300MW發(fā)變組保護(hù)的配置與整定計(jì)算

1、目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1 課題的提出及研究的意義11.2 發(fā)變組繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀11.3 課題主要內(nèi)容2第2章 同步發(fā)電機(jī)保護(hù)32.1 概述32.2 發(fā)電機(jī)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)32.2.1 發(fā)電機(jī)的主要故障類型32.2.2 發(fā)電機(jī)的主要不正常運(yùn)行狀態(tài)32.3 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置42.3.1 比率制動式縱差保護(hù)42.3.2 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)72.3.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)82.3.4 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)102.3.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)122.3.6 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)152.3.7 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)182.3.8 發(fā)電機(jī)低頻累加保

2、護(hù)182.3.9 發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁保護(hù)192.3.10 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)202.3.11 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)212.3.12 發(fā)電機(jī)對稱過負(fù)荷保護(hù)232.3.13斷路器拒動啟動失靈保護(hù)252.3.14 發(fā)電機(jī)非全相保護(hù)25第3章 電力變壓器保護(hù)263.1 概述263.2 電力變壓器的故障類型和不正常的工作狀態(tài)263.3 變壓器的保護(hù)配置273.3.1 變壓器的差動保護(hù)273.3.2 變壓器氣體保護(hù)303.3.3 變壓器復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)313.3.4 變壓器過負(fù)荷保護(hù)333.3.5 變壓器高壓側(cè)零序過電流保護(hù)333.3.6 變壓器溫度保護(hù)35結(jié)束語36參考文獻(xiàn)37致 謝38附 圖39300MW發(fā)

3、變組保護(hù)的配置與整定計(jì)算摘要：隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，300MW及以上的發(fā)電機(jī)組的數(shù)量與日俱增，已成為國內(nèi)各大電力系統(tǒng)的主力發(fā)電機(jī)組。眾所周知，大容量的發(fā)電機(jī)很少以其端電壓直接向用戶供電，總是經(jīng)變壓器升壓后再向更遠(yuǎn)的距離、更大的區(qū)域供電。因此大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組成了大型（火力、水力或核能）發(fā)電廠電氣設(shè)備中投資比例最大、重要性最高的設(shè)備。在大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組上裝設(shè)完善的繼電保護(hù)裝置，不僅對電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行有著重大的意義，而且對昂貴的大機(jī)組減少在各種短路和異常運(yùn)行時(shí)造成的損壞、在經(jīng)濟(jì)效益上也有明顯的效果。本文針對QFSN-300-2型發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)做了配置和整定計(jì)算。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)

4、，整定計(jì)算，選型。300MW Generator - Transformer Protection configuration and setting calculationAbstract: With the rapid development of Chinese power industry, 300MW and above, increasing the number of generating units, has become the main force of the major power system generating units. As we all know, ver

5、y few large-capacity generator terminal voltage directly to the users of its power, always by the step-up transformer and then to the longer distances, greater regional power. Therefore, large-capacity generator - composed of a large transformer (fire, water or nuclear) power plants to invest the la

6、rgest proportion of electrical equipment, the most important equipment.In the large-capacity generator - transformer unit protection devices on the installation of a sound, not only for the reliable operation of power system has great significance, but also less expensive units in a variety of large

7、 short-circuit and damage caused by run-time exception in also have significant economic effects.This paper QFSN-300-2-type generator to do the configuration and relay setting calculation.Keywords: relay, setting calculation, selection.第1章 緒 論1.1 課題的提出及研究的意義隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國發(fā)電機(jī)、變壓器單機(jī)容量不斷增大，同時(shí)繼電保護(hù)技術(shù)亦進(jìn)一步

8、提高。但發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)在運(yùn)行中的正確動作率長期偏低，對此，電力部非常重視，組織由科研、制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等部門專家組成的工作組，對全國大機(jī)組保護(hù)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研，基本摸清了情況，并提出對策，其中對發(fā)電機(jī)、變壓器組繼電保護(hù)技術(shù)的研究與創(chuàng)新工作是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的措施。1.2 發(fā)變組繼電保護(hù)的研究現(xiàn)狀隨著大容量機(jī)組和大型發(fā)電廠的出現(xiàn)，發(fā)電機(jī)變壓器組的接線方式在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于發(fā)電機(jī)和變壓器的成組連接，相當(dāng)與一個(gè)工作元件，因此，我們可以把發(fā)電機(jī)和變壓器中某些性能相同的保護(hù)合并成一個(gè)對全組功用的保護(hù)。同時(shí)由于電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大和繼電保護(hù)技術(shù)的迅速發(fā)展，繼電保護(hù)工作越來越復(fù)雜。

9、系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變、設(shè)備檢修、新設(shè)備的投運(yùn)等，都會引起保護(hù)配置和定值的改變。數(shù)據(jù)量龐大且維護(hù)工作枯燥、復(fù)雜、容易出錯(cuò)。這些都使繼電保護(hù)整定值的計(jì)算與配合的工作量增多，復(fù)雜程度也大大提高，發(fā)電機(jī)變壓器組的繼電保護(hù)也是如此，傳統(tǒng)的手工整定方法無法滿足其需求。以往電力系統(tǒng)大型主設(shè)備（包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、高壓并聯(lián)電抗器等）繼電保護(hù)與超高壓線路繼電保護(hù)相比，處于一種相對滯后的狀態(tài)，主設(shè)備保護(hù)正確動作率一直較低，與線路保護(hù)相比有較大差距。 近年來主設(shè)備保護(hù)的分析計(jì)算方法取得了很大進(jìn)展，比如采用多回路分析法可以比較精確地計(jì)算發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障，主設(shè)備內(nèi)部故障保護(hù)的配置具備了理論基礎(chǔ)。利用真實(shí)反應(yīng)主設(shè)備內(nèi)

10、部各種故障及異常工況的動模系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)檢驗(yàn)主設(shè)備保護(hù)，極大地提高了新原理新技術(shù)的驗(yàn)證水平。隨著基于新硬件平臺的數(shù)字式主設(shè)備保護(hù)的推陳出新，實(shí)現(xiàn)了主設(shè)備保護(hù)雙主雙后的配置方案，保護(hù)的設(shè)計(jì)方案、配置原則趨于完善，同時(shí)，新原理和新技術(shù)的應(yīng)用也大大提高了主設(shè)備保護(hù)的安全運(yùn)行水平。 繼電保護(hù)方式的發(fā)展經(jīng)歷了方向比較式、相位比較式、電流差動式等階段，所使用的繼電器從電磁式到模擬靜止式，進(jìn)而發(fā)展到數(shù)字靜止式，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展、微型計(jì)算機(jī)和微處理器的出現(xiàn)，為繼電保護(hù)數(shù)字化開辟了廣闊前景，出現(xiàn)了以微機(jī)和光傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制保護(hù)系統(tǒng)。 微機(jī)保護(hù)具有下列特點(diǎn)： （1）保護(hù)功能由軟件實(shí)現(xiàn)； （2）采用數(shù)字

