax=1× IB= 1× 238.6=33231AXs1(max) 0.007182) d2 点发生三相短路时，短路电流发电机 G 流过的短路电流(归算至18kV 侧 ,IB=3207.6A)：I(3)dmax= 1 × IB= 1× 32

10、07.6=23.36 × 3207.6=74930AXd" 0.0428系统流向故障点短路电流(归算至220kV侧电流)I(3)dmax=Xs1(max) XTIB=0.00718 0.0389238.6=21.7 ×238.6=5177.6A3) d3点发生三相短路时，短路电流(归算至6kV 侧， IB=9165A) ：X =(Xs1.max+XT)/XG+Xt=(0.00718+0.0389)/0.0428+0.3875=0.0461/0.0389+0.3875=0.021+0.3875=0.4085I(3)dmax= 1 × IB= 1×

11、 9165=22.4KAX 0.4085第二章整定计算( 一 ) 主变差动保护1)差动电流启动值Icdqd 整定根据说明书按躲过正常运行时主变带额定负载时最大不平衡电流整定I cdqd=Krel ×(Ker+ U+ m) Ib 2n=0.11 Ib 2nKrel 为可靠系数，取1.3 1.5， Ib2n为主变二次额定电流，U为调压引起的误差，取0，m为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05。 Ker为电流互感器比误差(10P型取0.03 × 2,5P 和TP型取0.01 × 2)由于我公司主变高低压侧供主变差动保护使用的电流互感器不是TPY型，并且暂态

12、特性不可能相一致，所以按 大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术要求，取(0.5 0.7)Ib 2n, 我公司最终取0.5 Ib 2n。2 )最小制动系数K rel1根据说明书要求，Krel1 = Ker=0.1, K er为互感器比误差系数，最大取0.1 。根据大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术建议，Krel1 取 0.1 ，我公司取0.1.3)最大制动系数Krel2根据说明书和大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术建议Krel2 取0.7。4)差动速断保护定值I cdsd差动速断保护定值I cdsd作为比率制动纵差保护的补充部分，应躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非

13、同期合闸引起的最大不平衡电流，根据 大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术介绍360 370MW主变一般按经验取差动速断动作电流为(3 4)Ib 2n， 根据 说明书建议取 (4 6)Ib 2n， 我公司取4 If 2n。灵敏度校验最小运行方式时变压器区内短路时的短路电流: 在发变组并入系统前主变高压侧短路电流：d1 点发生三相短路时，短路电流发电机 G 流过的短路电流(归算至220kV 侧， IB=238.6A)：I(3)dmin=1× IB= 1× 238.6=12.24 × 238.6=2920.5AXT Xd" 0.0389 0.0428换

14、算为 18kV侧 (归算至 18kV 侧，IB=3207.6A)短路电流为I(3)dmin=12.24×3207.6=39261AI(2)dmin=0.866× I(3)dmin=0.866× 39261A=34000A=2.94 Ie ( Ie=360/(1.732× 18)=11547A)式中：Xd发电机次暂态电抗XT变压器电抗百分比制动电流：Ir=( I 1+I 2 + I3 )/2=I(2)dmin/2=1.47Ie差动电流：Id=I 1+I2+I 3= I(2)dmin=2.94Ie差动保护动作电流：I dz = Icdqd+ K rel1 (

15、I r -I g)= 0.5 Ie + 0.1 × ( 1.47 Ie -Ie)=0.547 Ie灵敏度：Klm= I(2)dmin / I dz=2.94 Ie /0.547 Ie =5.37 > 2 满足灵敏度要求灵敏系数太高，适当增大Krel1 至 0.2、 0.3差动保护动作电流：I dz = Icdqd+ K rel1 (I r -I g)= 0.5 Ie + 0.2 × ( 1.47 Ie -Ie)=0.594 Ie( Krel1 为 0.2)差动保护动作电流：I dz = Icdqd+ K rel1 (I r -I g)= 0.5 Ie + 0.3 &#

16、215; ( 1.47 Ie -Ie)=0.641 Ie( Krel1 为 0.3)灵敏度：Klm=I(2)dmin / Idz=2.94 Ie /0.594Ie =4.95 >2满足灵敏度要求(Krel1 为 0.2)灵敏度：Klm=I(2)dmin / Idz=2.94 Ie /0.641Ie =4.59 >2满足灵敏度要求(Krel1 为 0.3)最终取Krel1 为 0.3差动速断保护灵敏度计算：Klm= Ik(2).min =13713 0.866 =3.45> 1.2。nct Id.op.qu 4 858.9Ik(2).min 为发变组并入系统后出口两相短路，系统

17、提供的最小短路电流。( 二 ) 发电机过励磁保护我公司发电机过励磁保护采用定时限保护，根据上海电机厂提供的我公司发电机过励磁能力要求，U /f =1.05, 可长期运行，U /f =1.25, 延时2S解列灭磁，宁夏电网并网发电厂涉网保护及安全自动装置运行监督管理规定要求， 过励磁保护跳闸定值U/F 不低于 1.20 倍、动作时限不低于3 秒。我公司取过励磁保护段定值V/F=1.05，延时10S发信号，过励磁保护段V/F=1.25，延时 2S跳闸； 反时限过励磁保护退出。我公司励磁调节器V/HZ限制保护为1.05 倍 V/HZ限制动作，频率低于45HZ时逆变，所以发电机过励磁保护与V/HZ限制

