毕业设计（论文）-200MW火力发电厂主变压器继电保护设计

200MW火力发电1#主变继电保护设计-PAGEVI--PAGEV-200MW火力发电1#主变继电保护设计-PAGEI-摘要全套图纸加V信153893706或扣3346389411继电保护技术是与电力系统同步发展的。建国以来，我国电力系统继电保护技术经历了4个时期。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。本次任务是200MW火力发电厂1#主变继电保护的设计。通过本次设计可使我们的基本知识、基本理论、基本技能和运用知识能力、文献检索能力、外语能力、制图能力得到提高。综合运用所学基本理论、基础知识、基本技能和专业知识，联系生产实际完成该课题。培养我们独立分析问题、解决问题的能力。培养严谨、求实的治学方法和刻苦钻研、勇于探索的精神。在撰写论文过程中，深化有关理论知识，扩大知识面，获得阅读文献、调查研究、以及使用工具书和写作等方面的综合训练。同时,本次设计为我们走上工作岗位提供了良好的实践条件,成为今后更好工作的奠基石。本设计主要针对发电机的继电保护，保护配置、短路计算、整定计算、绘制相关图纸。从主接线的选择入手，以继电保护和自动装置安全规程为根据，对6×200MW全厂继电保护装置进行全面的阐述。主要介绍发电机，变压器，发电机—变压器组，线路保护的保护原理。常见故障现象，以及相应保护继电器动作情况。最后还详细说明了继电器的动作条件，灵敏度等一系列相关问题。关键词电力系统，继电保护，发电机，变压器AbstractWiththeprotectivetechnologyisthedevelopmentoftheelectricitysystemdeveloped.SincethefoundingofNewChina,China'spowersystemhasexperiencedfourtimesprotectivetechnology.Withtherapiddevelopmentoftheelectricitysystemandcomputertechnology,communicationstechnology,protectivetechnologytrendsfacingfurtherdevelopment.Andprotectivetechnologytrendsare:computerized,networked,protection,control,surveying,datacommunicationsintegrationandartificialintelligencetechnologytorelayworkersmadearduoustask,butalsoopenedupthevastactivities.Thistaskis200MWpowertransformerprotectivedesign.Throughthisdesignallowsourbasicknowledge,basictheory,basicskillsandabilitytoapplyknowledge,literaturesearchcapabilities,foreignlanguageability,mappingcapabilitieshavebeenenhanced.Integrateduseofthelearningbasictheory,basicknowledge,basicskillsandprofessionalknowledge,theactualcompletionoftheassociatedproductionissues.Nurtureourindependentanalysis,problem-solvingability.Rigoroustraining,realisticinhisscholarlyworkmethodsandassiduouslystudied,ofthespiritofboldexploration.Atthetimeofwritingpaperprocess,thedeepeningoftheoreticalknowledge,andexpandknowledge,toreadtheliterature,research,writingandtheuseoftoolssuchasbooksandthecomprehensivetraining.Atthesametime,thisdesignworkforustoprovideagoodpracticeconditionsasthecornerstoneofabetterfuture.Thedesignmainlygeneratorsrelayprotectionconfiguration,shortcircuitcalculation,thewholesetcomputing,mappingrelateddrawings.Fromthemainwiringoptionswithtorelayandautomaticsafetydevicesbasedonthestatuteof6x200MWplantprotectivedevicesthroughoutacomprehensiveexposition.Onthemaingenerators,transformers,generator-transformerGroup,theprotectioncircuitprotectionprinciples.Frequentfailurephenomenon,andthecorrespondingprotectionrelaysmoves.Furtherdetailsofthefinalrelaysmovesconditions,sensitivity,andaseriesofrelatedissues.Keywordspowersystems,protective,generators,transformers目录摘要 IAbstract