11、信號處理技術(shù)； （3）具有數(shù)字儲存功能，如過程記憶、錄波等； （4）容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方通信，接口簡單； （5）具有自動測試和監(jiān)視功能； （6）軟硬件標(biāo)準(zhǔn)化； （7）公共數(shù)據(jù)可重復(fù)使用實(shí)現(xiàn)不同功能。 我國已成功研制了多套大機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置，并先后投入試運(yùn)行或正式運(yùn)行。不少35kV和 110 kV變電所采用了多種微機(jī)監(jiān)控和保護(hù)裝置，但在300MW及以上大型發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用微機(jī)保護(hù)裝置的例子還不多。由于微機(jī)保護(hù)具有靈活、高性能、運(yùn)行維護(hù)方便、可靠性好、硬件尺寸小、硬件負(fù)擔(dān)輕等優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)見未來繼電保護(hù)發(fā)展的方向?qū)⑹侵鞅Ｗo(hù)采用微型處理機(jī)或小型計(jì)算機(jī)分散地裝設(shè)在被保護(hù)元件處，后備保護(hù)采用系統(tǒng)控制中心計(jì)算機(jī)構(gòu)成變

12、電所中心計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)集中化控制。相信大機(jī)組的微機(jī)保護(hù)將有廣闊的發(fā)展前景，并將以其優(yōu)越的性能在繼電保護(hù)領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。1.3 課題主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對300MW發(fā)電機(jī)-變壓器組進(jìn)行繼電保護(hù)配置，并進(jìn)行部分保護(hù)的整定計(jì)算。要求完成以下任務(wù)：（1） 根據(jù)原始資料設(shè)計(jì)保護(hù)配置并進(jìn)行整定計(jì)算。（2） 根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選型。（3） 采用博超軟件畫出原理接線圖，應(yīng)用博超軟件計(jì)算短路電流。最后要求得出一份設(shè)計(jì)說明書、一份短路電流計(jì)算書和一張保護(hù)配置圖紙。第2章 同步發(fā)電機(jī)保護(hù)2.1 概述同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)十分貴重的電器元件，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行對電力系統(tǒng)的正常工作、用

13、戶的不間斷供電、保證電能的質(zhì)量等方面都起著至關(guān)重要的作用。同步發(fā)電機(jī)定子繞組和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路在運(yùn)行中，有可能發(fā)生危險(xiǎn)的故障和不正常的運(yùn)行狀況。當(dāng)故障發(fā)生后，對系統(tǒng)的影響較大，同時(shí)修復(fù)工作復(fù)雜且工期長，經(jīng)濟(jì)損失也較大。因此，發(fā)電機(jī)必須裝設(shè)專門的、性能完善的繼電保護(hù)裝置。一旦發(fā)生故障，保護(hù)裝置能快速而有選擇性地將發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中切除，并進(jìn)行滅磁。同步發(fā)電機(jī)處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)能及時(shí)發(fā)出信號，以便工作人員進(jìn)行處理。2.2 發(fā)電機(jī)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)2.2.1 發(fā)電機(jī)的主要故障類型（1）定子繞組相間短路。定子繞組的相間短路對發(fā)電機(jī)的危害最大會產(chǎn)生很大的短路電流是繞組過熱，故障點(diǎn)的電弧將破壞絕緣

14、、燒壞鐵芯和繞組，甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)著火。（2）定子繞組匝間短路。定子繞組匝間短路時(shí)，被短路的部分繞組內(nèi)將產(chǎn)生大的環(huán)流，從而引起故障處溫度升高，絕緣破壞，并有可能轉(zhuǎn)變成單相接地和相間短路。（3）定子繞組單相接地。發(fā)生這種故障時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的電容電流將流過故障點(diǎn)，當(dāng)電流較大時(shí)，會使鐵芯局部熔化，給修理工作帶來很大的困難。（4）勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地。當(dāng)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒有構(gòu)成接地電流通路，因此對發(fā)電機(jī)沒有直接的危害。如果再發(fā)生另一點(diǎn)基地，就會造成勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地短路，可能燒壞勵(lì)磁繞組和鐵芯。此外，由于轉(zhuǎn)子磁通的對稱性破壞，還會引起機(jī)組的強(qiáng)烈振動。2.2.2 發(fā)電機(jī)的主要不正常運(yùn)行狀態(tài)（1

15、）勵(lì)磁電流急劇下降或消失。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障或自動滅磁開關(guān)誤跳閘，引起勵(lì)磁電流急劇下降或消失。在此情況下，發(fā)電機(jī)由同步轉(zhuǎn)入異步運(yùn)行狀態(tài)，并從系統(tǒng)吸收無功功率。系統(tǒng)無功不足時(shí)，將一起電壓下降，甚至系統(tǒng)崩潰。同時(shí)，引起定子電流增加和轉(zhuǎn)子過熱，威脅發(fā)電機(jī)安全。（2）外部短路引起定子繞組過電流。（3）負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的過負(fù)荷。以上（2）（3）兩種不正常運(yùn)行狀態(tài)都將引起發(fā)電機(jī)定子繞組溫度升高，加速絕緣老化，縮短機(jī)組壽命，也可能發(fā)展成為發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障。（4）轉(zhuǎn)子表層過熱。電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷不對稱時(shí)，將有負(fù)序電流流過定子繞組，在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子的兩倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場，從而

16、在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出倍頻電流。此電流肯能造成uanzi局部灼傷，嚴(yán)重時(shí)會使保護(hù)環(huán)受熱松脫。特別是大型機(jī)組，這種威脅更加突出。（5）定子繞組過電壓。調(diào)速系統(tǒng)慣性較大的發(fā)電機(jī)因突然甩負(fù)荷，轉(zhuǎn)速急劇上升，發(fā)電機(jī)電壓迅速升高，造成定子繞組絕緣擊穿。此外，發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)還有發(fā)電機(jī)失步、發(fā)電機(jī)逆功率、非全相運(yùn)行以及勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷等。2.3 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置2.3.1 比率制動式縱差保護(hù)發(fā)電機(jī)的主保護(hù)主要作用于發(fā)電機(jī)內(nèi)部的相間短路保護(hù)，采用比率制動式縱差保護(hù)，是一種比較發(fā)電機(jī)兩端電流大小和方向的保護(hù)，它能很靈敏的反應(yīng)并切除發(fā)電機(jī)繞組及引出線相間故障，是發(fā)電機(jī)相間短路的主保護(hù)

