發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計

1、第四章 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)原理設(shè)計4.1 初步分析發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對電力系統(tǒng)和本水電廠供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。因此，在發(fā)電機(jī)上必須按裝較完善的繼電保護(hù)裝置。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，應(yīng)對下列故障及異常運(yùn)行方式設(shè)置繼電保護(hù)裝置。1 定子繞組相間短路。 2繞組匝間短路。 3定子繞組接地短路。4 外部短路引起的過電流。5對稱過負(fù)荷。 6 勵磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地故障。設(shè)置下列保護(hù)：表4.1各種保護(hù)縱差保護(hù)主保護(hù)跳閘橫差保護(hù)定子繞組匝間的保護(hù)跳閘過負(fù)荷保護(hù)異常運(yùn)行延時動作發(fā)出信號定子單相接地防御定子單相接地的保護(hù)跳閘勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地，投入保護(hù)裝置跳閘因?yàn)?臺發(fā)電機(jī)型號一樣，且F1，F(xiàn)2

2、，F(xiàn)3，F(xiàn)4對稱，故只需對F1進(jìn)行保護(hù)整定，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4的保護(hù)整定與F1相同，再對F5進(jìn)行保護(hù)整定，就可完成該水電站5臺發(fā)電機(jī)的保護(hù)整定。 4.2 對F1的保護(hù)整定計算1、短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定由短路電流的計算結(jié)果可知，F(xiàn)1 的最大短路電流為13.249kA，而 F1 出口額定電流為2.605 kA，所以電流互感器的變比級次應(yīng)該為3000/5，即電流互感器變比為600，電壓互感器變比為10.5/0.1105。2、各種保護(hù)的整定計算（1）縱差保護(hù)的整定a. 動作電流Idz 應(yīng)按躲過外部短路時流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流Ibp 即Idz Kk Ibp.js = Kk

3、kfzq ktx fi Id.zd =1.3×1×0.5×0.1×13.249×103=1.3×662.45861.17A。Kk 可靠系數(shù)，采用1.3; Ibp.js 計算不平衡電流； kfzq 非周期分量影響的系數(shù)，取1；ktx 電流互感器的同型系數(shù)，取ktx0.5；Id.zd 發(fā)電機(jī)外部三相短路時，流過保護(hù)最大周期性短路電流，Id.zd13.249kA。b. 為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護(hù)動作電流應(yīng)該大于發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷電流；Idz Kk INf 1.3×2.6053385.9A。Kk 可靠系數(shù)，取 Kk

4、 1.3; INf 發(fā)電機(jī)的額定電流；取以上計算中較大者，作保護(hù)的動作電流，故Idz 3385.9A ，則繼電器動作電流為Idz.j 5.64A。 nl 電流互感器的變比；kjx 接線系數(shù)，取kjx1。（2）橫差保護(hù)的整定保護(hù)動作電流按照躲過外部短路故障最大不平衡電流整定，由于不平衡很難確定，因此在工程設(shè)計中根據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計算。即 Idz 0.2 Inf =0.2×2605521A 則繼電器動作電流為：Idz.j521/6000.868A（3）定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部兩相短路的選擇性來選擇，需要躲過發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電流，一次動作電流

5、不超過5A。即 Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對45MW額定容量電壓為 10.5kV，發(fā)電機(jī)取Ijdf1.21A。I閉鎖繼電器一次不平衡電流取I=0.9A；Kk可靠系數(shù)，取1.5； Kh返回系數(shù)，取0.85；故 Idz=4.43，小于5A。（4）勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時，部分勵磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢的對稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套，并僅在勵磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點(diǎn)接地時才投入工作。（5）過負(fù)荷保護(hù)保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)是動作于信號的保護(hù)，考慮到過負(fù)荷對稱性，該保護(hù)只有一相中裝設(shè)

6、，并與過電流保護(hù)共用一組互感器，保護(hù)由電流繼電器及時間繼電器組成。電流繼電器動作值按照下式計算：Idz.j=5.35AKk 可靠系數(shù)，取=1.05； Kh 返回系數(shù)，取=0.85；INf 發(fā)電機(jī)額定電流； nl 電流互干器變比；過負(fù)荷保護(hù)動作時限比過電流保護(hù)長，一般為910s。4.3 對F5的保護(hù)整定計算1、短路電的分析計算及電壓電流互感器的變比選定由短路電流的計算結(jié)果可知，F(xiàn)5 的最大短路電流為12.535kA，而 F5 出口額定電流為2.605 kA，所以電流互感器的變比級次應(yīng)該為3000/5，級電流互感器變比為600，電流互感器變比為10.5/0.1105。2、各種保護(hù)的整定計算（1）縱

7、差保護(hù)的整定a 作電流Idz 應(yīng)躲過外部短路時流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流Ibp。即Idz Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd =1.3×1×0.5×0.1×12.535×103=1.3×626814.78A。Kk 可靠系數(shù)，采用1.3； Ibp.js 計算不平衡電流；kfzq 非周期分量影響的系數(shù)，取1； Id.zd 發(fā)電機(jī)外部三相短路時，流過保護(hù)最大周期性短路電流，Id.zd12.535kAb 為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護(hù)動作電流應(yīng)該大于發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷電流。即Idz Kk INf

8、1.3×2.6053385.9AKk 可靠系數(shù)，取 Kk 1.3；INf 發(fā)電機(jī)的額定電流；取以上計算中較大者，作保護(hù)的動作電流，故Idz 3385.9A ，則差動繼電器動作電流為Idz.j 5.64A。 nl 電流互感器的變比；kjx 接線系數(shù)，取kjx1。（2） 橫差保護(hù)的整定保護(hù)動作電流按照躲過外部短路故障最大不平衡電流整定，由于不平衡電流很難確定，因此在工程設(shè)計中根據(jù)運(yùn)行積累的數(shù)據(jù)計算。即 Idz 0.2 Inf =0.2×2605521A 則繼電器動作電流為：Idz.j521/6000.868A（3） 定子單相接地保護(hù)整定保護(hù)動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部

9、兩相短路的選擇性來選擇，需要躲過發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電流，且一次動作電流不超過5A。即Idz=Ijdf被保護(hù)發(fā)電機(jī)的接地穩(wěn)態(tài)電容電流，對45MW額定容量電壓為 10.5kV，發(fā)電機(jī)取1.21AI閉鎖繼電器一次不平衡電流取I=0.9A。Kk 可靠系數(shù)，取Kk=1.2 Kh 返回系數(shù)，取0.85；故 Idz=4.43，小于5A。（4） 勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁回路發(fā)生兩點(diǎn)接地故障時，部分勵磁線圈將被短路，由此由于氣隙磁勢的對稱性遭到破壞，可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生劇烈振動，因此在發(fā)電機(jī)上需要裝設(shè)勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)，該裝置只設(shè)一套，并僅在勵磁回路中出現(xiàn)穩(wěn)定性的一點(diǎn)接地時才投入工作。（5）過負(fù)荷保護(hù)整定校驗(yàn)：過負(fù)荷保護(hù)是動作于信號的保護(hù)，考慮到過負(fù)荷對稱性，該保護(hù)只有