II引言 V第一章 运行方式分析 1第二章保护的配置 22.1概述 22.2发电机保护配置 22.3变压器保护配置 32.4发变组保护配置相关问题 32.4.1发电机变压器组保护的特点： 32.4.2一般配置要求 32.4.3双重快速保护设置 42.4.4保护配置一览表 52.4.5保护出口方式 6第三章所配发电机保护工作原理 73.1发电机纵差保护 73.1.1比率制动的原理 73.1.2继电器的原理接线图 93.2发电机单相匝间短路保护 93.3定子绕组100％接地保护 103.4发电机励磁回路接地保护 123.4.1励磁回路一点接地保护 133.4.2励磁回路两点接地保护 143.5失磁保护 153.6过负荷保护 163.6.1定子绕组对称过负荷 163.6.2转子绕组不对称过负荷 173.7发电机逆功率保护 173.8发电机的启停机保护 17第四章电力变压器保护工作原理 194.1瓦斯保护 194.2三绕组变压器纵联差动保护装置 204.3主变高压侧零序保护 224.4变压器的电流保护 234.5过负荷保护 234.6过激磁保护 24第五章线路微机保护 255.1高频保护 255.2距离保护 255.3零序保护 255.4综合重合闸 25第六章各元件参数及相关短路电流计算结果 276.1各元件参数 276.2短路计算结果 27第七章保护定值清单 287.1发电机纵差保护的整定 287.2继电器选型及互感器变比 28第八章短路计算 298.1相关参数计算 298.2最大运行方式 308.3最小运行方式 35第九章主变差动整定计算 40结论 44致谢 45参考文献 46附录1一次主接线 47附录2保护配置图 48附录3主变交、直流展开图 49引言本设计根据设计任务书的要求所编写的。本设计着重介绍运行方式分析、继电保护的基本原理、自动装置、全厂保护配置、短路计算、整定计算等。

发电机，变压器是电力系统运行的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，起着发电和变电的重要作用。电气主接线是发电厂的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、装置的布置、继电保护和自动装置的确定，起着决定性因素。

本次设计为200MW火力发电厂1#主变继电保护设计，全设计在内容上力求概念清楚，层次分明，理论联系实际，并反映近年来新型的保护配置。全设计书共分九章：王丽君老师审阅了全稿，并提出了详细的修改意见。本文在王老师指导下完成，在撰写的过程中，得到发电教研室许多老师大力支持和帮助，并提供大量的资料和建议，对此表示衷心的感谢。由于本人水平有限，编写时间仓促，所以在设计中不免有很多不妥之处，还恳请老师斧正。-PAGE1-运行方式分析本系统是一个一期工程为2×200MW装机容量的区域火力发电厂，其一次电气主接线类型的特点：发电机变压器单元接线：接线简单清晰，操作简便。对限制低压侧短路电流效果显著，开关设备投资减少，并简化继电保护，但是当单元接线中的主要元件损坏或检修时将整个单元停止运行。双母线接线的主要特点：（1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一条回路母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线。（2）调度灵活。各电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上去，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过倒闸操作可以组成各种运行方式。（3）扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由分配，在施工中也不会造成原有回路停电。运行方式分析：参考《电力系统继电保护》运行方式分析，选定本系统的运行方式，分析系统的最大，最小运行方式及正常运行方式，确定保护的最大负荷电流，确定变压器的中性点接地情况。对零序电流分量进行定量的研究以确定接地保护的配置安排。在选择保护方式及对其进行整定计算时，都必须考虑运行方式变化带来的影响，所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下，都能满足选择性和灵敏性的要求，对过量保护，根据最大运行方式来确定保护的整定值。灵敏度的校验应根据最小运行方式来进行，某些保护还要按正常运行方式来决定动作值和灵敏度。最大运行方式：根据系统最大负荷的需要，电力系统中发电机设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护来说，是短路时通过保护短路电流最大时的运行方式。最小运行方式：发变组停机维修全厂投入运行的发电机容量为最小，整个系统的等值电抗最大，短路时通过保护的短路电流最小的运行方式。正常运行方式：根据负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机，变压器和线路的运行方式。第二章保护的配置2.1概述随着电力系统的增大，大容量发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠运行有重大意义，而且对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著的效果。因此，在主设备保护设计中，应要求保护在配置，原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠，灵敏，快速且有选择性的要求。2.2发电机保护配置为保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，发电机装设以下保护装置。