17、。它的保護(hù)范圍是：發(fā)電機(jī)兩端比率縱聯(lián)專用TA之間。圖2.1 比率制動差動保護(hù)的保護(hù)范圍這種保護(hù)將發(fā)電機(jī)兩端流過方向相同、大小相等的電流稱為穿越性電流，而方向相反的電流稱為非穿越性電流。作為主保護(hù)，發(fā)電機(jī)比率制動差動保護(hù)是以非穿越性電流作為動作量、以穿越性電流作為制動量，來區(qū)分被保護(hù)元件的正常狀態(tài)，故障狀態(tài)和非正常運(yùn)行狀態(tài)的。正常運(yùn)行狀態(tài)，穿越性電流即為負(fù)荷電流，非穿越性電流理論為零。內(nèi)部相間短路狀態(tài)，非穿越性電流劇增。當(dāng)外部故障時(shí)，穿越性電流劇增。在上述三個(gè)狀態(tài)中，保護(hù)能靈敏反應(yīng)內(nèi)部相間短路狀態(tài)動作出口，從而達(dá)到保護(hù)元件的目的，而在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)可靠不動作。現(xiàn)采用比率制動原理構(gòu)成的CD-

18、10型發(fā)電機(jī)差動繼電器。它用作制動量，用I1-I2作動作量，區(qū)外故障時(shí)能可靠地躲過兩側(cè)CT特性不一致產(chǎn)生的不平衡電流，區(qū)內(nèi)故障比較靈敏。另外，該繼電器A、B、C三相出口采用循環(huán)閉鎖的方式，任何一相繼電器因元件損壞或任何一相電流互感器斷線時(shí)只發(fā)信號不跳閘。圖2.2 比率制動差動繼電器縱差保護(hù)單相保護(hù)原理接線圖在發(fā)電機(jī)的兩端分別裝設(shè)兩個(gè)測量用電流互感器，變比采用標(biāo)準(zhǔn)變比KTA=。比率制動的差動保護(hù)的整定計(jì)算如下：（1）電流互感器二次額定電流： ITA2=4.2458A（2）最小動作電流Iop,r,min應(yīng)大于最大負(fù)荷電流下的不平衡電流： Iop,r,min=0.2ITA2=0.24.2458=0.

19、84916A（3）比率制動特性拐點(diǎn)Q，一般取發(fā)電機(jī)的額定電流： PQ=Ires0=4.2458A（4）比率制動特性的最高點(diǎn)S。S點(diǎn)由最大外部短路電流的最大不平衡電流決定： 先求發(fā)電機(jī)最大外部三相短路電流： 令SB=100MVA，Uav.n=21kV Xg*= =0.171=0.04845 Ik,max*=20.6398 電流互感器一次側(cè)的值： Ik,max1= Ik,max*=20.6398=56745A 電流互感器二次側(cè)的值： Ik,max2= Ik,max1/KTA=23.64A 則最大外部短路電流的最大不平衡電流 Iunm,max=KapKccKerIk,max2=2.00.50.123

20、.64=2.364A 式中：Kap非周期分量系數(shù)，不小于2.0 Kcc電流互感器同型系數(shù)，取0.5 Ker互感器比誤差，最大取0.1 Ik,max2發(fā)電機(jī)最大外部三相短路電流周期分量二次值。（5）最大制動系數(shù)： Kres,max=KrelKapKccKer=1.52.00.50.1=0.15 式中：Krel可靠系數(shù)，取1.5 Kap非周期分量系數(shù)，取2.0 Kcc電流互感器同型系數(shù)，取0.5 Ker互感器比誤差，取0.1 考慮到電流互感器的飽和或其暫態(tài)特性畸變的影響，為安全起見，宜適當(dāng)提高特性系數(shù)值，一般取Kres,max=0.3。（6）比率制動特性的斜率K： K=0.322 式中，Iop,m

21、ax=0.323.64=7.092A。（7）比率制動特性曲線：圖2.3 制動特性曲線圖2.3.2 發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路時(shí)，將在轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)二次諧波電流。發(fā)電機(jī)正常對稱運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流無二次諧波成分。因此，可以利用轉(zhuǎn)子二次諧波電流構(gòu)成匝間短路保護(hù)。下圖為二次諧波式匝間短路保護(hù)原理框圖。圖中，1、2、3為負(fù)序電流、電壓過濾器及二次諧波過濾器；KWH為負(fù)序功率方向繼電器；KA為二次諧波電流繼電器。圖2.4 二次諧波式匝間短路保護(hù)原理圖為了防止外部的不對稱短路引起的保護(hù)誤動作，采用了負(fù)序功率方向閉鎖元件負(fù)序功率方向繼電器，它由負(fù)序電壓過濾器、負(fù)序電流過濾器、相敏元件等組成。

22、定子繞組匝間短路后，當(dāng)轉(zhuǎn)子二次諧波電流大于保護(hù)裝置的啟動電流時(shí)，匝間短路保護(hù)繼電器動作。此時(shí)，負(fù)序功率由發(fā)電機(jī)流向系統(tǒng)，故KWH不動作，KWH不發(fā)出閉鎖信號，從而保護(hù)無延時(shí)送出跳閘脈沖。由于負(fù)序電流取自機(jī)端電流互感器，因此在內(nèi)部兩相短路時(shí)，匝間短路保護(hù)繼電器也動作，KWH不發(fā)出閉鎖信號。此時(shí)，匝間短路保護(hù)兼做內(nèi)部兩相短路保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)外部不對稱短路時(shí)，轉(zhuǎn)子回路也會出現(xiàn)二次諧波電流，匝間短路保護(hù)繼電器可能誤動作，此時(shí)負(fù)序功率由外部流向發(fā)電機(jī)，KWH動作，發(fā)出閉鎖信號，使保護(hù)閉鎖。保護(hù)動作整定值為：KrelUe. 2式中：可靠系數(shù)Krel1.5， Ue. 2實(shí)測電抗變壓器的二次側(cè)輸出電壓?？紤]到模

23、擬式負(fù)序過濾器的暫態(tài)不平衡輸出特性可能造成電壓過濾器誤動作，建議采用0.10.2s延時(shí)跳閘。2.3.3 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)現(xiàn)采用利用三次諧波電壓構(gòu)成的100%定子繞組接地保護(hù)。該保護(hù)由兩部分構(gòu)成，一部分為零序電壓保護(hù)，它可以保護(hù)85%90%的定子繞組。另一部分利用發(fā)電機(jī)的三次諧波電壓構(gòu)成，它用來消除零序電壓保護(hù)死區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)100%定子繞組的接地保護(hù)。為了可靠起見，兩部分的保護(hù)區(qū)有一段重疊。下圖為原理接線圖。零序電壓保護(hù)部分由接在機(jī)端電壓互感器的開口三角接線側(cè)的三次諧波電壓過濾器和零序電壓元件組成。圖2.5 零序電壓和三次諧波電壓相結(jié)合構(gòu)成100%定子接地保護(hù)原理接線圖三次諧波電壓

