50MW發(fā)電機變壓器組繼電保護畢業(yè)設計

1、 摘 要由于大型電廠的母線、發(fā)電機和變壓器的結構比較復雜，在運行過程中都可能會發(fā)生各種各樣的故障和異常運行狀態(tài)，為了確保在保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，都能有選擇性的快速切除故障，需要配置多種繼電保護裝置，必要時進行多重化配置，從而將電廠中重要設備的危害和損失降到最小，對電力系統(tǒng)的影響最小。發(fā)電廠和變電所母線是電力系統(tǒng)中的中的一個重要組成部件，發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用；而變壓器是電力系統(tǒng)十分重要的供電元件再者，發(fā)電機、變壓器本身就是十分貴重的電氣元件，所以，繼電保護裝置對大型電廠的正常運行起著至關重要的作用。本設計共包括五章，分別對電力系統(tǒng)、發(fā)電機、變壓器的繼電

2、保護進行詳細介紹，并給出相關的整定計算，畫出主接線圖。本文主要通過分析原始資料中主要設備的參數(shù)，首先，需要對電力系統(tǒng)保護原理進行全面系統(tǒng)的復習、查閱相關資料，加深理解；其次，結合相關參數(shù)和各種繼電保護原理，確定適用于大型電廠的保護方案，最后，分別對發(fā)電機和變壓器進行整定計算和配置，并且畫出系統(tǒng)一次設計圖及其配置圖和一般原理圖。關鍵詞：電廠、繼電保護、發(fā)電機、變壓器。 Abstract Because of large power plants bus bar, generators and transformers structure is more complex, in operation

3、 process of all may be all kinds of faults and abnormal operating condition, in order to ensure that the protection range in failure, all can have selective swift removal, need configuration fault diversified relay protection device, necessary in the multiple configuration, so as to will be importan

4、t in power plant equipment to minimize harm and loss of power system, affect the minimum. Power plant and substation bus in power systems is one of the important components of the generator, the safe operation of the power system to guarantee the normal work and power quality plays a decisive role;

5、And the transformer is power system is of great power supply components again, generator, transformer itself is very expensive electrical components, so, relay protection device of large power plants to the normal operation of the play a crucial role. This design including five chapters, respectivel

6、y for power system, generator, transformer of relay protection, and gives a detailed introduction of related setting calculation, draw the Lord the wiring diagram. This paper mainly through the analysis of original data of the parameters of the main equipment, first of all, need to power system prot

7、ection principle of full system review and access relevant information, deepen understanding; Secondly, in conjunction with the relevant parameters and all kinds of relay protection principle, sure used in large power plant protection scheme, then respectively, the generator and transformer in setti

8、ng calculation and configuration, and draw the system design and its a configuration diagram and the general principle diagram. Key word: power plant, relay protection, generator, transformer.目 錄中文摘要IAbstractII引言1第1章 電力系統(tǒng)繼電保護簡論21.1 繼電保護的作用21.2 繼電保護的基本要求、原理、構成與分類21.2.1 基本要求21.2.2 基本原理31.2.3 構成41.2.4

9、分類4第2章 主變壓器保護設計62.1 變壓器保護重要性62.2 變壓器的故障類型和不正常運行狀態(tài)62.3 變壓器保護配置原則62.4 變壓器縱聯(lián)差動保護72.4.1 構成變壓器縱差動保護的基本原則72.4.2 變壓器差動保護的不平衡電流82.5 變壓器后備保護92.5.1 低電壓啟動的過電流保護92.5.2 變壓器零序電流保護102.5.3 過負荷保護11第3章 發(fā)電機保護設計123.1 發(fā)電機故障及不正常運行狀態(tài)123.1.1 發(fā)電機故障類型123.1.2 不正常運行狀態(tài)123.2 發(fā)電機保護的配置原則133.3 發(fā)電機縱差保護133.3.1 工作原理13第4章 短路計算144.1 發(fā)電機