（1）纵差保护根据规程第条规定：对于发电机—变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机应装设单独的纵联差动保护，对于200~300MW的发电机—变压器组可在变压器上增设单独的纵差保护，即采用双重快速保护。（2）定子绕组匝间短路保护根据规程第条规定：对于定子绕组为双星形接线，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应装设单继电器式横差保护。（3）定子绕组接地保护根据规程第条规定：对100MW及以上的发电机，应装设保护为100%的定子接地保护。（4）定子绕组异常过电压保护根据规程第条规定：对于200MW及以上汽轮发电机，宜装设过电压保护。（5）定子绕组、励磁绕组过负荷保护根据规程第条规定：在定子绕组、励磁绕组上装设定时限和反时限过负荷保护。（6）负序电流保护根据规程第条规定：100MW及以上A＜10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护。（7）励磁回路一点接地和两点接地保护根据规程第条规定：对于100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，并可装设两点接地保护装置，一点接地保护带时限动作于信号；两点接地保护应带时限动作于停机。（8）失磁保护根据规程第条规定：对于100MW以上发电机应设失磁保护。（9）逆功率保护根据规程第2.2.14条规定：对于容量在200MW及以上的汽轮发电机，宜装设逆功率保护。2.3变压器保护配置为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，变压器应设以下保护：（1）气体保护根据规程第2.2.3条规定：对于0.8MVA及以上油浸式变压器应装设气体保护。（2）纵差保护根据规程第条规定：对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应设单独的纵联差动保护。（3）复合电压起动的过流保护根据规程第条规定：该保护宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合要求的降压变压器。（4）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护根据规程第2.3.8条规定：110KV及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上装设零序电流保护，作为变压器主保护，并作为相邻元件的后备保护。（5）过负荷保护根据规程第2.3.11条规定：对于400KVA及以上的变压器，当单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷情况装设过负荷保护。2.4发变组保护配置相关问题2.4.1发电机变压器组保护的特点：（1）某些同类型保护可合并。如：装设公共的纵差保护、后备保护和过负荷保护等，可使保护装置简单，可靠和经济。（2）发电机与系统间无直接的联系，因此发电机定子接地保护可简化。（3）发电机变压器组后备保护，必须注意经过变压器Y，d接线后，对低压元件和阻抗的影响。2.4.2一般配置要求根据大型发电机和发电机变压器组单元接线的特点及对保护的要求，在设计它们的继电保护总体配置时，应该比较强调最大限度地保证机组安全，强调最大限度地缩小故障破坏范围，强调避免不必要的突然停机；强调某些异常工况的自动化处理。也即是说，要求有完善的总体配置。这些机组的保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护是用以反映被保护区域内发生的各种类型的短路故障，这些故障，将造成机组的直接破坏，这类保护很重要。为防止保护拒动，设主保护和后备保护。异常运行用以反应各种可能给机组造成危害的各种异常工况，这些工况不能很快、直接构成机组的直接破坏。这类保护一般都是各装一套专用继电器，不设后备保护。2.4.3双重快速保护设置为满足电力系统稳定方面要求，为了保证正确快速切除故障，要求对发电机变压器组设置双重快速保护。目前较普遍采用方案如下：1、装设发电机差动保护、升压变压器差动保护和发电机变压器组差动保护，构成双重快速保护，保护区只伸至高压母线侧电流互感器。为消除变压器高压侧电流互感器与断路器间死区和作为母线后备保护。图1—12、装设发电机差动保护和发电机变压器差动保护，再在发电机中性点侧装设一套复合电流速断保护，对发电机，发电机到变压器的引线及变压器的一部分装设双重快速保护。图1—22.4.4保护配置一览表序号保护装置名称处理方式继电器型号Ⅰ短路保护1发电机差动保护全停LCD—122主变压器差动保护全停LCD—113发电机—主变压器差动保护全停LCD—114高压厂用变差动保护全停LCD—115厂用备用差动保护停机LCD—116主变压器瓦斯保护全停QJ—807复合电压保护解列灭磁FY8高压侧零序保护解列灭磁LLY—39定子匝间短路保护全停LCD—1310发电机励磁回路两点接地保护全停LD——911发电机100%定子绕组接地保护发信号LD—7LD—812发电机励磁回路一点接地保护发信号LD—7Ⅱ异常运行保护13定子过负荷保护Ⅰ定时限Ⅱ反时限发信号解列灭磁LL—5DLL—3414励磁回路过负荷保护Ⅰ定时限Ⅱ反时限发信号解列灭磁LL—5DLL—3415失磁保护发信号LDC—216定子过电压保护解列灭磁LY—2017逆功率保护发信号解列灭磁LNG—12.4.5保护出口方式为了减少机组全停次数，缩短恢复正常供电的时间，各保护装置动作后，按所控制的对象，保护的性质和选择要求，保护出口一般有以下几种：全停：断开出口断路器，灭磁，断开高压厂用电源断路器，关闭主汽门，锅炉甩负荷。解列灭磁：断开出口断路器，灭磁，断开高压厂用电源断路器，汽机甩负荷，锅炉甩负荷。解列：双绕组变压器只断开出口断路器，三绕组变压器高，中压侧保护只断开本侧断路器。母线解列：对双母线系统，断开母线联络断路器。减出力：减少汽机的输出功率。（6）信号：发出音响和光信号。