24、保護(hù)部分是利用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)和出線端的三次諧波電壓在正常運(yùn)行和接地故障時(shí)變化相反的特點(diǎn)構(gòu)成。正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的三次諧波電壓比發(fā)電機(jī)出線端的三次諧波電壓大；而在發(fā)電機(jī)內(nèi)部定子接地故障時(shí)，出線端的三次諧波電壓卻比中性點(diǎn)的三次諧波電壓大。利用其變化的特點(diǎn)，使發(fā)電機(jī)出口的三次諧波電壓成為動作量，而使中性點(diǎn)的三次諧波電壓成為制動量，利用絕對值比較原理，當(dāng)發(fā)電機(jī)出口三次諧波電壓大于中性點(diǎn)三次諧波電壓時(shí)繼電器動作。這樣保護(hù)就會在正常時(shí)制動，在定子繞組接地時(shí)動作。三次諧波電壓動作判據(jù)為：發(fā)電機(jī)端電壓互感器變比NTV0=/中性點(diǎn)電壓互感器變比NTVN =方案1：方案2：三次諧波方案1、2的選擇及其制動系數(shù)

25、的整定。實(shí)測發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中若干個(gè)不同負(fù)載情況下的比值及，取它們各自的平均值、和它們的最大值、。若，則采用方案2，取；暫采用方案1，三次諧波比例系數(shù)暫取1.0；=/=1三次諧波判據(jù)經(jīng)t =5s延時(shí)動作于發(fā)信。2.3.4 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地后，如發(fā)電機(jī)仍然繼續(xù)運(yùn)行，遇上勵(lì)磁繞組其他絕緣水平降低時(shí)，就可能造成轉(zhuǎn)子第二點(diǎn)接地。勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地后構(gòu)成短路電流通路，可能燒壞繞組和鐵芯。由于部分勵(lì)磁繞組被短接，破壞了氣隙磁場的對稱性，引起機(jī)組振動。此外，轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地還可能使汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系統(tǒng)和汽缸磁化。因此，由于本設(shè)計(jì)是300MW的汽輪發(fā)電機(jī)，故應(yīng)裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置（帶時(shí)

26、限動作于信號）和兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置（帶時(shí)限動作于停機(jī)）。1轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)可采用ZJ-2型轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地繼電器，其整定值取決于正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平，對于水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子，其動作電阻整定值一般不應(yīng)大于10k。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理接線圖如下圖所示。圖中電壓變換器UV將交流電源電壓變換成適當(dāng)?shù)碾妷?，再?jīng)過全波整流變換成直流電壓疊加在勵(lì)磁繞組回路上。正常運(yùn)行時(shí)，繼電器中流過的電流為當(dāng)勵(lì)磁繞組對地絕緣降低時(shí)，繼電器中流過的電流為由于勵(lì)磁繞組絕緣電阻比小，故電流大于，因此繼電器將在勵(lì)磁繞組對地絕緣電阻降低到一定值動作。圖2.6 疊加直流電壓式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理接線圖2轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子二

27、點(diǎn)接地保護(hù)可采用ZJ-3型轉(zhuǎn)子二點(diǎn)接地繼電器，繼電器在轉(zhuǎn)子絕緣完好時(shí)不投入，轉(zhuǎn)子發(fā)生一點(diǎn)接地后才投入運(yùn)行，繼電器由電橋原理構(gòu)成，死區(qū)小于3%，不需整定值。電橋式轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)原理圖如下圖所示。圖2.7 電橋式轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)原理接線圖電橋中，有勵(lì)磁繞組的電阻Rm和附加可調(diào)電阻Ra組成橋臂。當(dāng)勵(lì)磁繞組的E1點(diǎn)接地時(shí)，E1點(diǎn)就將勵(lì)磁繞組的電阻分成兩部分和。這時(shí)，合上刀閘開關(guān)S1，按下按鈕SB，調(diào)節(jié)附加可調(diào)電阻Ra的滑動臂，使毫伏表指示為零，則電橋到達(dá)平衡狀態(tài)，各臂電阻滿足下述關(guān)系式用毫伏表調(diào)好電橋的平衡后，再合上刀閘開關(guān)S2，將電流繼電器接在電橋的對角線上。由于電橋處在平衡狀態(tài)，電流繼電器KA中

28、沒有電流流過，故不會動作。當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生在第二點(diǎn)E2接地時(shí)，電橋的平衡臂破壞，于是繼電器中流過電流。當(dāng)電流大于它的動作電流值時(shí)，繼電器就會動作。通過繼電器的電流數(shù)值決定于電橋的不平衡度：E2點(diǎn)離E1越遠(yuǎn)，通過繼電器的電流越大；反之，E2離E1越近，通過繼電器的電流越小。當(dāng)E2點(diǎn)離E1點(diǎn)近得使通過跨地區(qū)的電流小于繼電器的動作電流時(shí)，迪電器不會動作。這個(gè)動作范圍就是保護(hù)裝置的死區(qū)。在保護(hù)死區(qū)發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，可以用毫伏表來尋找接地故障。2.3.5 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)失磁的這要原因有：勵(lì)磁供電電源故障、勵(lì)磁繞組開路或短路、自動滅磁開關(guān)誤跳閘、自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置故障以及運(yùn)行人員誤操作等。汽輪發(fā)電機(jī)的失

29、磁保護(hù)僅動作于減負(fù)荷，轉(zhuǎn)入低負(fù)荷異步運(yùn)行。如不能在允許的一部運(yùn)行時(shí)間里消除失磁因素，保護(hù)再動作于跳閘。發(fā)電機(jī)的低勵(lì)和失磁，都會使其定子回路中的參數(shù)發(fā)生變化，特征主要有以下3個(gè)，失磁保護(hù)常采用其作為主要判據(jù)：（1）在失磁過程中，發(fā)電機(jī)由送出無功功率變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功功率，無功功率改變了方向。這一變化可以作為發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的一種判據(jù)。（2）發(fā)電機(jī)失磁后，機(jī)端測量阻抗的軌跡由阻抗復(fù)平面的第一象限進(jìn)入第四象限。當(dāng)機(jī)端測量阻抗的端點(diǎn)越過臨界失步圓周時(shí)，對系統(tǒng)和機(jī)組的危害才表現(xiàn)出來。因此，把靜穩(wěn)定便捷作為鑒別失磁故障的另外一個(gè)判據(jù)。（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)于系統(tǒng)之間發(fā)生振蕩時(shí)，在系統(tǒng)阻抗為零，電源電動勢之間夾角為1