10、出口短路計算144.2 后備保護短路計算15第5章 整定計算195.1 發(fā)電機縱差動保護整定195.2 發(fā)電機橫聯(lián)差動保護整定205.3 發(fā)電機定子繞組過負荷保護整定205.4 發(fā)電機復合電壓啟動的過電流保護整定20結論23致謝24參考文獻25附錄26A1.1 全廠電氣主接線圖A1.2 50MW發(fā)電機保護展開圖A1.3 50MW發(fā)電機保護交流展開圖A1.4 50MW發(fā)電機保護直流展開圖引 言本次畢業(yè)設計的主要內(nèi)容是針對電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，對大型電廠的發(fā)電機、主變壓器的保護配置及繼電保護設計，參照電力系統(tǒng)繼電保護及電力工程電氣設備手冊，并依據(jù)繼電保護配置原理，對所選擇的

11、保護進行整定從而來確定方案中的保護是否適用來編寫的。設計首先是對保護的原理進行分析,保護的整定計算。其次是各種設備的保護配置圖。文章內(nèi)容包括原理分析、保護整定計算。其中發(fā)電機采取縱聯(lián)差動保護；變壓器主保護采用的是縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，兩者結合做到優(yōu)勢互補，后備保護是復合電壓啟動過電流保護。 第1章 電力系統(tǒng)繼電保護簡論1.1 繼電保護的作用電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人為因素的影響（如雷擊、倒塔、內(nèi)部過電壓或運行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見、危害最大的故障是各種形式

12、的短路。故障造成的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧使設備損壞。從電源到短路點間流過的短路電流引起的發(fā)熱和電動力將造成在該路徑中非故障元件的損壞?？拷收宵c的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使該系統(tǒng)瓦解和崩潰。所謂不正常運行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運行參數(shù)偏離正常值，如一些設備過負荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運行情況常常是難以避免的，但事故卻可以防止。電力系統(tǒng)繼電保護裝置就是裝設在每一個電氣設備上，用來反映它們發(fā)生的故障和不正常運行情況，從而動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種有效的反事故的

13、自動裝置。它的基本任務是：自動、有選擇性、快速地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件損壞程度盡可能降低，并保證該系統(tǒng)中非故障部分迅速恢復正常運行。反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并依據(jù)運行維護的具體條件和設備的承受能力，發(fā)出信號、減負荷或延時跳閘。隨著電力系統(tǒng)的擴大，對安全運行的要求也越來越高。為此，還應設置以各級計算機為中心，用分層控制方式實施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對包括正常運行在內(nèi)的各種運行狀態(tài)實施控制，這樣才能更進一步地確保電力系統(tǒng)的安全運行。1.2 繼電保護的基本要求、原理、構成與分類1.2.1基本要求對作于跳閘的繼電保護，在技術上應滿足四個基本要求，及可靠性、選擇性、性和靈敏性1.2.

14、2基本原理要完成繼電保護的基本任務，首先要提取和利用電力元件在三種運行狀態(tài)下的“差異”，然后“區(qū)分”出三種運行狀態(tài)（正常、不正常和故障狀態(tài)），最后是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。（a）正常運行情況（b）三相短路情況圖1-1 我國常用的110kV及以下單側電源的供電網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運行狀態(tài)的可測參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護原理。其他類型的保護有：1.縱聯(lián)保護利用某種通信通道同時比較被保護元件兩側

15、正常運行與故障時電氣量差異的保護。電流差動保護利用內(nèi)部與外部短路時兩側電流矢量的差別構成。電流相位差動保護利用內(nèi)部與外部短路時兩側電流相位的差別構成。圖1-3 過電流保護單相原理1.2.3 構成（1） 測量元件測量從被保護對象輸入的有關物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較結果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護是否應該啟動。（2）邏輯元件根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應跳閘或發(fā)信號，并將有關命令傳給執(zhí)行