第三章所配发电机保护工作原理对于100MW及以上大容量发电机推荐采用新型带比率制动特性的差动继电器。3.1发电机纵差保护3.1.1比率制动的原理如图1—3（a）所示，继电器的工作线图接入电流差动回路，制动线圈分别接入两个差动臂中，外部故障时，两个制动线圈中同级性地分别流过和，工作线圈中流过的电流=-。这样连接的继电器，可在外部故障时获得全制动作用。图1—3（a）而在内部故障时，如图1—3（b）所示，由于两侧制动电流仅极性通入制动线圈，使其制动作用为最小，因而保证了继电器可靠的动作，并提高了保护的灵敏度。图1—3（b）继电器的比率制动特性如图1—3（c）所示，当制动线圈中设有电流或电流小于一定值时，制动线圈不产生制动作用，此时能使继电器动作的最小电流称为继电器的固有动作电流。当制动线圈中有电流通过时，继电器的动作电流将随着制动安匝的增大而增大。由实验得出的继电器动作电流与制动电流的关系，既=，称为比率制动继电器的制动特性。在平面坐标上，如将制动特性曲线调整在不平衡电流=的上面时则在任何大小的外部故障穿越电流作用下，继电器的实际动作电流均大于相应的不平衡电流，故继电器不会误动。图1—3（c）3.1.2继电器的原理接线图如图1—4所示为用环流比较法的比率制动式差动继电器原理接线图。继电器主要由差动回路，制动回路和比较回路组成。图1—4电抗互感器1DKB的一次绕组接入差动回路，其中流过差动电流=-。电抗互感器1DKB将一次电流转换为相应的二次电压，经整流桥1BZ整流后，输出直流电压∣∣，∣∣作为继电器的一个动作量。电抗互感器2DKB的一次绕组带中心抽头，两半个一次绕组分别接入差动保护的两侧电流回路，各回路通过的电流分别为I′和I″。其二次绕组接到整流2BZ的输入端，整流后，输出直流电压∣∣，∣∣作为继电器的制动量。比较回路主要由整流桥1BZ，2BZ，电阻，和灵敏执行元件J组成。为了提高按环流法工作的整流比较电路的输出电压，可在两臂中串入适当大小的电阻，。按绝对值比较原理工作的比较回路的输出电压为=∣∣-∣∣当∣∣＞∣∣时，为正值，执行元件动作；∣∣＜∣∣时，为负值，执行元件处于制动状态。3.2发电机单相匝间短路保护对于定子绕组为星形接线，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应设单继电器横差保护。横差保护原理接线图1—5所示。图1—5在两个中性点连线装一只电流互感器LH,其二次侧通过高次谐波滤过器XLG接到电流继电器。正常运行及外部短路时，两中性点连线上存在由于点势不对称产生的基拨零序电流和发电机电势中3次谐波所产生的不平横电流。为消除不平横电流中的高次谐波的应响，降低动作电流，以便提高保护灵敏度，在继电器中设有高次谐拨滤过器XLG。横联差动继电器的动作电流按躲过不平横电流整定时，则保护装置在正常运行以及外部短路时不会动作；当发生匝间短路时由于电势不平横，此时中性点连线上有电流流过继电器。若该电流大于继电器的动作电流时，保护动作。3.3定子绕组100％接地保护发电机变压器组保护中，对于100MW及以上的发电机，应装设保护区为100％的定子接地保护。保护装置带时限动作于信号，必要说也可动作与停机。根据3次谐波电压特点，不论发电机中心点有无消弧线圈，在正常运行时，而再距离中性点50％范围以内接地时＜若利用作为动作电压作为制动电压，并以＝作为动作边界条件时，则利用3次写谐波构成的接地保护就可以保护由中性点起定子绕组50％范围以内的故障。且当故障越接近中性点时，保护灵敏度越高；而基波零序电压构成的接地保护，则可以反映。与中性点距离大于15％以上范围的单相接地故障，当故障点越接近发电机出口时，保护灵敏度越高，所以大型机组通常用反应基波零序电压和3次谐波电压构成的定子100％接地保护。在200MW以上机组中，常采用整流型反应基波零序LD—7定子接地继电器和正流型反应3次谐波的LD—8型定子接地继电器配合构成100％接地保护。图1—6（a）LD—8型定子接地继电原理接线如图1—6（a）所示，它是由两台电抗变压器DKB1,DKB2,一台自耦变压器BY,两组桥式正流器组BZ1,BZ2和一只中间继电器、极化继电器以及阻波器等组成。DKB2的一次线圈，通过电容C2接于机端三相五柱式电压互感器的二次侧开口三角形上，使C2与DKB2的一次线圈对3次谐波构成串联谐振，从DKB2二次取得机端3次谐波电压。DKB1的一次线圈通过电容C1接于中性点处电压互感器二次绕组，或接与消弧线圈二次侧。使C1与DKB1一次线圈对3次谐波构成串联谐振，从DKB1中的一个二次绕组上取得电压，与从DKB2二次侧取得的电压串联后，经由和DK构成的基波阻抗器，再接到动作量整流桥BZ2的输入端从其输出端取得动作电压|-|,再经C5滤波接入极化继电器的动作线圈从DKB1的另一个二次线圈取得电压,在经BZ1整流和C4滤波后，取得一制动电压||，接入极化继电器的制动线圈。此时继电器的动作方程为|-|≥||+ΔU式中Δ为极化继电器JJ的动作电压。正常时调整|-|为零，并加以适当的制动量||，保证继电器不动作。该继电器再投入运行前，必须在发电机上进行实际调试。LD-7型定子接地继电器原理接线，如图1—6(b)所示。如图1—6(b)它包括：由一台整定变压器YB1，一台制动变压器YB2，两组整流桥BZ1、BZ2及C1和DK1组成的150HZ阻波器；C2和DK2组成的150HZ串联谐振滤波器；稳压管WY和极化继电器。当基波零序电压取自机端电压互感器开口三角侧或发电机中性点侧电压互感器时，首先经过C1和DK1组成的150HZ阻波器，阻止开口三角输出电压中的3次谐波进入YB1一次线圈。在YB1二次侧接入一由C2和DK2组成的150HZ串联谐振滤波器，将YB1二次侧输出的3次谐波滤掉，时BZ1输入端的电压只有零序电压，经BZ1整流后再经C3滤波接入极化继电器JJ的动作线圈1-2。为避免发电机变压器组，高压侧单相接地时，对发电机定子接地保护的影响。将高压侧的基波零序电压接到制动变压器YB2端子10和20，并经过BZ2、C4、C5滤波后，接入极化继电器JJ制动线圈3-4，以防止高压侧发生但相接地时，引起误动作。