60MW汽轮发电机继电保护设计

1、摘要本次设计的课题是60MW汽轮发电机变压器二次保护设计，本次设计内容通过计算出短路电流选择发电机以及变压器的保护类型，以及整定计算。从保证发电机变压器能够在出现故障及不正常运行情况下可以使设备跳出运行或发出信号考虑设计方案，从而完成60MW汽轮发电机及变压器保护设计。根据本电厂主接线的型式和容量需要对发电机和变压器分别设置主保护和后备保护，使得保护范围缩小，保护能够相互配合，最大程度让电厂供电和输电的可靠性提高，保证供电的稳定。关键词发电厂变压器发电机短路电流计算保护装置AbstractThedesignofthesubjectis60MWturbinegeneratortransforme

2、rprotectiondesign,thedesigncontentthroughthecalculatedshortcircuitcurrenttransformerprotectionandchoosegeneratortypes,andsettingcalculation,.Fromensuringgeneratortransformercanappearinfaultandnotthenormaloperationconditionscanmaketheequipmentrunningorjumpouttosignalconsideredthedesignscheme,thuscomp

3、leting60MWturbinegeneratorandtransformerprotectiondesign.Accordingtothepowerplanttypeandcapacityoftheconnectiontogeneratorsandtransformerssetrespectivelymainprotectionandbackupprotection,makingthescopeofprotection,theprotectioncancooperatewitheachother,thegreatestdegreetothereliabilityofpowersupplya

4、ndpowertransmissionimprove,guaranteethestabilityofthepowersupply.KeywordsPowerplantTransformerGeneratorCalculationofshort-circuitcurrentProtector目录TOC o 1-5 h z摘要0Abstract1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章绪论8 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 设计背景8 HYPERLINK l bookmark8 o Current

5、Document 设计意义9 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 国内外发展情况9 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第2章原始数据分析11 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1系统主接线和发电机变压器参数11 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.1二次回路设计方案的拟定12 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第3章系统参数及短路电流计算15

6、HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.1系统参数计算15 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 电流互感器的选择15电压互感器的选择17 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 短路电流计算的目的和意义17 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 短路电流的计算18 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document d点短路电流计算181 HYPERLINK l bookmark

7、86 o Current Document d点短路电流计算192第4章发电机保护21 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 发电机纵差保护21 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 4.1.1发电机纵差保护的配置21 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 4.1.2发电机纵差保护的整定计算23 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 反应发电机零序电压的匝间短路保护24 HYPERLINK l bookma

8、rk130 o Current Document 发电机零序电压匝间短路保护的配置24 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 4.2.2发电机零序电压匝间短路保护的整定25 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 发电机定子绕组单相接地保护25 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 4.3.1发电机定子绕组单相接地保护的配置25 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 4.3.2发电机定子绕组单相接地保护的整

9、定计算26 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 发电机励磁回路接地保护27 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 发电机励磁回路接地保护27 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document 发电机定子绕组定时限过负荷保护28 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 4.5.1发电机定子绕组定时限过负荷保护的配置28 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 发电机定子绕组

10、定时限过负荷保护的整定计算29 HYPERLINK l bookmark156 o Current Document 发电机过电压保护29 HYPERLINK l bookmark158 o Current Document 发电机过电压保护的配置29 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 发电机过电压保护的整定计算30 HYPERLINK l bookmark166 o Current Document 发电机复合电压起动过电流保护30 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 发电机复合电压起动过电

11、流保护的配置30 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 4.7.2发电机复合电压起动过电流保护的整定计算31 HYPERLINK l bookmark186 o Current Document 发电机定时限负序电流保护32 HYPERLINK l bookmark188 o Current Document 发电机定时限负序电流保护的配置32 HYPERLINK l bookmark190 o Current Document 发电机定时限负序电流保护的整定计算33 HYPERLINK l bookmark196 o Current Docum

12、ent 第5章变压器保护34 HYPERLINK l bookmark198 o Current Document 变压器电流速断保护34 HYPERLINK l bookmark200 o Current Document 5.1.1变压器电流速断保护的配置34 HYPERLINK l bookmark202 o Current Document 5.1.2变压器电流速断保护的整定计算35 HYPERLINK l bookmark206 o Current Document 变压器纵差保护35 HYPERLINK l bookmark208 o Current Document 5.2.1变