16、元件。（3）執(zhí)行元件：根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如：故障時跳閘；不正常運行時發(fā)信號；正常運行時不動作。1.2.4分類通常分為以下幾類：（1）按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機保護等；（2）按保護原理分類：電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等；（3）按保護所反應故障類型分類：相間短路保護、接地故障保護、匝間短路保護、斷線保護、失磁保護及過勵磁保護等；（4） 按構成繼電保護裝置的繼電器原理分類：機電型保護（如電磁型保護和感應型保護）、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等；（5） 按保護所起的作用分類

17、：主保護、后備保護、輔助保護等；第2章 主變壓器保護設計2.1.變壓器保護重要性變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電 氣設備，它的安全運行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器有別于發(fā)電機，它無旋轉部件，是一種靜止的電氣設備，結構比較簡單，運行可靠性較高，發(fā)生故障的機會相對較少。但是，變壓器是連續(xù)運行的，停電機會很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。因此，電力變壓器在運行中，仍然有可能發(fā)生各種類型的故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。因此，考慮到變壓器在電力系統(tǒng)中的重要地位及故障和不正常工作狀態(tài)可能造成的嚴重后果，必須根據(jù)電力變壓器容量和重要程度裝設相應的繼電保護裝置。2.2.變壓器的故障類

18、型和不正常運行狀態(tài)（1）變壓器故障類型變壓器的故障可分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路及接地短路。油箱內(nèi)的故障包括繞組間相間短路、接地短路、匝間短路及鐵芯的燒損等。（2）變壓器不正常工作狀態(tài)變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：油箱外部短路引起的過電流，負荷長時間超過額定容量引起的過負荷，風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。這些不正常運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯過熱。2.3 變壓器保護配置原則1.反應變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護容量為800kVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號；當產(chǎn)

19、生大量瓦斯時，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側斷路器。2.相間短路保護反應變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護，對其中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，變壓器應裝設單獨的縱聯(lián)差動保護。如果變壓器的縱聯(lián)差動保護對單相接地保護靈敏性不符合要求，可增設零序差動保護。3.后備保護對于由外部相間短路引起的變壓器過電流，可采用下列保護作為后備保護。(1)過電流保護。宜用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。(2) 負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護?？捎糜?3000kV

20、A及以上的升壓變壓器。4.過負荷保護對于400kVA及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護。2.4 變壓器縱聯(lián)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時，理想情況下，流入差動繼電器的電流等于零。但實際上由于變壓器的勵磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中有不平衡電流流過。由于這些特殊因素的影響，變壓器差動保護的不平衡電流遠比發(fā)電機差動保護的大。因此，變壓器差動保護需要解決的主要問題之一是采取各種措施避越不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下，還要保證在內(nèi)部故障時有足夠的靈敏系數(shù)和速動性。2.4.1 構成變壓

21、器縱差動保護的基本原則 （a）接線圖； (b)對稱工況下的向量關系圖2-1 雙繞組三相變壓器縱差動保護原理接線圖為了保證正常運行及外部故障情況下差動回路沒有電流，該側電流互感器的變比也要相應地增大倍，即兩側電流互感器變比的選擇應該滿足三相變壓器各側電流互感器的接線方式和變比的選擇也要參照Y，d11雙繞組變壓器的方式進行調(diào)整，即d側電流互感器用Y接線方式；兩個Y側電流互感器則采用d接線方式。2.4.2 變壓器差動保護的不平衡電流1.由變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流1.計算變比與實際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流變壓器兩側的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標準變比，其規(guī)格種類是有限的。穿越電流

22、如果將變壓器兩側的電流都折算到電流互感器的二次側，并忽略不為零的影響，則區(qū)外故障時變壓器兩側電流大小相等，即，但方向相反，為區(qū)外故障時變壓器的穿越電流。由式可知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為 區(qū)外故障時最大的穿越電流。改變分接頭的位置，實際上就是改變變壓器的變比，電流互感器的變比選定后不可能根據(jù)運行方式進行調(diào)整，只能根據(jù)變壓器分接頭未調(diào)整時的變比進行選擇。因此，由于改變分接頭的位置產(chǎn)生的最大不平衡電流為變壓器分接頭改變引起的相對誤差，考慮到電壓可以正負兩個方向進行調(diào)整，一般可取調(diào)整范圍的一半。圖2-4 電流互感器等效電路 勵磁回路等效電感； 二次負載的等效阻抗；電流互感器