30、80o的最嚴(yán)重情況下，如下圖所示，機(jī)端測量阻ZG=-。在其他角時(shí)，測量機(jī)端阻抗的軌跡將沿虛線MN變化。系統(tǒng)阻抗不為零時(shí)，MN線將向上平移。另一方面，發(fā)電機(jī)失磁后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)一部運(yùn)行時(shí)，機(jī)端測量阻抗的端點(diǎn)落在之間的范圍內(nèi)，也落在圓心，在jX軸上，圓周過和的異步邊界阻抗圓內(nèi)，而振蕩時(shí)，機(jī)端測量阻抗的端點(diǎn)不會落入此圓內(nèi)。因此，也可以把異圖2.8 異步邊界阻抗圓步邊界作為失磁保護(hù)的第三種判據(jù)。因此，采用ZK-1型阻抗繼電器作為失磁保護(hù)的判據(jù)。但上述3種特征并非發(fā)電機(jī)低勵(lì)、失磁過程中獨(dú)有的特征，如系統(tǒng)振蕩、長線路充電、自同期或回路斷線等異常運(yùn)行方式下，機(jī)端測量阻抗的軌跡都有進(jìn)入第三、四象限的可能，因此還必須

31、有輔助判據(jù)或閉鎖元件。常用的輔助判據(jù)有勵(lì)磁低電壓元件，采用Zy-1型轉(zhuǎn)子低電壓繼電器。另外以高壓母線低電壓（采用Dy-1型低電壓繼電器）為閉鎖元件。下圖為根據(jù)機(jī)端測量阻抗的變化的失磁保護(hù)原理接線圖。圖中，KR為失磁保護(hù)的阻抗繼電器。KBB為電壓回路斷線閉鎖繼電器，其作用是防止電壓回路斷線時(shí)阻抗繼電器誤動作。KBB的動斷觸點(diǎn)和阻抗繼電器的動合觸點(diǎn)相串聯(lián)，當(dāng)電壓回路斷線時(shí)，動斷觸點(diǎn)打開，斷開保護(hù)的正電源，從而起斷線閉鎖作用。KT為時(shí)間繼電器，是為了防止保護(hù)在系統(tǒng)振蕩或自同步并列時(shí)誤動作。圖2.9 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)原理接線圖整定計(jì)算如下：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流互感器變比NTA=2400發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器變

32、比NTV=200（1）阻抗元件整定：按異步邊界圓整定XA=1.572（）XB=3.7728（）式中：Sgn、Ugn發(fā)電機(jī)額定容量和額定電壓； NTA、NTV發(fā)電機(jī)電流互感器和電壓互感器變比； Krel可靠系數(shù)，取1.2； 、發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗和同步電抗。按靜穩(wěn)邊界圓整定XA=XB=式中：XA為系統(tǒng)聯(lián)系阻抗，其他符號同上。由于沒有給出系統(tǒng)聯(lián)系阻抗的數(shù)值，在此不做計(jì)算。（2）勵(lì)磁低電壓元件整定：Uop=式中：Uop勵(lì)磁低電壓元件動作值； 給定有功功率，可取0.5； 綜合阻抗，； 空載勵(lì)磁電壓。延時(shí)元件動作值按靜穩(wěn)邊界整定時(shí)可取11.5s，按異步邊界整定可取0.51s。2.3.6 發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓啟動的過

33、電流保護(hù)復(fù)合電壓啟動的過電流把偶原理接線圖圖下圖所示。圖2.10發(fā)電機(jī)的復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)原理接線圖圖中1KA、2KA、3KA為過電流繼電器，接于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)電流互感器的二次側(cè)，反應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部故障電流而動作。4KV為過電壓繼電器，接于負(fù)序電壓過濾器的出口，反應(yīng)負(fù)序電壓而動作。負(fù)序電壓過濾器輸入端接于發(fā)電機(jī)出口的電壓互感器二次側(cè)，它只輸出與輸入端電壓中所含有的負(fù)序分量成正比的負(fù)序電壓。5KV為低電壓繼電器，其繞組經(jīng)負(fù)序電壓繼電器4KV的觸點(diǎn)跨接到同一電壓互感器二次側(cè)的相間電壓上，反應(yīng)正序電壓而動作。當(dāng)不對稱短路時(shí)，由于出現(xiàn)負(fù)序電壓，故4KV的動斷點(diǎn)打開，5KV因繞組失去電壓而閉合觸

34、點(diǎn)，于是中間繼電器KM啟動。其觸點(diǎn)和過電流繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)去啟動時(shí)間繼電器KT，經(jīng)預(yù)定延時(shí)后，啟動出口中間繼電器，使發(fā)電機(jī)斷路器和勵(lì)磁開關(guān)跳閘。當(dāng)三相短路或A、C相間短路時(shí)，接于相間電壓的低電壓繼電器5KV因電壓降低而閉合觸點(diǎn)，使中間繼電器KM啟動，其觸點(diǎn)和過電流繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)后啟動時(shí)間繼電器KT，經(jīng)預(yù)定延時(shí)，跳開發(fā)電機(jī)斷路器和勵(lì)磁開關(guān)。電壓回路斷線時(shí)，負(fù)序電壓過濾器將輸出負(fù)序電壓，使4KV的觸點(diǎn)打開，導(dǎo)致5KV因失去電壓而閉合觸點(diǎn)，啟動KM，再由KM 的一個(gè)觸點(diǎn)通過發(fā)電機(jī)斷路器的輔助觸點(diǎn)給出電壓回路斷線信號。當(dāng)發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行時(shí)，斷線信號回路可以自動退出工作。電壓回路斷線時(shí)由于發(fā)電機(jī)并不過電流

35、，電流繼電器1KA、2KA、3KA不會動作，因此整套保護(hù)不會動作。當(dāng)發(fā)電機(jī)的定子觸點(diǎn)保護(hù)需要過電流保護(hù)閉鎖時(shí)，可以利用過電流繼電器觸點(diǎn)直接進(jìn)行閉鎖。1保護(hù)基本參數(shù)電流互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端CT，變比為NTA=2400發(fā)電機(jī)二次額定電流：I e = =4.25（A）電壓互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端PT，變比為NTV=200發(fā)電機(jī)二次額定線電壓：Ue = = =100（V）2保護(hù)整定計(jì)算1）過流元件動作電流整定按發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)荷電流下能可靠返回的條件整定：Iop =6.5（A）式中：Krel可靠系數(shù)，取1.21.3； Kre返回系數(shù)，取0.850.95，靜態(tài)繼電器取較大值。過流元件靈敏度校驗(yàn)：Ik,min=