13、压器纵差保护的配置35 HYPERLINK l bookmark210 o Current Document 5.2.2变压器纵差保护的整定计算36 HYPERLINK l bookmark224 o Current Document 变压器零序电流保护37 HYPERLINK l bookmark226 o Current Document 5.3.1变压器零序电流保护的配置37 HYPERLINK l bookmark228 o Current Document 5.3.2变压器零序电流保护的整定计算38 HYPERLINK l bookmark232 o Current Document

14、 变压器过负荷保护39 HYPERLINK l bookmark234 o Current Document 5.4.1变压器过负荷保护的配置39 HYPERLINK l bookmark260 o Current Document 5.4.2变压器过负荷保护的整定计算39 HYPERLINK l bookmark264 o Current Document 变压器复合电压起动过电流保护40 HYPERLINK l bookmark266 o Current Document 5.5.1变压器复合电压起动过电流保护的配置40 HYPERLINK l bookmark268 o Current

15、Document 5.5.2变压器复合电压起动过电流保护的整定计算41 HYPERLINK l bookmark280 o Current Document 变压器非电量保护42 HYPERLINK l bookmark282 o Current Document 瓦斯保护42 HYPERLINK l bookmark284 o Current Document 瓦斯保护整定值44 HYPERLINK l bookmark286 o Current Document 第6章发变组保护45 HYPERLINK l bookmark288 o Current Document 发变组纵联差动保护的

16、配置45 HYPERLINK l bookmark290 o Current Document 发变组纵联差动保护的整定计算46 HYPERLINK l bookmark304 o Current Document 第7章断路器的控制回路47 HYPERLINK l bookmark306 o Current Document 控制回路47 HYPERLINK l bookmark308 o Current Document 7.1.1控制开关47 HYPERLINK l bookmark310 o Current Document 控制回路47 HYPERLINK l bookmark312

17、 o Current Document 第8章指挥信号51 HYPERLINK l bookmark314 o Current Document 发电机指挥信号介绍51发电机指挥信号回路图52结论53致谢54 HYPERLINK l bookmark322 o Current Document 参考文献55ContentsTOC o 1-5 h zAbstract(chinese)0Abstract1Chapter1Preface8Designbackground8Designsignificance9Thedomesticandforeigndevelopmentsituation9Chap

18、ter2Theoriginaldataanalysis11Systemparameters11Thesecondarycircuitscheme12Chapter3Systemparametersandshort-circuitcurrentcalculation15Systemparametercalculation15Currenttransformerchoice15Thevoltagetransformerchoice17Shortcircuitcurrentsignificance17Thecalculationofshort-circuitcurrent18d1pointtheca

19、lculationofshort-circuitcurrent18d2pointthecalculationofshort-circuitcurrent19Chapter4Generatorprotection21Generatorlongitudinaldifferentialprotection21Protectionconfiguration21Settingvaluecalculation23Zerosequencevoltagegeneratorturn-to-turnprotection24Protectionconfiguration24Settingvaluecalculati

20、on25Generatorstatorwindingsinglegroundingprotection25Protectionconfiguration25Settingvaluecalculation26Thegeneratorexcitationloopgroundingprotection27Thegeneratorexcitationloopgroundingprotection27Generatorstatorwindingsettimeloadprotection28Protectionconfiguration28Settingvaluecalculation29Generato

21、rovervoltageprotection29Protectionconfiguration29Settingvaluecalculation30Generatorcompositevoltagestartingovercurrentprotection30Protectionconfiguration30Settingvaluecalculation31Generatorstatortimelimitnegativesequencecurrentprotection32Protectionconfiguration32Settingvaluecalculation33Chapter5Tra

22、nsformerprotection34Transformerelectricityflowvelocitybrokenprotection34Protectionconfiguration34Settingvaluecalculation35Transformerdifferentialprotection35Protectionconfiguration35Settingvaluecalculation365.3Transformerzerosequencevoltageprotection37Protectionconfiguration37Settingvaluecalculation

23、38Transformeroverloadprotection39Protectionconfiguration39Settingvaluecalculation39Transformercompositevoltagestartingovercurrentprotection40Protectionconfiguration40Settingvaluecalculation41Thepowertransformerprotection42Gasprotection42Thegasprotectionsettingcalculation44Chapter6Generatortransforme