23、傳遍誤差產(chǎn)生的不平衡電流 勵磁電流，也就是電流互感器的傳變誤差；包括了電流互感器的漏抗和二次負載阻抗，一般電阻分量占主導，在定性分析時可以當作純電阻處理。流，在變壓器外部故障時，一次電流（a）外部短路電流； （b）縱差動保護不平衡電流圖2-6 縱差動保護的暫態(tài)不平衡電流中除穩(wěn)態(tài)分量外還有非周期分量等暫態(tài)分量。導致不平衡電流的瞬時值較穩(wěn)態(tài)量大，非周期分量系數(shù)就是考慮這個因素而引入的。 電流互感器的暫態(tài)誤差非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤差。差動保護是瞬時動作的，必須考慮非周期分量引起的暫態(tài)不平衡電流。4.變壓器勵磁電流產(chǎn)生的不平衡電流2-2 雙

24、繞組單相變壓器等效電路正常運行和外部故障時：變壓器不會飽和，勵磁電流一般不會超過額定電流的2%5%，對縱差動保護的影響常常略去不計；變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復時：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運行電壓。在這個電壓上升的暫態(tài)過程中，變壓器可能會嚴重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵磁電流。這個暫態(tài)勵磁電流稱為勵磁涌流。2.5 變壓器后備保護2.5.1 低電壓啟動的過電流保護只有在電流元件和電壓元件同時動作后，才能啟動時間繼電器，經(jīng)過預定的延時后動作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓互感器將誤動作，因此在實際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就

25、可以不再考慮并聯(lián)運行變壓器切除或電動機自啟動時可能出現(xiàn)的最大負荷，而是按大于變壓器的額定電流整定。過電流保護按躲開可能出現(xiàn)的最大負荷電流小整定，啟動電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時動作后，才能啟動時間繼電器，經(jīng)過預定的延時后動作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓互感器將誤動作，因此在實際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖功能。 對于降壓變壓器，負荷在低壓側電動機自啟動時高壓側電壓比低壓側高了一個變壓器壓降。所以高壓側取值比較高。對于升壓變壓器，如果低壓繼電器只接在一側電壓互感器上，則另一側故障時，往往不能滿足靈敏度要求。2.5.2變壓器零序電流保護電力系統(tǒng)中接地故障是最常見的故障

26、形式。接于中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地保護，作為變壓器主保護和相鄰元件接地保護的后備保護。發(fā)生接地故障時，變壓器中性點將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護通常都是反映這些電氣量構成的。2.5.3過負荷保護過負荷保護的安裝側，應根據(jù)保護能反映變壓器各側繞組可能過負荷的情況來選擇，具體如下：對雙繞組變壓器，裝于發(fā)電機電壓側；對一側無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側和無電源側；對三側有電源的三繞組變壓器，三側均應裝設；對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側；對一測電源的三繞組降壓變壓器，若三側繞組容量相等，只裝于電源側；若三側容量相等，則裝于電源側及繞

27、組容量較小側；對兩側有電源的三繞組降壓變壓器，三側均應裝設；裝于各側的保護，均應經(jīng)過同一時間繼電器作用于信號。第3章 發(fā)電機保護設計3.1發(fā)電機故障及不正常運行狀態(tài)發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作用，同時發(fā)電機本身也是一個十分貴重的電器元件，因此，應該整對各種不同的故障和不正常運行狀態(tài)，裝設性能完善的繼電保護裝置。3.1.1發(fā)電機故障類型發(fā)電機的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉子繞組一點接地或兩點接地、轉子勵磁回路勵磁電流消失等。1.定子繞組相間短路是危及發(fā)電機最嚴重的一種故障。2.定子繞組單相匝間短路在匝間電壓作用