36、20.83（A）Ksen = =3.21.2式中：Ik,min后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的最小電流。Ksen應(yīng)大于1.2。3）低電壓元件動作電壓整定Uop =34.64（V）式中：Un額定相間電壓。4）低電壓元件靈敏度校驗(yàn)Uk.max= =14.5（V）Ksen= =2.31.2式中：Uk.max計(jì)算運(yùn)行方式下，靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最高殘壓。要求Ksen 1.2。5）負(fù)序電壓元件的整定負(fù)序電壓繼電器應(yīng)按躲過正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不平衡電壓整定，根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定可取為：Uop.2=0.06Un=0.06=692.82（V）式中：Un額定相間電壓。6）負(fù)

37、序電壓元件靈敏度校驗(yàn) Ksen= =5.01.5式中：U2.min后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓。要求Ksen1.5。3保護(hù)經(jīng)t=6.5s延時(shí)動作于全停。2.3.7 發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)汽輪機(jī)運(yùn)行中由于各種原因關(guān)閉主汽門后，發(fā)電機(jī)將從電力系統(tǒng)吸收能量變?yōu)殡妱訖C(jī)運(yùn)行。汽輪機(jī)在其主汽門關(guān)閉后，轉(zhuǎn)子和葉片的旋轉(zhuǎn)會引起風(fēng)損。因?yàn)槟婀β蔬\(yùn)行是，沒有蒸汽流通過汽輪機(jī)，由風(fēng)損造成的熱量不能被帶走，汽輪機(jī)葉片將過熱以致?lián)p壞。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對發(fā)電機(jī)變電動機(jī)運(yùn)行的異常運(yùn)行方式，200MW以上的汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)功率保護(hù)。保護(hù)裝置主要由靈敏的功率繼電器構(gòu)成，帶時(shí)限動作于信號，經(jīng)長時(shí)限動作于

38、解列。逆功率繼電器最小動作功率（即靈敏系數(shù)），應(yīng)該保證發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行出現(xiàn)最不利情況時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)。發(fā)變組保護(hù)裝置中一般有兩只逆功率繼電器。其一用于程序跳閘方式，即當(dāng)過負(fù)荷保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)、低勵(lì)失磁保護(hù)等動作后，應(yīng)保證先關(guān)主汽門，等到出現(xiàn)逆功率狀態(tài)時(shí)就確信主汽門已經(jīng)關(guān)閉，這是逆功率繼電器動作，允許主斷路器跳閘，這種程序跳閘就可避免因主汽門未關(guān)閉而斷路器先斷開引起災(zāi)難性“飛車”事故。另一種逆功率繼電器是用來構(gòu)成逆功率保護(hù)的。發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)選用ND-1型逆功率繼電器，其動作功率一般可取為：Pop=（0.010.03）Pgn=0.01300（MW）=3（MW）保護(hù)的動作時(shí)限一般?。簍1=1.5

39、s，動作于信號；t2按汽輪機(jī)允許的斷汽運(yùn)行時(shí)間整定，可取100180s，動作于解列滅磁。2.3.8 發(fā)電機(jī)低頻累加保護(hù)我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于低頻額定頻率帶負(fù)荷運(yùn)行的異常運(yùn)行狀況下，300MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)低頻保護(hù)。保護(hù)裝置由靈敏的頻率繼電器和計(jì)時(shí)器組成。保護(hù)動作于信號，并有累計(jì)時(shí)間顯示。大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則中提供了大型發(fā)電機(jī)組（300MVA及以上汽輪機(jī)）對頻率異常運(yùn)行的要求，見下表：頻率（Hz）允許運(yùn)行時(shí)間頻率（Hz）允許運(yùn)行時(shí)間累計(jì)min每次s累計(jì)min每次s51.5303048.030030051.018018047.5606048.550.5連續(xù)運(yùn)行47.0101

40、0低頻保護(hù)可采用DP-1型低頻繼電器。發(fā)電機(jī)的低頻范圍段數(shù)應(yīng)由汽輪機(jī)制造廠提供，一般分為3段：當(dāng)時(shí)，發(fā)出警報(bào)信號；當(dāng)47.5Hz f 1（電壓標(biāo)幺值與頻率標(biāo)幺值的比值）時(shí)，也要遭受過勵(lì)磁的危害。危害之一是貼心飽和諧波磁密增強(qiáng)，使附加損耗增大，引起局部過熱。另一個(gè)危害是使定子鐵芯背部漏磁場增強(qiáng)，導(dǎo)致局部過熱。多勵(lì)磁保護(hù)所使用的繼電器的原理框圖如下圖所示，其原理是反應(yīng)電壓標(biāo)幺值與頻率標(biāo)幺值的比值的變化。圖2.11 過勵(lì)磁繼電器原理圖圖中，TVA為輔助電壓互感器，其輸入端接到發(fā)電機(jī)或變壓器電壓互感器的二次側(cè)，反映系統(tǒng)電壓；輸出端接R、C串聯(lián)回路，從電容C分壓上取得電壓，經(jīng)整流和濾波后加到執(zhí)行元件上。

41、Uc的大小反應(yīng)了工作磁密隨電壓頻率比的變化值，直接反應(yīng)了工作磁密的瞬時(shí)值。Uc經(jīng)整流、濾波后加到電平檢測器上。當(dāng)Uc達(dá)到整定值時(shí)，繼電器動作，經(jīng)一定延時(shí)動作于信號或跳閘。過勵(lì)磁保護(hù)采用FGC-1型反時(shí)限過勵(lì)磁繼電器。該繼電器的動作特性分上限定時(shí)限、反時(shí)限和下限定時(shí)限3部分。整定計(jì)算如下：過勵(lì)磁繼電器的測量電路原理同一般變壓器的感應(yīng)電壓：U=4.44fBS可得：B=所以可用的值間接反映B。過勵(lì)磁倍數(shù)：式中：U、f 系統(tǒng)電壓、頻率； Ue、fe變壓器額定電壓、頻率； B磁通密度； Be額定磁通密度。過勵(lì)磁繼電器的反時(shí)限t定值：式中：K為發(fā)電機(jī)或變壓器長期耐受過勵(lì)磁能力，由廠家提供；M=(U/f)/

42、(U/f)制動(U/f)制動取反時(shí)限曲線下限平底，約1.11.15。下限動作時(shí)間ta固定為240s。保護(hù)出口方式：定時(shí)限出口動作于發(fā)信；反時(shí)限出口動作于解列滅磁。2.3.10 發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)對于200MW以上的大型汽輪發(fā)電機(jī)都要求裝設(shè)過電壓保護(hù)。這是因?yàn)椋笮桶l(fā)電機(jī)定子電壓等級較高，相對絕緣裕度較低，并且在運(yùn)行實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)過電壓的現(xiàn)象。目前，大型機(jī)組的過電壓保護(hù)有以下三種形式。（1）一段式定時(shí)限過電壓保護(hù)，根據(jù)整定電壓大小而取相應(yīng)的延時(shí)，然后動作于信號或跳閘。（2）兩段式定時(shí)限過電壓保護(hù)。I段動作電壓整定值按在長期允許的最高電壓下能可靠返回的條件確定，經(jīng)延時(shí)動作于信號。II段的動作電壓取