R1、R2用于调整极化继电器JJ的动作值。WY1是用来提高极化继电器JJ的返回系数。3.4发电机励磁回路接地保护发电机一点接地时对发电机无直接危害，可继续运行。一旦发生第二点接地，励磁线圈短路，使转子磁场畸变，引起机体强烈震荡严重危害发电机安全，故障点电弧将烧伤励磁绕组和转子本体，并可使气轮机汽缸磁化。3.4.1励磁回路一点接地保护图1—7（a）测量励磁绕组对地导纳的一点接地保护的基本原理时在励磁回路中叠加一个交流电压U，用于检测励磁绕组对地导纳的变化。该保护的基本接线如图1—7（a）所示，电抗变压器DKB1和DKB2与整流器1ZL和2ZL构成比较两个电气量绝对值的电压形成回路。电阻和为整定电阻。L和C组成50HZ通带滤波器。励磁回路的对地分布电导分布电容在图中以集中参数表示，并在测量回路内串联附加电阻。交流电压U经附加电阻、滤波器L-C和DKB1的原边绕组W1加到励磁回路与地之间构成测量回路。同一交流电压U还加到整定电阻和及DKB1的原边绕组W2、DKB2的原边绕组W3、W4之间，构成整定回路。保护装置的动作量由IW1-IzdW2决定，其制动量由I∞W4-IzdW3决定。设DKB1、DKB2原边各绕组对副边的变比均为n，并将其漏抗略去不记；W2、W3、W4的有效电阻归入和中。并以和分别表示动作电流和制动电流，由图可知：=(U/n)(Y-)，=(U/n)(-)式中由图G、E端看到的测量导钠，且=1/将上式除以U/n则可以得到动作导和制动导纳=-，=-保护装置在比较回路中，比较与||和||成比例的两个电压，保护装置的动作条件为：|-|≤|-|图1—7（b）动作边界条件为：|-|＝|-|由上式可知，动作边界方程表示的是测量导纳的终端轨迹圆，其圆心在g轴上离圆点距离为，半径为，即：＝，＝-其中和称为整定导纳，由和确定的圆，称为整定圆，如图1—7（b）示，圆内为动作区。在正常情况下，测量导纳的末端在圆外，保护装置不动作。发生励磁绕组一点接地故障时，对地电导增大，若测量导纳Y的末端进入圆内，保护装置就动作。3.4.2励磁回路两点接地保护图1—8励磁回路两点接地是发电机的严重故障，200MW机组要求加装励磁回路两点接地保护。目前利用直流电桥原理构成的转子两点接地保护较为流行，由于它不常发生，所以可多台发电机共用一套保护。当发现某一台发电机转子出现一点接地后，将保护投入该发电机，以便运行中出现第二点接地时，将此发电机断开，也可每太发电机单独装设一套转子两点接地保护。保护装置的原理接线如图1—8所示。转子绕组直流电阻（=+）和电阻构成直流电桥的四臂。毫伏表MV和电流继电器KA接于滑动触头和地之间，即在电桥的对角线上。当利用绝缘监察装置发现K1点接地后，合上隔离开关QS1，并按下按钮SB，调节电阻的滑动触头使毫伏表mV的指示为零。此时由K1点分开的两部分绕组直流电阻、与由滑动头分开的两部分附加电阻、组成的四臂直流电桥处于平衡状态。各臂电阻的关系为：=然后合上刀开关S2，接入电流继电器KA，使保护投入工作。但此时，由于电桥已经平衡，处于对脚线上的电流继电器的启动电流，继电器将动作，断开发电机，K2点离K1点越远，保护的动作越灵敏。3.5失磁保护图1—9失磁保护原理接线图如图1—9所示：它由失磁保护、失磁减负荷和失磁切换厂用变压器、三部分组成。失磁保护由失磁继电器SCJ、转子电压继电器LYJ、中间继电器1ZJ系统电压继电器SYJ、闭锁中间继电器BZJ，时间继电器1SJ、信号继电器1XJ和出口中间继电器CKJ所组成。由功率继电器WJ、时间继电器2SJ、信号继电器2XJ、中间继电器2ZJ组成失磁减负荷装置。由电压继电器YJ、信号继电器3XJ、切换中间继电器QZJ组成失磁低压切换厂用变压器装置。发电机失磁后，机端测量阻抗由第Ⅰ象限进入第Ⅳ象限，落入失磁阻抗继电器SCJ的动作特性圆内（例如位于第Ⅲ、Ⅳ象限且通过原点的圆），作为失磁时的主要判据。但在振荡或进相运行时，机端测量阻抗有可能落在阻抗继电器的动作特性圆内，造成失磁保护误动作。为此，采用反应转子电压降低的励磁电压继电器LYJ，作为失次磁时的辅助盘据。将转子电压继电器LYJ和阻抗继电器SCJ组成“与”门去起动失磁保护。在发电机运行中，由于可控硅自动调整励磁装置的故障，造成发电机部分失磁或完全失磁，使发电机失磁保护动作跳闸，占失磁保护动作的70%以上。这样频繁的跳闸，对系统和机组本身是不安全的。又根据发电机失磁实验和现场失磁后处理说明：当系统有足够的无功储备时，发电机失磁后系统电压降低不严重，若将此发电机有功负荷减到额定功率的40%时，发电机能够异步运行15min，在这断时间内运行人员如能排除励磁故障，恢复正常励磁电压，则不一定切机。为此，在图中考虑了采用系统电压闭锁措施，在系统电压未降低到失去静稳定的情况下，首先采用自动减负荷到（40%～50%），然后经运行人员处理恢复励磁，可避免不必要的切机。由于转子开路或短路等原因造成的失磁，在转子励磁线圈中，产生自感反电势，由于励磁回路时间常数大，第一个负向半波的持续时间不小于1.5s。故在LYJ返回的1.5s时间内，足以使失磁保护可靠跳闸。但在1.5s时间内却不能保证将负荷减到所要求的（40%～50%），为此，在减负荷回路中采用瞬时测量自保持回路。自动减负荷回路中的功率继电器WJ，在有功功率减到整定值时，其触点断开停止减负荷。3.6过负荷保护3.6.1定子绕组对称过负荷对于大容量机组需要装设定子绕组对称过负荷保护，发电机允许过负荷的时间与过负荷大小有关，通常呈反时限特性，为了使保护动作特性与发电机的温升特性相配合，以确保机组安全运行和充分发挥过负荷能力，对于大型发电机的对称过负荷保护，一般由定时限和反时限两部分组成。定时限部分的动作电流按发电机长期允的负荷电流下，能可靠返回的条件整定，经延时动作于信号，并可动作于减出力；反时限部分是发电机定子绕组在发热方面的安全保护，其动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定，动作于解列。保护应能反映电流变化时，发电机定子绕组的热积累过程。不考虑在灵敏系数和时限方面与其他间短路保护相配合。