28、下，產(chǎn)生環(huán)流，使該處溫度升高，絕緣損壞，并可能轉變?yōu)閱蜗嘟拥鼗蛳嚅g短路故障。3.定子繞組單相接地故障點處會有電流流過定子鐵心，研究證明當故障點電流超過5A并持續(xù)一定時間時，故障點定子鐵心可能熔化，發(fā)電機須進行大修，定子鐵心須重新選壓。4.轉子回路一點或兩點接地轉子回路發(fā)生一點接地故障時，由于沒有電流通路，對發(fā)電機并無危害。但若不及時處理，就有可能導致兩點接地故障，造成勵磁回路短路，可能損壞轉子繞組和鐵心。3.1.2 不正常運行狀態(tài)發(fā)電機的不正常運行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負荷等超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由于外部不對稱短路或不對稱負荷而引起的發(fā)電機負序過

29、電流和過負荷；由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓；由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷；對于發(fā)電機變壓器組，對容量在100MW以下的發(fā)電機，應裝設保護區(qū)不小于繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護。 3.2 發(fā)電機保護的配置原則針對上述故障類型及不正常運行狀態(tài)，發(fā)電機應裝設以下繼電保護裝置：（1）對于直接連于母線的發(fā)電機定子繞組單相接地故障當單相接地故障電流慮消弧大于表的規(guī)定允許值時，應裝設選擇性的接地保護裝置。（2）對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點側有分支引出端時，應裝設橫差保護。（3）對于發(fā)電機外部短路引起的過電流，可采用下列保護方式： 1

30、）負序過電流及單元件低電壓啟動過電流保護，一般用于50MW及以上的發(fā)電機； 2）過電流保護，用于1MW及以下的小型發(fā)電機；（4）對于由不對稱負荷或外部不對稱短路而引起的負序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機上裝設負序過電流保護。為了快速消除發(fā)電機內(nèi)部的故障，在保護動作于發(fā)電機斷路器跳閘的同時，還必須動作自動滅磁開關，斷開發(fā)電機勵磁回路，使定子繞組不再感應出勵磁電動勢，繼續(xù)供給短路電流。3.3 發(fā)電機縱差保護3.3.1工作原理該保護是利用比較發(fā)電機中性點側和引出線側電流幅值和相位的原理構成，因此在發(fā)電機中性點測和引出線側裝設特性和變比完全相同的電流互感器來實現(xiàn)縱差保護。兩組電流互感器之間為縱差

31、保護的范圍。電流互感器二次側按照循環(huán)電流接線法接線，即如果兩組電流互感器一次側極性分別以中性點測和母線側為正極性，則二次側同極性相連接。差動互感器與兩側電流互感器的二次繞組并聯(lián)。差動保護在原理上不反應負荷電流和外部短路電流，只反應發(fā)電機兩側電流互感器保護區(qū)內(nèi)的故障電流，因此，縱差保護在時限上不必與其他時限配合，可以瞬時動作于跳閘。第4章 短路計算4.1 發(fā)電機出口短路計算（一）K點發(fā)生三相短路，且在最小運行方式下，即只有1#發(fā)電機運行圖4.1 K點發(fā)生短路的等值電路解：設SB=100MVA，UB=U阿av=10.5kV最小運行方式下：X*=0.248 IK*=1/X*=1/0.248=4.03

32、 IK=IKSB/UB=4.03100/10.5=22.16(KA)（二）當K點發(fā)生兩相短路時，且在最小運行方式下，即1#發(fā)電機運行根據(jù)上面計算數(shù)據(jù)及圖4.2所示：A相為基準量所以：IK.min=4.03I(2)k.min*=4.03/2=3.49I(2)k.min=I(2)k.min*SB/UB=3.49100/10.5=19.19Ikc*=3.49Ikc2*=Ikc/2cos300=3.49/2/2=2.02所以Ukc1=Ikc1Z2=2.020.248=0.5Ukc1=Ukc1*UB/=0.510.5/=3.03(KV)Ikc2=Ikc2*SB/UB=2.02100/10.5=11.08