18、能配合。(三 )发 电机失磁保护1) 设备参数CT 变比： 15000/5 发电机 PT变比： 18kV / 100/ 100333220kV 母线PT变比：220kV / 100 /10033发电机额定二次基准阻抗为：Zgn=Ugn2 × nTA = 182 × 3000 =14.73SgnnTV 366.71802) 阻抗定值Xa：根据导则说明，按照发电机暂态电抗整定Xa=-0.5 × Xd' × Zgn =-0.5 × 0.278× 14.73 =-2.05 3) 阻抗定值Xb：Xb=(- 0.5× Xd

19、9;+Xd ) × Zgn =-(0.5 × 0.278 2.335) × 14.73=-2.47 × 14.73 =-36.4 4) 转子低电压定值: 按照发电机( 0.2 0.5) 倍空载励磁电压整定，整定取 0.5倍空载励磁电压Ufd.op = Krel ×U fd0=0.5× 144=72V5) 转子空载电压定值：144V6) 转子低电压判据系数定值：按照RCS-985发电机变压器成套保护装置技术使用说明书的整定方法，转子低电压判据系数定值的整定计算公式为：Kxs= Krel ( Xd+Xs)，Krel 为可靠系数，取0.7

20、0.85； Xd为发电机同步电抗标幺值，Xs 为系统联系电抗标幺值，为保证变励磁判据可靠动作，Krel 取最大值0.85，系统联系电抗取常见运行方式(最大运行方式)，系统联系电抗还包括#2 主变阻抗，因此，转子低电压判据系数定值的整定计算式为：Kxs= Krel( Xd+Xs) =0.85×( 2.335+0.1402 × 366.7/360+0.0066 × 366.7/100 ) =0.85× (2.335 0.143 0.024)=0.85 × 2.5=2.137) 高压侧低电压定值：按照调度部门的要求，当失磁保护“采用升压变高压侧母线电

21、压时，其低电压判据不低于95额定电压”，及考虑到失磁时系统电压可能降低情况，将高压侧低电压整定为98V8) 延时整定：根据经验，失磁保护段动作于全停，动作延时取0.5S，失磁保护段动作于励磁切换和切厂用，动作延时取1.0S9) 阻抗圆选择：因我公司与系统联系紧密，因此选择异步阻抗圆10) 低电压判据选择：母线电压(四 )失 步保护(三元件失步继电器动作特性)1) 设备参数CT 变比： 15000/5 发电机PT变比：18kV / 100/ 100333220kV 母线 PT变比：220kV / 100/100发电机额定二次基准阻抗为：Zgn=Ugn2 × nTA = 182 

22、5; 3000=14.73SgnnTV 366.71802) 阻抗定值ZA：根据导则和说明书整定，按照系统联系电抗整定，系统联系电抗包括主变电抗，最小运行方式下的系统电抗。Za=( Xs+ XT)× Zgn =( 0.1402× 366.7/360+0.0174 × 366.7/100 ) × 14.73=0.21 × 14.73=3.1 3) 阻抗定值ZB：根据导则和说明书整定，按照发电机暂态电抗整定Zb= -Xd' × Zgn =-0.278 × 14.73 =-4.1 4) 电抗线Zc：根据说明书说明，一般按照

23、主变压器阻抗的0.9 倍整定Zc= 0.9 × XT× Zgn=0.9 × 0.1402 × 366.7/360 × 14.73 =1.89 5) 灵敏角 :根据 导则 、 说明书整定， =80 85°，因系统阻抗主要以电抗为主，因此整定为85°6) 透镜内角 ：根据导则整定时，无法确定发电机最小负荷阻抗RLmax，参照说明书建议，整定为120°7) 区外滑极数整定：根据说明书建议，一般可整定为2 15 次，为保证在发生区外失步振荡时及时提醒运行人员注意振荡发生，整定为5 次。8) 区内滑极数整定：根据说明书建议，

24、一般可整定为1 2次，为保证在失步保护可靠动作，整定为 2 次。9) 跳闸允许电流：按照断路器的额定遮断容量整定：8202 开关的额定遮断容量为50kA，因断路器的允许遮断电流为变压器额定遮断电流的70%，考虑足够的裕度，按照 0.5 倍的允许遮断电流整定Iop=0.5 × 35000/240=72.9A。但是为尽量避免在较大遮断电流下断开发电机出口开关。为尽量避免在较大遮断电流下断开发电机出口开关。振荡中心位于发变组内部时，同时两侧电动势相角差达180°，最大振荡电流2 ItIosc.max=4.6It=3950A 由于断路器遮断电流远大0.14 0.273 0.0248于最大振荡电流，所以取 4-5 倍变压器高压侧额定电流作为失步保护跳闸允许电流：Ioff.al=5It.n=5 × 858.9=4294.5AIoff.al (2) =4294.5÷ 240=17.9A( 五 ) 厂变 B 分支过流保护(CT变比3000/5)1) 过电流动作值：按最小运行方式下6kV母线短路有2的灵敏系数整定d3 点发生三相短路时，短路电流(归算至6kV 侧， IB=9165A)：X =(Xs1.min+XT)/XG+Xt=(0.0174+0.0