定时限过负荷作用于信号，同时由于这部分的动作电流小，用他作为反时限定子过负荷保护的闭锁元件，当保护装置中个别元件损坏，引起反时限过负荷延时回路误动作时，只要定时限启动回路不同时误动作，就可避免反时限部分的误跳闸。3.6.2转子绕组不对称过负荷由于不对称负荷，非全相运行以及外部不对称短路引起的负序电流，应装设发电机转子表层过负荷保护，对100MW以上A<10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的非对称过负荷保护。定时限部分动作电流应躲过发电机长期允许的负序电流值和按躲过最大负荷时负序电流滤过器的不平衡电流值整定，带时限动作于信号，反时限部分动作特性按发电机承受负序电流的能力确定，动作于解列。保护装置应可以反映电流变化时发电机转子的热积累过程，且不考虑在灵敏系数和时限方面与其他相间短路相配合。发电机A值与转子楔条材料，线负荷，几何尺寸等因素有关，还间接与I2的大小有关。在实际测定发电机短时承受负序能力的允许值A时，首先应规定各部件的短时极限温度，在一定大小的负序电流I2下，观察转子各部件达到极限温度所经历的时间，则I2*I2*T的数值就是这台发电机所能承受负序过电流能力的A。3.7发电机逆功率保护对于汽轮发电机当主汽门误关闭或机炉保护动作关闭主汽门而出口断路器未跳闸时发电机转为电动机运行，由输出有功功率变为从系统吸收功率，即称为逆功率。逆功率运行，对发电机并无危害，但汽轮机尾部长叶片与残流蒸汽摩擦，会导致叶片过热,造成汽机事故。因此在大型汽论发电机上应装设逆功率保护。逆功率保护装置由逆功率组件P、比较回路、时间回路等组成。动作功率按下式整定：=(+)可靠系数，取0.5～0.8逆功率运行时汽轮机的最小损耗，可取0.2～0.4％逆功率运行是发电机的最小损耗，实用上可取P2≈(1—η)η为发电机的效率动作时限t1按躲过系统振荡整定。可取2～10s用于发信号；动作时限t2根据发电机允许的最大逆功率运行时间整定，用于跳闸。3.8发电机的启停机保护作为发变组启停过程的保护可以装设相间短路保护和定子接地保护各一套，即：(1)对发电机、变压器和接于机端的厂用变，各装设一组接在差动回路中的电磁式电流继电器，其整定值应大于额定频率下满负荷时的差动不衡电流(额定频率下外部短路时该继电器将误动)。(2)接纳在发电机机端或中性点的电磁式零序过电压继电器，不要求三次谐波滤过，整定值一般可取为10KV以下(额定频率下外部短路时该继电器将误动)。以上两种启停机保护只作为低频率工况下辅助保护，在正常工频运行时应退出，以避免发生误动作，为此这些辅助保护的出口电路应受断路器的常闭触点或低频继电器的触点控制。第四章电力变压器保护工作原理变压器的典型故障和不正常运行状况：绕组内及其引出线上的短路绕组内的匝间短路在中性点直接接地系统中的接地短路由外部短路引起的过电流由过负荷引起的过流油面降低为此变压器应装设必要的主保护和后备保护如下：4.1瓦斯保护图1—10当变压器内部故障时，故障点局部高温将使得变压器油温升高。体积膨胀，甚至出现沸腾，油内气体排出形成上升气泡，若故障点产生电弧，则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体这些气体自油箱流向油枕上部，故障程度越重，产生的气体越多，利用上诉气体来实现的保护，称为瓦斯保护。复合式气体继电器是由开口杯和挡板复合构成。正常运行时，继电器及开口杯都充满了油，开口杯向上倾，干簧触点断开。当变压器内部发生轻微故障时，产生少量气体聚集在继电器的上方，使气体继电器中油面下降，上开口杯露出油面。这时开口杯及附件在空气中重力加上杯中油的重量产生的力矩大于油中平衡所产生力矩。所以上开口杯沿顺时针方向转动，带动永久磁铁靠近干簧触点闭合，发生气体保护动作信号。当发生严重故障时，产生的大量气体形成以变压器冲向油枕的强烈气流，带油的气体直接冲击档板，使档板偏转，干簧触点闭合，重气体保护动作发出跳闸脉冲。当轻微漏油时，油面高度下降，上开口杯转动，轻气体保护动作也发出信号。4.2三绕组变压器纵联差动保护装置该保护主要作为变压器内部及其引出线短路故障的主保护。保护原理的三相电流回路原理接线如图所示。图1—11（a）将被保护变压器侧电流互感器二次电流经中间变流器TAM1和TAM4（FL-8型）相位补偿和电流大小补偿之后，引入差动继电器KD4、KD5、KD6（型号为LCD—11）用于变压器的LCD—11型差动继电器与用于发电机的LCD—12型的结构、原理基本相同，所不同的是，变压器在空载投入或外部故障切除后的电压恢复过程中，其励磁涌流很大，有时可达4~8倍的变压器额定电流，远大于继电器的额定电流。又因涌流仅出现在时间轴的一侧，对差动继电器来说相当于差电流，如不采取措施将引起误动。励磁涌流含有很大的二次谐波分量，本差动继电器就利用差电流中的二次谐波起制动作用，有效地防止了继电器因出现涌流而误动作。在变压器引出线故障时，短路电流很大，各侧电流互感器可能严重饱和，其二次电流中可能出现很大的各次谐波分量。为防止差动继电器在这种状态下误动或缓动，并为加快切除故障，在继电器中设有不带制动的差动电流速动部分，其动作电流按躲过变压器最大励磁涌流整定。LCD—11型差动继电器单线原理接线如图所示。比例制动部分比例制动部分接在“和电流”回路中。“和电流”如图1—11（a）所示由四侧差动用电流互感器二次电流经中间变流器（TAM1~TAM4）匹配之后进入电抗变压器TX4、TX5的一次绕组，流过这些绕组的电流正比于流如的流出变压器的电流，这些电流在电抗变压器的二次侧经整流和稳压后形成比例制动电压，经R7~R9后加到执行元件上起制动作用。2、差电流回路如图1—11（b）所示差电流回路共有三只电抗变压器TX1、TX2、TX3，并有它们组成三个部分。（1）差动制动部分：由TX1，C1整流桥UB1及电阻R1组成。TX1的二次绕组与C1组成50HZ谐振电路，其输出电压主要是基波电压U1，经出流并通过R1后作为动作电压加在执行元件极化继电器KP及附加电阻R3~R6上。