24、rprotectiongroup45Generatortransformerprotectionconfigurationgroup45Generatortransformerprotectiongroupsettingcalculation46Chapter7Thecontrolcircuitbreaker47Chapter7Thecontrolcircuitbreaker47Controlswitch47Controlcircuit47Chapter7Commandsignal51Commandsignalgeneratorareintroduced51Commandsignalgener

25、atorcircuit52Conclusions53Acknowledgements54References55第1章绪论设计背景电力系统飞速发展的同时对继电保护不断提出新的要求，而电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个阶段。即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用，继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向

26、发展。19世纪的最后25年里，作为最早的继电保护装置熔断器已开始应用。电力系统的发展，电网结构日趋复杂，短路容量不断增大，到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置，但电子型静态继电器的大量推广和生产，只是在50年代晶体管和其他固态元器件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点，但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用，极大地推动了数字式继电保护技术的开发，目前微机数字保护正处于

27、日新月异的研究试验阶段，并已有少量装置正式运行。目前随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产，特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。设计意义电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不

28、正常运行状态。其中故障一般可分为两类：横向故障和纵向故障。横向故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路、三相短路四种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严重的后果：1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。3、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统振荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。4、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等。电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易

29、引起短路故障。继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有:1、当电力系统发生故障时，自动迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。2、当发生不正常工作情况时，能自动有选择将信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见继电保护是任何电力系统中二次系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。国内外发展情况国内外发展情况（文献综述）着重继电保护装置的国内外发展情况，继电器它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行

30、研究的。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了垃圾。在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年

31、代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。我国对计算机继电保护的研究过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年代开始，华中、理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中。第2章原始数据分析系统主接线和发电机变压器参数EOKV图1-160MW汽轮机主接线本系统选用60MW汽轮机作为系统中的发电机，对于本系统所选用的汽机QFS-50-2的参数见下表。图2-1发电机主要参数汽轮

32、发电机型号QFS-60-2额定功率(最大连续功率)60MW额定电压10.5kV额定电流4124A额定功率因数(cos)0.85额定频率50Hz绕组连接方式Y次暂态电抗Xd0.168额定转速3000r/min根据所选择的发电机参数，计算主变压器容量：S=110%x5x(1-6%)=110%x-x(1-6%)=75MVANcos0.85主变压器选择容量为75MVA的变压器，下面给出主变压器的参数表。表2-2主变压器主要参数额定容量75MVA变比2362X2.5%/10.5kV短路阻抗14%接线组别YN,d11二次回路设计方案的拟定1、运行中的发电机，定子绕组和励磁绕组回路都有可能发生故障，在电气方

33、面常见的故障如下。定子绕组相间短路定子绕组发生三相或两相短路时，引起很大的短路电流，造成绕组过热，故障点产生的电弧使得绕组绝缘损坏，甚至会导致发电机着火。这是发电机内部最严重的故障。（2）定子绕组单相匝间短路通常见到的发电机定子绕组单相接地故障是由于绝缘损坏而引起的绕组一相碰壳。发电机是在非直接接地系统中运行的，单相接地后，发电机电压系统电容电流的总和和流经定子铁心，当此电流较大时，如果超过5A，可能使绕组接地处铁心局部融化，还有可能扩大成为相间短路。给发电机的检修带来极大的困难。（3）定子绕组单相接地定子绕组，某一项发生匝间短路时，被短路的各匝将有短路电流流过，产生局部过热，破坏绕组的绝缘，

34、并可能发展为单相接地故障或相间接地故障。（4）转子绕组一点接地或两点接地当发电机励磁回路发生一点接地时、由于没有构成接地电流通路，故对发电机没有直接的危害。但是如果在一点接地故障未消除时，另一点又接地，则形成两点接地故障。发电机不正常工作状态：（1）外部短路引起的定子绕组过电流（2）由于外部不对称短路或不对称负荷引起的发电机负序过电流（3）为了反映发电机突然甩负荷时出现的过电压。因上述原因，本发电机继电保护回路系统设计包含如下内容：为了反映发电机定子绕组及其引出线的相间短路，而且本设计中的中性点侧有分相的引出线，应该设置纵差动保护。本设计发电机容量为60MW，而且定子绕组为星形接线，中性点侧只