43、較高的整定值，按允許的時(shí)間動作于跳閘。（3）定時(shí)限和反時(shí)限過電壓保護(hù)。定時(shí)限部分取較低的整定值，動作于信號。反時(shí)限部分的動作特性，按發(fā)電機(jī)允許的過電壓能力確定。對于給定的電壓值，經(jīng)相應(yīng)的時(shí)間動作于跳閘。過電壓保護(hù)可選用Gy-1A型過電壓繼電器，保護(hù)整定計(jì)算如下：電壓互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端PT，變比為NTV=200。發(fā)電機(jī)二次額定線電壓Ue = =100（V）。保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子電壓。其輸入電壓為機(jī)端TV二次相間電壓（例如U）,動作后經(jīng)延時(shí)切除發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)的動作電壓，應(yīng)根據(jù)發(fā)電機(jī)類型、勵(lì)磁方式、允許過電壓的能力及頂子繞組的絕緣狀況來決定。Uop =1.3Ue =130（V）。保護(hù)出口經(jīng)t

44、 =0.5s動作于解列滅磁。2.3.11 發(fā)電機(jī)失步保護(hù)失步就是同步機(jī)的勵(lì)磁仍然維持著的非同步運(yùn)行，這種狀態(tài)表現(xiàn)為有功和無功功率的強(qiáng)烈擺動。發(fā)電機(jī)失步振蕩時(shí)，振蕩電流在較長時(shí)間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)，使大型機(jī)組遭受力和熱的損傷。振蕩過程中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，周期性地作用于機(jī)組軸系，會使大軸扭傷，縮短運(yùn)行壽命。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對失步運(yùn)行，300MW及以上的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)失步保護(hù)。保護(hù)可由雙阻抗元件或測量振蕩中心電壓及變化率等原理構(gòu)成。在短路故障、系統(tǒng)穩(wěn)定振蕩、電壓回路斷線等情況下保護(hù)不應(yīng)動作。保護(hù)通常動作于信號，當(dāng)振蕩中心位于發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)部，失步運(yùn)行時(shí)間超過整定值或電流振蕩次數(shù)超過規(guī)定值時(shí)，保護(hù)應(yīng)動作于解

45、列。現(xiàn)采用RCS985保護(hù)裝置，為三元件阻抗失步保護(hù)。將發(fā)電機(jī)正序電壓、正序電流引入保護(hù)裝置，通過各種計(jì)算。分析利用阻抗軌跡反應(yīng)各種情況。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生失步振蕩，機(jī)端測量阻抗順序穿過4個(gè)區(qū)，每順穿過1次，保護(hù)的滑極計(jì)數(shù)增加1，到達(dá)整定次數(shù)時(shí)保護(hù)動作。保護(hù)識別的最小振蕩周期為120ms。下圖為三阻抗元件失步保護(hù)動作特性曲線。圖2.12 三阻抗元件失步保護(hù)動作特性曲線圖保護(hù)由1個(gè)透鏡阻抗元件和2根直線型阻抗元件、的構(gòu)成。透鏡阻抗元件把阻抗平面分為透鏡內(nèi)動作區(qū)I和透鏡外不動作區(qū)A。透鏡內(nèi)角為，坐標(biāo)原點(diǎn)O代表失步保護(hù)安裝處，即機(jī)端。如果發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗Z進(jìn)入透鏡圓內(nèi)，則表明發(fā)電機(jī)電動勢和系統(tǒng)電動勢間的

46、功角已大于動穩(wěn)極限角。直線為遮擋器直線阻抗元件，將阻抗平面分為L和R兩部分，其方向與透鏡主軸相同，用以判斷發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)是否失步。如果發(fā)電機(jī)機(jī)端測量阻抗Z落在此直線上，則；若出現(xiàn)不穩(wěn)定振蕩，機(jī)端測量阻抗Z越過該直線，180，判斷發(fā)電機(jī)已失步。當(dāng)系統(tǒng)振蕩時(shí)，機(jī)端測量阻抗順序穿過4個(gè)區(qū)（AR/IR/IL/AL），并在每區(qū)停留時(shí)間大于一定時(shí)限時(shí)，保護(hù)判斷系統(tǒng)失步。直線為電抗直線阻抗元件，它垂直于透鏡的主軸，把阻抗平面分為I區(qū)和II區(qū)，當(dāng)振蕩中心落于I區(qū)說明振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)部，落于II區(qū)說明中心位與發(fā)變組以外的系統(tǒng)。整定計(jì)算如下：電流互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端CT，變比為NTA=2400。電壓互感器取發(fā)電機(jī)

47、機(jī)端PT，變比為NTV=200?；底杩筞n=1.333（）ZA=XtZn=0.0291.333=0.039（）ZB=0.19651.333=0.262（）ZC=0.9XtZn=0.90.0291.333=0.035（） =29透鏡內(nèi)角建議整定為。fs,max大于要求的5Hz，合格。為求失步保護(hù)繼電器的整定阻抗，應(yīng)計(jì)算以上各阻抗的二次值，為此作一下計(jì)算：=0.0833故二次整定阻抗值為：（）（）（）靈敏角建議取為85。為了避免在=180附近的嚴(yán)重條件下斷路器跳閘，失步保護(hù)應(yīng)在=250300期間發(fā)出跳閘脈沖。遮斷容量跳閘閉鎖電流整定：主變高壓側(cè)斷路器允許遮斷容量為50kA，折算至二次側(cè)為：（A）

48、因此跳閘允許電流按照變壓器額定電流倍數(shù)整定：Iset=2.3.12 發(fā)電機(jī)對稱過負(fù)荷保護(hù)1定子繞組過負(fù)荷保護(hù)對于直接冷卻方式的大中型發(fā)電機(jī)，定子繞組過負(fù)荷保護(hù)具有定時(shí)限和反時(shí)限兩部分。由于原始資料中沒有給出是什么方式冷卻的發(fā)電機(jī)，先按照直接冷卻方式的大中型發(fā)電機(jī)整定?，F(xiàn)選用FSL-2型反時(shí)限過電流繼電器。該繼電器由上限速斷、反時(shí)限、下限定時(shí)限和過負(fù)荷報(bào)警4部分組成。為了防止速斷、反時(shí)限和定時(shí)限回路元器件蘇敗壞引起誤跳閘，采用過負(fù)荷瞬動部分作為保護(hù)出口的總閉鎖。電流互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端CT，變比為NTA=2400電壓互感器取發(fā)電機(jī)機(jī)端PT，變比為NTV=200定時(shí)限部分的動作電流按發(fā)電機(jī)長期允許的