（2）谐波制动部分：由TX2，C2，C3，XL，UB2及电阻R2组成，XL与C3组成50HZ谐振回路，阻止50HZ电流通过。TX2的二次绕组与C2组成100HZ谐振电路，取得正比于二次谐波分量100HZ电压与比例制动电压并联后再通过R2加到执行元件上起制动作用。图1—11（b）（3）差动电流速断部分：由TX3，5，UB3及中间继电器KM组成。．电阻上，当差电流达到电流速断整定值时，KM动作跳闸。用整定插头改变TX3二次绕组抽头来调整整定值。用电位器RP2来调整最小差动速断电流。主回路电流的调节由差动动作，谐波制动和比例制动组成动作主回路，极化继电器KP为执行跳闸元件。在主回路中，动作电压Uact与制动电压Ubrk1，Ubrk2通过R1，R2合成后，其代数和经C4滤波后加到执行元件极化继电器动作跳闸。反之，制动电压大于动作电压时，和电压为负，极化继电器制动。电阻R6与电位器KP1用来调整继电器的最小动作电流。其他动作电流的整定是用插头改变与极化继电器KP线圈的并联电阻R3~R5来达到。4.3主变高压侧零序保护图1—12当系统发生接地短路时，在零序电流和零序电压的作用下，电流继电器动其常闭接点断开，从而将本变压器保护的电压继电器解除动作。电流继电器常开接点闭合后启动的时间继电器，它的瞬时接点闭合，于是小母线带电，并经中性点不接地变压器保护的电压继电器已经闭合的常开接点和电流继电器的常闭接点，直接加在时间继电器上，该继电器动作时将中性点不接地变压器首先切除，由于时间继电器的动作时限比时间继电器的动作时限大，因此中性点接地运行变压器晚一步才被切除。为了防止由于继电器偶然动作而误切除变压器，应利用中性点接地的变压器的零序电流保护来启动中性点不接地变压器的保护。因此设有公用小母线，当全厂任一台中性点接地的变压器的零序电流保护动作时．即可通过小母线的正电源，从而使电压继电器获得正电源。零序电流保护作为变压器中性点接地运行时的接地保护，零序电流从接地中性点回路的电流互感器TA二次侧取得。为提高动作的可靠性，保护设I，II两段，每段设有两个时限。保护动作后，以较小的时限、断开母联断路器QF：以较长的时限、断开高压侧断路器1QF。零序电压保护由零序电压元件3Uo和时间元件T组成，3Uo用来反应高压侧的接地短路故障，零序电流元件3Io用来反应放电间隙击穿情况。当变压器高压侧发生接地故障时，中性点接地运行变压器的零序电流保护动作，将中性点接地运行的变压器切除。如果故障点依然存在，在放电击穿时，3Io元件会立即动作，无时限的切除变压器。若放电间隙未击穿，则3Uo元件动作，经延时t将变压器切除。4.4变压器的电流保护复合电压起动的过电流保护原理接线图，如图1—13，它由一个接于负序电压滤过器上的过电压继电器，一个接线电压的低电压继电器和三个电流继电器组成。图1—13各种不对称短路时，由于出现负序电压，过电压继电器动作，常闭触点打开，切断加于低电压继电器上的电压，其常闭触点闭合，起动中间继电器，它的常开触点闭合。这时，因电流继电器也动作，时间继电器起动，经预定延时，动作跳闸。对称性三相短路时，由于短路初瞬间也会出现短时的负序电压，使继电器的常闭触点打开，切断加于继电器的线电压，其触点闭合。当负序电压消失后继电器返回，继电器又接于线电压上。由于低电压继电器的返回电压较高三相短路后，电压已经降低，若它低于继电器的返回电压，则低电压继电器8仍处于动作状态不返回。复合电压起动的过电流保护，不但灵敏系数比较高，而且接线比较。4.5过负荷保护变压器过负荷在大多数情况下都是三相对称的，故保护装置只采用一个电流继电器接于一相上，并经一定延时作用于信号，来反应对称过负荷。过负荷保护的配置原则，应能反应变压器各侧绕组的过负荷情况。对于三绕组变压器单侧电源三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相同，过负荷装在电源侧；若三侧绕组容量不相同，则只有电源侧和绕组容量较小的一侧装设过负荷保护。两侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器，三侧均装设过负荷保护。一侧无电源的三绕组升压变压器，过负荷保护应装于发电机电压侧和无电源侧；当三侧都有电源时，各侧均装设过负荷保护。4.6过激磁保护因变压器低压侧额定电压等于发电机的额定电压，所以过激励保护的动作值按发电机的磁密整定，能保证发电机和变压器的安全报警降励磁动作于跳闸。图1—14当Uc的整流值大于整定电压Uset时，执行元件动作，发出过励磁信号或作用于跳闸。第五章线路微机保护WXB—11微机保护的构成由高频保护、距离保护、零序保护、综合重合闸组成。5.1高频保护本保护的相间故障时为高频距离保护，在单相接地故障时为高频零序方向保护。但它同装置中的距离或零序保护无依赖关系。它本身带有阻抗和零序方向判别元件，正常零序电压用产生3U0，电压互感器二次回路断线时自动改用开口三角形来的3U0，同时高频保护自动推出工作，而高频零序方向保护仍工作，此时高频保护不发警告信号，由距离保护告警。5.2距离保护距离保护包括三段相间距离和三段接地保护，正常运行时各段距离保护的测量元件都不投入工作，只有在相电流差突变量元件才短时投入测量。如故障不在本保护区内则程序转至震荡闭锁状态，震荡停息后整组复归。若故障发生在本保护区内则程序转至故障处理。5.3零序保护本装置设置了四段全相运行时的零序保护，两段非全相运行时的不灵敏段零序保护。各段零序保护的方向元件均由控制字整定是否投入。重合闸后是否加速全相运行零序Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段保护也由控制字确定。后加速动作时间固定为0.1秒延时投入，目的是躲开线路两侧先后重合时先合侧电容充电电流的暂态分量。本装置零序保护的起动元件是按照反映或3突变量原理而构成的，为防止电流互感器二次断线引起保护误动作，设置了反映3突变量闭锁元件，它动作值为2V。此功能由控制字整定投入或退出。