35、有三个引出线，装设了反映零序电压的匝间短路保护。对于单相接地保护，本设计采用了发电机定子绕组单相接地保护。相间保护应设置后被保护，根据要求本设计的相间后备保护有，发电机复合电压启动过流保护。还有发电机定子绕组定时限过负荷保护，发电机定时限负序电流保护【9】。2、变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障。油箱内故障有，绕组的相间短路匝间短路，变压器油箱内故障不仅会烧坏变压器，而且由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化，容易导致变压器油箱的爆炸。油箱外的故障有套管及引出线上的相间短路。变压器的不正常工作状态：外部故障引起的过电流、过负荷、过电压等本设中变压器继电保护回路的设计包含如下内容：油箱内保护有

36、变压器的纵差动保护利用电流速断保护与之相配合，相间短路的后备保护装设变压器复合电压启动过流保护。发电机的电抗：PN发电机的电抗：PNcos08=75mva第3章系统参数及短路电流计算系统参数计算设基准功率S=100MVA,基准电压U=U根据个电压等级不同，选取不同BBav的值，本次设计中含有两个电压等级分别为242kV和10.5kV,基准电流SUTOC o 1-5 h zB，基准电抗z=B3UBBB系统电抗为：X*=0.033S变压器短路电压百分比等于短路阻抗百分比为Us%=14%：U%S14100 x“*=SxB=x=0.187M100S10075NS100=0.168x=0.168x=0.

37、224S75N3.2电流互感器的选择3.2电流互感器的选择为了保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流，供给测量仪表和保护装置使用。在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A）,另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接式中式中naT.h为高

38、压侧电流互感器变比在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。所以电流互感器会分为测量用电流互感器和保护用电流互感器。测量用电流互感器的作用是用来计量（计费）和测量运行设备电流的，保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。（1）本设计中由于发电机一次侧电流为：60000PNcoso60000Gn=4124AGN3U3X10.5X0.8I4124II4124I=n二二3.44Agnn1200a发电机额定电为发电机二次侧额定电流式中IGNgnna为电流互感器变比2）计算得电流互感器变比为：60001200n=1200a5故选

39、用的电流互感器标准变比为1200，电流互感器的型号选择为LMZB5-20（3）本设计变压器高、低压侧额定电流计算：N产兀3X242=0.18kAN产兀3X242=0.18kA”Sn75iNl=4.124kAN.laNlJ3x10.5式中sn为变压器额定容量uN.h变压器高压侧额定电压uNl变压器低压侧额定电压4）计算变压器电流互感器变比：n=型=60aT.h560001200naT.1=丁=1200naT.i为低压侧电流互感器变比故选用的低压侧电流互感器标准变比为1200，电流互感器的型号选择为LMZB5-20。高压侧电流互感器变比为60，电流互感器的型号选择为LJW1-10。电压互感器的选择

40、电压互感器是把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器设备。（1）电压互感器的变比为：U0.10.1100.10.1%十忑：T忑忑忑

41、故选择的电压互感器标准变比为100，电压互感器选择的型号为JSJW-10。短路电流计算的目的和意义短路是电力系统的严重故障，产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被破坏。包括自然因素和人为因素。人为因素主要是由于设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路，还有就是人为事故12。短路所引起的后果是破坏性的主要表现在以下几方面：1、短路时，系统电压大幅度下降，对用户影响很大。2、当电力系统发生短路时，有可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳性，是整个系统遭到破坏，引起大片停电，这是短路最严重的后果。3、不对称接地短路所造成的不平衡电流，产生零序不平衡磁通，对临近的通讯产

42、生干扰，并危及设备和人身的安全。在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，主要有以下几方面：1、为了合理地配置各种继电保护装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。2、在设计保护回路时，为了整定计算时出现的个点的短路电流，采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。短路电流的计算根据下图给出的系统60MW发变组等效电路图来对电路点进行计算，图中在最小运行方式下选取了三个个短路点分别为d、d点，后文会根据这两个12短路点进行计算。图3-1发电机和变压器变等效电路d/点短路电流计算如下图，当d点发生三相短路时。1图3-2