49、負(fù)荷電流下能可靠返回的條件整定，即Iop=5.24（A）式中：Krel可靠系數(shù)， Kre返回系數(shù)，（靜態(tài)繼電器用較大值）； I1d,max發(fā)電機(jī)長期允許的符合電流，一般取作發(fā)電力額定電流Ign； NTA電流互感器變比。經(jīng)延時(shí)作用于信號，有條件時(shí)可作用于自動減負(fù)荷。反時(shí)限部分的動作判據(jù)為：其中： 式中，=0.010.02，是考慮散熱作用的，取大值，表示散熱好，允許過負(fù)荷時(shí)間t就長；K為發(fā)電機(jī)定子繞組過負(fù)荷常數(shù)。保護(hù)動作后作用于解列或程序跳閘，磁保護(hù)不需要在動作電流和時(shí)限上與系統(tǒng)相間短路保護(hù)配合。2轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)對300MW及以上的發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。定時(shí)限過

50、負(fù)荷保護(hù)的動作電流按正常運(yùn)行最大勵(lì)磁電流下能可靠返回的條件整定，即：Iop=式中：Imax發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行最大勵(lì)磁電流。反時(shí)限部分的動作判據(jù)為：式中，I*取轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值（以額定轉(zhuǎn)子電流為基值），其余定子繞組過負(fù)荷保護(hù)。2.3.13斷路器拒動啟動失靈保護(hù)斷路器失靈（保護(hù)動作出口斷路器不跳閘）對于大機(jī)組將是非常嚴(yán)重的事，因此必需裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。保護(hù)采用GL-2型過電流繼電器作為相電流判別元件，并用FGL-1型負(fù)序過電流繼電器作為故障判別元件。整定計(jì)算如下：（1）相電流判別元件整定其整定值應(yīng)保證線路末端短路時(shí)有走狗的靈敏度，并應(yīng)考慮負(fù)荷電流變化使電流元件頻繁啟動和返回的彈跳影響，故取GL-2型繼

51、電器的最低定值0.2A。（2）負(fù)序電流元件整定負(fù)序電流元件是與非全相保護(hù)合用，應(yīng)按發(fā)電機(jī)允許的持續(xù)負(fù)序電流下能可靠返回的條件整定，即：式中：If,2發(fā)電機(jī)允許持續(xù)負(fù)電流，If,2一般取=（0.060.08）Ign； Kb返回系數(shù)，取0.9。失靈保護(hù)延時(shí)元件的整定時(shí)限應(yīng)大于斷路器的跳閘時(shí)間與保護(hù)裝置的返回時(shí)間之和，并有一定的裕度，通常取0.30.5s。失靈保護(hù)動作跳開線路斷路器的同時(shí)，應(yīng)閉鎖其重合閘回路。2.3.14 發(fā)電機(jī)非全相保護(hù)大機(jī)組變壓器的高壓側(cè)使用的高壓斷路器均為三相分別操作，有時(shí)會出現(xiàn)三相位置不一致的現(xiàn)象，故需裝設(shè)非全相保護(hù)。非全相保護(hù)由斷路器三相位置不一致回路（位置繼電器接點(diǎn)）起動

52、，經(jīng)負(fù)序電流元件判別后，延時(shí)斷開斷路器的三相。非全相保護(hù)與斷路器拒動啟動失靈保護(hù)合用FGL-1型負(fù)序電流繼電器，其定值見2.3.13。第3章 電力變壓器保護(hù)3.1 概述變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。電力變壓器運(yùn)行的可靠性很高。由于變壓器發(fā)生故障時(shí)造成的影響很大，因此應(yīng)加強(qiáng)其繼電保護(hù)裝置的功能，以提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。按技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，電力變壓器繼電保護(hù)裝置的配置原則一般為：（1）針對變壓器內(nèi)部的各種短路及油面下降應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，其中輕瓦斯瞬時(shí)動作于信號，重瓦斯瞬時(shí)動作于斷開各側(cè)斷路器。（2）應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱連差動保護(hù)或電流素緞保護(hù)作為主保護(hù)，瞬

53、時(shí)動作于斷開各側(cè)斷路器。（3）由于外部相間短路引起的變壓器過電流，根據(jù)變壓器容量和運(yùn)行情況的不同以及對變壓器靈敏度的要求不同，可采用過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)、負(fù)序電流和單項(xiàng)式低電壓啟動的過電流保護(hù)或阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)，帶時(shí)限動作于跳閘。（4）對110kV及以上中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設(shè)零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)，帶時(shí)限動作于跳閘。（5）為防御長時(shí)間的過負(fù)荷對設(shè)備的損壞，應(yīng)根據(jù)可能帶過負(fù)荷情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動作于信號。（6）對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)的故障，應(yīng)按變壓器標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，裝設(shè)作用于信號或動作于跳閘的裝置。3.2

54、 電力變壓器的故障類型和不正常的工作狀態(tài)變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障有，繞組的相間短路、繞組的匝間短路、直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的接地短路。變壓器發(fā)生內(nèi)部故障是很危險(xiǎn)的，因?yàn)楣收宵c(diǎn)的高溫電弧不僅會燒壞繞組絕緣和鐵芯，而且可能由于絕緣材料和變壓器在高溫電弧作用下強(qiáng)烈氣化引起油箱爆炸。油箱外部故障主要有，油箱外部絕緣套管，引出線上發(fā)生相間短路或一相碰接箱殼（或稱直接接地短路）。變壓器的異常工作狀態(tài)有過負(fù)荷，由外部短路引起的過電流，油箱漏油引起的油位下降，外部接地短路引起中性點(diǎn)過電壓，繞組過電壓或頻率降低引起的過勵(lì)磁，變壓器油溫升高和冷卻系統(tǒng)故障等。3.3 變壓器的保護(hù)配置3.3.1 變壓器的差動保護(hù)現(xiàn)采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成主變壓器的差動保護(hù)，其三相交流接線圖如下圖所示。圖3.1 由BCH-2型繼電器組成變壓器差動保護(hù)三相電路圖整定計(jì)算如下：（1）計(jì)算變壓器一次側(cè)、二次側(cè)額定電流，選出電流互感器的變比，計(jì)算電流互感器連接臂中的電流，其計(jì)算結(jié)果列于下表中。數(shù)據(jù)名稱各側(cè)數(shù)據(jù)330kV2