33、/(KV)圖4.2 K點發(fā)生兩相短路時短路處的電流向量4.2 后備保護短路計算圖4.3（一） 發(fā)生三相短路時，且在最小運行方式下，即只有1#發(fā)電機正常運行。如圖4.3所示：K1點：X*=0.248+1.3=1.548IK=1/X*=1/1.548=0.65IK=IK*SB/UB=0.65100/10.5=3.57KAK2點：X*=0.248+0.03+0.09=0.368 IK*=1/X*=1/0.238=0.81 IK=IK*SB/UB=2.72100/10.5=14.9KA K3點：X*=0.248+0.03+0.05+0.91=1.238 IK*=1/X*=1/1.238=0.81 IK

34、= IK*SB/UB=0.81100/10.5=1.15KA（二）發(fā)生兩相短路時，且在最小運行方式下，即只有1#發(fā)電機正常運行。如圖4.3所示：根據(jù)三相短路計算值及當發(fā)生兩相短路處得電流向量圖4.4得，其中A相為基準量。K1點：I（2）k.min=0.65/2=0.56IKc*=0.56Ikc2*=Ikc/2cos300=0.56/2/2=0.32Ukc1=Ikc1Z2=0.321.548=0.495Ukc1=Ukc1*UB/=0.49510.5/=3(KV)Ikc2=Ikc2*SB/UB=0.56100/10.5=4.45KV圖4.4 K點發(fā)生兩相短路時短路處的電流向量K2點：I（2）k.m

35、in=2.721.732/2=2.36IKc*=2.36Ikc2*=Ikc/2cos300=2.36/2/2=1.36Ukc1=Ikc1Z2=1.360.368=0.5Ukc1=Ukc1*UB/=0.510.5/=3.03KVIkc2=Ikc2*SB/UB=2.36100/10.5=12.98KAK3點：I（2）k.min=0.81/2=0.7IKc*=0.7Ikc2*=Ikc/2cos300=0.7/2/2=0.4Ukc1=Ikc1Z2=0.41.238=0.495Ukc1=Ukc1*UB/=0.49510.5/=3KVIkc2=Ikc2*SB/UB=0.7100/10.5=3.85KA第5

36、章 整定計算5.1 發(fā)電機縱差動保護整定1、 最小動作電流，按躲過最大負荷下差回路的不平衡電流整定 由參數(shù)計算得：發(fā)電機額定電流：IN=4.29kA電流互感器變比：nTA=1000最小動作電流：Ioper.0=0.2IN/nTA=0.24290/5000/5=0.858(A)2、 制動特性斜率：p=Ioper/Ibrk3、 假定外部短路時的最大短路電流為，此時流過差回路的電流為最大不平衡電流繼電器不動作，則動作電流為：Ioper.0=KrelIunb.max=10KrelKoperKstIk.max 此時的制動電流為：Ibrk=Ik.max式中，K可靠系數(shù)取1.3； K非周期分量影響系數(shù)取2；

37、 K同型系數(shù)取0.5.P=10KrelKoperKst=0.11.320.5=0.13在工程中，為保證可靠起見，制動系數(shù)不宜過小，一般建議取0.3。4、 靈敏系數(shù)校驗：按單機運行時，發(fā)電機出口兩相短路校驗 因為是單機運行，所以發(fā)電機出口兩相短路時，只有一個制動線圈中流過短路電流，故繼電器動作電流為:Ioper=Ioper.0p(I(2)k.min/2Ibrk.0)所以，Ioper.k=0.8580.3(22.16/2/22.5)=9.59(A)所以，Ksen=I(2)k.min/Ioper=22.16/2/9.59=2.0125.2 發(fā)電機橫聯(lián)差動保護整定（一）動作電流橫差保護動作電流，應按躲