43、d点短路等效电路图242kV电压等级时的基准电流为:S100=.b=0.238kAB3U1.732242BMSMS短路电流标幺值为：I*(3)d1.min=2.433X*+X*-0.187+0.224MI*(3)d1.min=2.433X*+X*-0.187+0.224MG1*(2)d1.min二2.1072X*+2X*2x0.187+0.224x2MG1=2.97di.min3X*+2X*3x0.187+0.224x2M故电路点短路电流的有名值为:*(1)=G1*(3)xIB0.58kAd1.minB*(2)xIB0.501kAd1.minB(1)I*(1)xIB0.707kAd1.mind

44、1.minB(3)d1.min(2)d1.min3.5.2d2点短路电流计算如下图，当d2点发生三相短路时。图3-3d2点短路等效电路图尸斗.-KVftXS=0.O3310.5kV10.5kV电压等级时的基准电流为:SB船05=SB船05=5町人短路电流标幺值为:3匸)短路电流标幺值为:2满足条件式中I（2）d2min为发电机提供给高压侧母线的两相短路电流。3）发电机低压元件Uact0如Uact0如0.7x10500=6.125V灵敏系数：Uop*0.7=1.1senX*xI*0.187x3.4senMd2.minKsen1.0-1.3，满足条件。式中Uop*为低压元件的动作电压，取0.7XM

45、*为变压器的标幺值阻抗Id2max*（2）由发电机提供的高压侧母线的最大短路电流表幺值（4）动作时间整定。取t=1.7s跳母线断路器。发电机定时限负序电流保护发电机定时限负序电流保护的配置对于60MW及以上的发电机，通常应装设负序电流保护，作为外部相间短路的远后备保护以及内部相间短路的近后备保护。图4-8发电机定时限负序电流保护原理图目前对于汽轮发电机，大都采用两段式负序定时限过电流保护。一段定值较大，延时动作与发电机跳闸，以作为防止转子过热和后备保护之用。另一段定值较低，延时发出不对称过负荷信号。发电机定时限负序电流保护的整定计算1）动作电流整定：I=I=I%(8%x=03AactK0.95

46、r式中Krel为可靠系数取1.05Kr为返回系数取，0.952）动作时间整定动作时间为t=10+0.5=10.5s。第5章变压器保护变压器电流速断保护变压器电流速断保护的配置电流速断保护的主要优点是简单可靠、动作迅速，因而获得了广泛的应用。根据如下变压器电流速断保护的原理图:图5-1变压器电流速断保护原理图电流继电器KA,当电流过大时电流继电器KA励磁动作，触点闭合后中间继电器KH励磁动作发出信号，出口继电器KOF励磁动作，断开QF。变压器电流速断保护的整定计算保护的动作电流按躲过变压器负荷侧母线d点短路时的最大短路电流整1定，即：=10.425AI0.5x25020=10.425A=Kd2.

47、min=actreln1200a式中Krel可靠系数，为0.5-1.0I(3)d2.mind点三相短路时的短路电流，在面前已经计算过，此时的三相短路电流值为25020A保护的灵敏系数按d点最小短路电流整定:2I(2)KI(2)K=d2minsennxIaact216701200 xlO.425=1.73AK21.5T.7sen式中Id2.価d1点两相短路电流，I如in前面已经计算为508A所以动作电流和灵敏系数都符合电流速断保护的要求。变压器纵差保护变压器纵差保护的配置电流纵联差动保护原理基于基尔霍夫电流定律，反应于被保护元件的流入电流与流出电流之差而动作。电流总差动保护不但能够正确区分区内外

48、故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种短路故障，因而被广泛地用作变压器主保护。变压器纵差动保护主要是用来反应变压器绕组套管、引出线上的相间短路，同时也可以反应变压器绕组匝间短路及中性点直接接地系统侧绕组、套管、引出线的单相接地短路。图5-2变压器纵差保护原理图护采用三相式接线，KD1-KD3差动继电器，此外，还有保护跳闸出口中间继电器KOF，信号继电器KH，当变压器外部短路时，相应的差动继电器动作,立即启动保护的出口中间继电器KOF,跳开发电机出口断路器，瞬时切除故障;同时，信号继电器KH动作，发出信号，断开线路。变压器纵差保护的整定计算(1)纵差动保护的最小动作电流应