本保护零序方向元件所引起的3，正常情况下取用自产3，即软件根据++=3而获得，若故障前发现上述等式不成立（可能是电压互感器二次断线），而此时，++=0仍成立，则故障时优先取用自产3，若++≠0则取由电压互感器开三角所接入的3。可见本保护没有考虑电压二次侧与开三角侧同时断线的情况。5.4综合重合闸本装置的综合重合闸软件包括重合闸部分和外部不能选相的保护经本综合重合闸选跳出口部分。本装置也设有突变量起动元件，只有在突变量元件动作后才投入全部功能。起动元件没动作时仅投入了轻载下断路器偷跳的重合回路，如果断路器偷跳时由于负荷电流小于不足以使起动元件动作的话，则由断路器位置不对应起动重合闸，此时不检查同期。第六章各元件参数及相关短路电流计算结果6.1各元件参数名称符号电抗编号阻抗电压和电抗值标么值系统S1S2120.1240(大)0.2005(小)0.0412(大)0.1020(小)0.1240(大)0.2005(小)0.0412(大)0.1020(小)主变1#主变2#主变3#4#5#6#主变7、3、48、5、6UD(1-2)=27.80%UD(1-3)=17.03%UD(2-3)=9.26%4.260(高)-0.321(中)7.558(低)厂高变1#厂高变2#厂高变11、1312、14XG-D1=XG-D2=18%；Ff=3.5XG-(D1∥D2)=18%/(1+3.5/4)=9.6%=0.0960.048(高)0.672(低)发电机1F～6F9、10X”D%=14.13%0.0616.2短路计算结果运行方式最大运行方式最小运行方式短路点D1D2D3D4D1D2D3D4基准量100MVA三相（KA）6.47.62．766.65.0两相（KA）5.56.5587.54.12．3584.3第七章保护定值清单7.1发电机纵差保护的整定型号整定值制动系数Ie=5AIe=1ALCD—111.50.3+0.47.2继电器选型及互感器变比1发电机差动保护LCD—122变压器差动保护LCD—113厂用变压器差动保护LCD—114发变组差动保护LCD—116主变零序保护LLY—37发电机匝间短路保护LCD—138发电机100%接地保护LD—7LD—89发电机转子接地保护LD—610发电机定子过负荷保护定时限LL—5D反时限LL—3411发电机转子过负荷保护定时限LL—5D反时限LL—3412发电机失磁保护LDC—214发电机逆功率保护LNG—115发电机启停机保护LD—7LLY—116变压器瓦斯保护QL—8017主变高压侧电流互感器变比1200/5A18主变低压侧电流互感器变比8000/5A19发电机出口电流互感器变比12000/5A第八章短路计算8.1相关参数计算SB=1000MVA；UI=VAV发电机XG=X9=X10===0.6005251#2#主变UD1%=(UD(1-2)%+UD(3-1)%+UD(2-3)%)=(27.8+17.03-9.26)=17.785UD2%=(UD(1-2)%+UD(2-3)%+UD(3-1)%)=(27.8+9.26-17.03)=10.015UD3%=(UD(2-3)%+UD(3-1)%+UD(1-2)%)=(9.26+17.03-2708)=-0.755X4=X6===0.7410417X7=X8===0.4172917X3=X5==-=-0.00314583#4#5#6#主变X=14%×1000/240=0.58331#2#厂高变XG-D1=XG-D2=18%；Ff=3.5XG-(D1∥D2)=18%/(1+)=9.6%=0.096X11=X12=(1-)×0.096×=0.48X13=X14=×3.5×0.096×=6.728.2最大运行方式D1点短路D2点短路D3点短路D4点短路8.3最小运行方式D1点短路D2点短路D3点短路D4点短路第九章主变差动整定计算(一)自耦变流器变比及抽头选择按平均电压及变压器最大容量计算各侧哦定电流，自耦变压器分别装于110KV及220KV侧，求的自耦变压器变比见表1—1变压器容量（MVA）240额定电压（KV）22011015.75一次额定电流（A）60212058.798电流互感器变比nTA800/51500/510000/5电流互感器接线角接角接星接二次额定电流(A)6.716.967.62自耦变流器变比0.8810.931相对误差fph0.010.004自耦变流器初级端子号1—81—4自耦变流器次级端子号1—21—7由表1—1可知自耦变流器变比对于220KV侧的自耦变流器抽头位置为:4.41根据FL—3参数,选初级抽头为1—8,次级为1—2,得相应的初级电流为4.46,相对误差fph=(4.46-4.41)/4.41=0.01同理可求的110KV侧自耦变压器抽头位置为4.57,根据FL—3参数,选初级抽头为1—4次级为1—7,得相应初级电流为4.55A,fph=(4.57-4.55)/4.55=0.004.(二)最小动作电流的选择:按躲过最大负荷电流条件下流入保护的不平衡电流整定.即＞一般由实测决定,通常取(0.2—0.4)Ie/nTA.此处取=0.3Ie/nTA==1.5(A)(3)起始制动电流的选择:一般取=(1—2)Ie/nTA;整定时常取=5(A)(4)制动系数选择比率制动的纵差继电器有两只和差变流器,两组制动线圈接法如下图,对于两组和差变流器的制动系数K2h可以根据各侧短路时流过两组和差变流器的电流大小不同选取制动量大的一组.根据此图给出的制动线圈的接法,当变压器各侧外部短路时,流过和差变流器A和B中的电流如表1—2.表1—2.短短路点制动量和差变流器AI1+2I3I1+2I2I1-I3BI1I12I1+I2+I3差回路电流IbpIbpIbp从表1—2.中可得出:变压器220KV、110KV侧外部短路时起制动作用的是A;而厂高变高压侧短路时起制动作用的的是B.当最大运行方式D1点短路时,流过220KV侧TA短路电流=1.434KA其中发电机侧提供1.205KA;110KV侧提供0.229KA;此时=++++=+++=220.32(A)=I1+2I3=1205+=1663==1.3=0.17式中、—变压高、中压侧调压误差,取调压范围的一半,即(式子)—外部故障时最大短路电流、—确定的某点外部短路