38、過機端三相短路故障時的最大不平衡電流整定。由于不平衡電流難以計算，實際上常根據(jù)經(jīng)驗來整定保護動作電流，即Ioper=0.2IN=0.24.29=0.858(kA)其中IN為發(fā)電機額定電流單繼電器橫差保護，對電流互感器無需特殊要求，但應滿足動穩(wěn)定要求，其變比按發(fā)電機額定電流的25選擇。5.3 發(fā)電機定子繞組過負荷保護整定動作電流：Ioper=KrelIN/Kres其中，可靠系數(shù)Krel取1.05； 返回系數(shù)Kres取0.85； 為發(fā)電機額定電流。所以，oper=1.054.29/0.85=5.29（KA）（二）繼電器動作電流：Ig.oper=Ioper/nTA=5290/5000/5=5.29(

39、KA) 所以繼電器動作電流為5A5.4 發(fā)電機復合電壓啟動的過電流保護整定保護動作電流：Ioper=KrelIN/Kres 其中，可靠系數(shù)Krel取1.2； 返回系數(shù)Kres取0.85； IN為發(fā)電機額定電流。所以，Ioper=1.24.29/0.85=6.06（KA）繼電器動作電流：Ig.oper=Ioper/nTA=6060/5000/5=0.606（KA）（三）負序電壓繼電器動作電壓按躲過正常運行時不平衡電壓整定Uoper=0.06Ue=0.0610.5=0.63(KA)其中，Ue為額定相間電壓。（四）接在相間的低電壓繼電器的動作電壓按躲過電動機自起動的條件整定，此外還應躲過失去勵磁時的

40、非同步運行時的電壓降 Uoper=0.5UE=0.510.5=5.25（KA） 繼電器動作電壓：Ug.oper=Uoper/nTA其中，nTV為電壓互感器變比Ug.oper=Uoper/nTV=5250/100=2.25(V)(五)靈敏度校驗1、 靈敏度系數(shù)按后備保護范圍末端短路進行校驗； Ksen=1.22、 電流元件：當發(fā)電機定子繞組為星型接線，并且保護用電流互感器也接成星型時 Ksen=IK。min/Ioper=1.2所以，Ksen=IK.min/Ioper=19.9/6.06=3.171.23、 負序電壓元件：Ksen=U（2）k.min/U(2)oper=3.03/0.63=5.05

41、1.2當作為發(fā)電機遠后備： 當短路點在廠用變壓器側： Ksen=U(2)k.min/U(2)oper=3/0.63=4.761.2當短路點在35KV母線側： Ksen=U(2)k.min/U(2)oper=3.03/0.63=5.051.2 當短路點在110KV母線側： Ksen=U(2)k.min/U(2)oper=3/0.63=4.671.2所以靈敏度都復合要求。結 論本次設計主要包括電廠的大型發(fā)電機保護、變壓器保護、短路電流計算、整定計算。概括來說，首先根據(jù)設備的容量、型號等相關資料分析可能出現(xiàn)的故障問題；其次根據(jù)保護的配置原則，確定該設備所需要的保護；然后通過查詢電氣工程設計手冊進行整

42、定計算；最后根據(jù)計算結果選擇最具可靠性、安全性、動作最靈敏的保護繼電器。繼電保護整定計算是電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行中一項重要的工作。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)結構日趨復雜，電力系統(tǒng)整定計算的工作量和復雜程度也越來越大。在本次畢業(yè)設計的過程中，通過查閱相關書籍，使我對保護的原理有了更深的理解，擴充了我的知識；在畫系統(tǒng)圖時，通過請教同學和老師，使我更加熟練的運用AutoCAD軟件畫出了規(guī)范的系統(tǒng)總圖。從總體上來說，我對自己的成果還是比較滿意的，基本上達到了老師的要求。這段時間我翻閱了許多的書籍，從對電廠的生疏，到了解，再到深入研究，使我第一次完成了一件實際應用的設計。不過由于本人經(jīng)驗、閱歷、實際操作能力有限，難免存在一些不盡人意的地方請各位老師指點。 致 謝本次畢業(yè)設計論文是在我的輔導老師郭永樹的悉心指導下完成的。他嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到論文的最終完成，郭老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，在此謹向郭老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。經(jīng)過近兩個月的忙碌，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