49、大于变压器额定负载时的不平衡电流，既【act.min-Krel(Ker+U+m)In.haT.h=1.4x(0.95+0.14+0.05)x18060=4.78A式中IN.h为变压器高压侧额定电流naT.h高压侧电流互感器的变比Krel可靠系数，取1.3-1.5Ker电流互感器误差,取0.95AU变压器调压引起的误差，取0.95Am由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05(2)起始制动电流Ires的整定：!res=(，51)心九.h二，6%3二18A3)动作特性曲线斜率S的整定：r,二(KKK+AU+Am)I，n卄unb.maxxapccerd1mmal.h=(1.6x1x1+0.1

50、4+.5)x51,6式中Kcccc式中Kccccd.maxKop=14.9A电流互感器的同型系数，取1.0外部短路时，最大穿越短路电流周期分量，为501A非周期分量系数，取值1.5-2.0I,I14.94.78S=unb.maxact.min154【d.max-I8-35-】8nal.hres4)灵敏系数的计算：I(2)d2minnxIaactKI(2)d2minnxIaactK=sen120 x4.78Ks定2要求满足要求。5.3变压器零序电流保护变压器零序电流保护的配置在大电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电压出现，利用零序不平衡构成保护接地短路的继电保护装置称为零序电流保护。在本设计

51、中为变压器中性直接接地运行的变压器接地保护。KAIA交囘IAKTKAEKIIKHn/BijFKTKAIA交囘IAKTKAEKIIKHn/BijFKTKUF图5-3变压器零序电流保护原理图零丿宇电流保扌毎电流信卑和路零序电流取自变压器中性点，KV为电压继电器。还有时间继电器KT,信号继电器KH等，当单相接地时，相应的电压继电器励磁动作，后动合触电闭合,立即启动时间继电器KT,信号继电器KH动作，发出信号，运行人员可以知道发生故障。变压器零序电压保护的整定计算（1）与线路零序电流保护配合，其零序一次动作电流可归纳为按下式整定：I0.opT=KcoK0.brIop.0.1=0，8A式中T变压器零序过

52、电流保护动作电流K0.br线路零序电流与本保护零序电流的比，给定值0.8Kco配合系数，取1.1爲与之相配合的相邻线路保护相应段最大一次动作电流1A（2）动作时间整定：t=t+At=5s+0.3=5.3s变压器过负荷保护变压器过负荷保护的配置对400kVA以上的变压器，当数台变压器并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷经延时作用于信号。域荷保护流回址负荷保护域荷保护流回址负荷保护直沆回H回酩图5-4变压器过负荷保护原理图变压器过负荷保护的整定计算1）动作电流按躲过额定电流进行整定：actKrelKrnactKrelKrnaT.hraT.h1

53、.05xl800.95x60=3.31A式中KrelKr可靠系数，采用1.05返回系数,0.85-0.95SN.式中KrelKr可靠系数，采用1.05返回系数,0.85-0.95SN.comK札UN.com百UNN.com3UnN.comN.com0.98x753.5s,t取4s大于复合电压启动过电流保护最大整定时间变压器复合电压起动过电流保护变压器复合电压起动过电流保护的配置这种保护是一种变压器相间短路的后备保护,是低电压起动过电流保护的发展,它将原来的三个低电压继电器改由一个负序过电压继电器,与一个接于线电压上的低电压继电器组成9当发生各种不对称短路时由于出现负序电压,负序过电压继电器一定

54、动作,与过电流继电器配合可作为不对称故障的保护,当发生三相短路时,可由低电压继电器与过电流继电器配合,作为三相短路故障的保护。._ri匚图5-5变压器复合电压起动过电流保护的原理图._ri匚图5-5变压器复合电压起动过电流保护的原理图J吨国变压器复合电压起动过电流保护的整定计算1）242kV复合电压闭锁方向过流保护动作电流:,KIh1.3x180aI,=reTnh4.7Aact1K0.95式中KrelKrr可靠系数，取1.式中KrelKrHh-变压器高压侧二次额定电流。高压侧低电动作电压:Uact.10.7Un=70V式中Uact。1电压互感器二次绕组额定电压（2）242kV侧保护灵敏系数校验

55、:K=sen/50117K=sendl.min1./门xn4.7x60act1aThKsen1.5-1.7,满足要求。保护动作时间整定:ti=t01+At=3.2+0.3=3.5sact.10.1其中tact1线路相间后备的动作时限10.5kV侧复合电压闭锁过流保护动作电流n.lact.2N.InaTn.lact.2N.InaT.l41241200Krel.1=3.43A1.3x3.430.95=4.7A式中Krel可靠系数，取值1.3Kr保护返回系数，取值0.95h变压器低压侧二次额定电流低压侧低电压动作电压U=0.6U=60Vact2n式中uact2为电压互感器二次绕组额定电压4)灵敏系数

56、校验:I216703K=d2min=3.84senI2xn4.7x1200act.2aT.lKsen2,满足条件保护时间整定:第一级时限t1二tO1+At二2+0.3二2.3s第二级时限act.10.1第二级时限t2=t1+At二2.3+0.3二2.6sact.2act.1变压器非电量保护瓦斯保护变压器非电量保护为变压器瓦斯保护，瓦斯保护是在容量800KVA以上的变压器油箱内发生故障时，故障点的电弧会使变压器油及其它绝缘物分解产生气体，反应油箱内出现气体而动作的保护。瓦斯保护灵敏、快速、接线简单，可以有效地反应变压器邮箱内的故障及油面降低，它不能反应油箱外套管及引出线上的故障，因此本设计与电流

57、速断保护构成变压器的主保护。瓦斯保护有重、轻之分，一般重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器，轻瓦斯保护动作于信号。图5-6变压器瓦斯保护的原理图用非电量继电器瓦斯继电器，当变压器运行时油箱内任何一种故障，使变压器油及其它绝缘材料因受热而分解产生气体，使瓦斯继电器动作，KG-2闭合、KG-1闭合，信号继电器KH励磁动作，发送瓦斯保护信号。同时，出口动作继电器KOF励磁动作，跳开QF，看到发出信号后，转换连接片使保护终止，检查维修线路。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障，包括变压器绕组轻微的匝间短路和局部放电等。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护

58、之一，与纵差保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内外及引出线上发生的各种故障。瓦斯保护整定值1、轻瓦斯保护轻瓦斯保护通常按气体容积整定，对于10MVA以上的变压器整定容积为250mL-300Ml。2、重瓦斯保护用QJ-80气体继电器，动作电流整定值为0.7s。第6章发变组保护发变组纵联差动保护的配置随着大容量机组和大型发电厂的出现，发电机变压器组的单元式接线方式在电力系统中获得了广泛的应用。在发电机和变压器上可能出现的故障和不正常运行状态，在发电机变压器组上也都有可能发生，因此，其继电保护装置也应能反应发电机和变压器单独运行时所应该反应的那些故障和不正常运行状态3。但由于发电

59、机和变压器的成组连接，相当于一个工作元件，因此，就能够把发电机和变压器中某些性能相同的保护合并成一个对全组公用的保护。当发电机和变压器之间无断路器时，容量在100MW及以下者一般装设整组共用的纵联差动保护。图6-1发变组纵联差动保护原理图发变组保护各侧的额定电流计算:”Sn75=发变组保护各侧的额定电流计算:”Sn75=0.18kA-3UN.h242x启SN75I,=4.124kAn：-3Un|10.5xj3各侧二次电流计算：=N.h.厂%.hI4124I,二皿=3.44AnlnTl1200aT.l保护最小动作电流的整定及最小动作电流应大于变压器额定负荷时的不平衡电流：I.=0.5I=0.5x

60、3.44二1.72Aact.minn.l起始制动电流Ires的整定：I二1.01严3.44Aresn.l比率动作系数的整定：起始斜率S一般为0.3-0.5，现取0.3差动速断保护：I=5I=5x3.44=17.2Ad.inn.l第7章断路器的控制回路控制回路发电厂的断路器，大部分采用远方控制。所谓远方控制，就是与主控制室相隔几十米甚至近百米距离的户内和户外配电装置中的断路器，都在控制室内集中进行控制。为了实现远方控制，在控制室内必须有发出断路分、合闸操作命令的控制机构，既控制开关。断路器必须有执行操作命令的操动机构。控制机构与操动机构之间的电气连接电路称为控制回路。控制开关控制开关又称万能开关