200mw发电机变压器组继电保护设计
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新中益发电有限公司#5机发变组保护定值计算书河南电力试验研究院二00五年四月目录第一章技术数据 (3)第二章保护整定计算 (4)2.1 发电机差动保护(A柜、B柜) (5)2.2 发电机匝间保护(A柜、B柜) (6)2.3 发电机复压过流保护(A柜、B柜) (6)2.4 发电机基波定子接地保护(A柜、B柜) (7)2.5 发电机三次谐波定子接地保护(A柜、B柜) (8)2.6 发电机转子接地保护(A柜、B柜) (9)2.7 发电机对称过负荷保护(A柜、B柜) (9)2.8 转子表层过负荷保护(A柜、B柜) (10)2.9 发电机失磁保护(A柜、B柜) (11)2.10 发电机失步保护(A柜、B柜) (13)2.11 发电机过电压保护(A柜、B柜) (14)2.12 发电机过激磁保护(A柜、B柜) (15)2.13 发电机逆功率保护(A柜、B柜) (16)2.14 发电机程跳逆功率保护(A柜、B柜) (17)2.15 发电机低频累加保护(A柜、B柜) (17)2.16 发电机起停机定子接地保护(A柜、B柜) (18)2.17 发电机突加电压保护(A柜、B柜) (19)2.18 发电机TA断线保护(A柜、B柜) (19)2.19 发电机TV断线保护(A柜、B柜) (20)2.20 发变组差动保护(A柜、B柜) (20)2.21 主变差动保护(A柜、B柜) (21)2.22 主变高压侧复压过流保护(A柜、B柜) (23)2.23 主变高压侧阻抗保护(A柜、B柜) (24)2.24 主变高压侧零序过流保护(A柜、B柜) (25)2.25 主变高压侧间隙零序保护(A柜、B柜) (26)2.26 主变高压侧过负荷保护(A柜、B柜) (26)2.27 主变220kV侧失灵启动保护(A柜、B柜) (27)2.28 主变TA断线保护(A柜、B柜)(发变组TA断线与此同) (27)2.29 主变TV断线保护(A柜、B柜) (27)2.30 高厂变差动保护(A柜、B柜) (28)2.31 高厂变高压侧复压过流保护(A柜、B柜) (29)2.32 高厂变过负荷保护(A柜、B柜) (30)2.33 A分支低压过流保护(A柜、B柜) (31)2.34 B分支低压过流保护(A柜、B柜) (32)2.35 A分支过负荷保护(A柜、B柜) (32)2.36 B分支过负荷保护(A柜、B柜) (33)2.37 高厂变TA断线保护(A柜、B柜) (33)2.38 A分支TV断线保护(A柜、B柜) (33)2.39 B分支TV断线保护(A柜、B柜) (34)2.40 励磁绕组过负荷保护(A柜、B柜) (34)2.41 主变非电量保护(C柜) (35)2.42 高厂变非电量保护(C柜) (35)2.43 断路器失灵保护(C柜) (35)2.44 母差保护(C柜) (35)2.45 热工保护(C柜) (35)2.46 断水保护(C柜) (35)第三章整定说明 (36)第四章保护定值单 (37)第一章技术数据1.1 #5发电机参数型号:QFSN-200-2额定功率:200 MW额定容量:235 MV A额定电压:15.75 kV额定电流:8625 A功率因数:0.85同步电抗:Xd =1.945暂态电抗:Xd’(饱和值)= 0.236,Xd’(不饱和值)= 0.2584次暂态电抗:Xd’’(饱和值)= 0.146,Xd’’(不饱和值)= 0.18负序电抗:X2 =0.173空载励磁电压:120 V空载励磁电流:670 A满载励磁电压:445 V满载励磁电流:1765A1.2 #5主变压器参数型号:SFP7-240000/220额定容量:240000 kV A额定电压:242±5×2.5%/15.75 kV额定电流:572.6/8798 A接线组别:Yn/△—11短路电压:U d%=13.1%1.3 #5高厂变参数型号:SFFL-31500/15额定容量:31500/20000(低压1)-11500(低压2)kV A额定电压:15.75/6.3(低压1)- 6.3(低压2)kV额定电流:1155A/1833(低压1)- 1054(低压2)A接线组别:△/ d0-d0短路阻抗:(已按Sb = 100MV A进行折算)高压侧:-0.136;低压侧1:0.708;低压侧2:0.708 1.4 #5主励磁机参数型号:JL-1150-4额定容量:1150 kV A额定电压:415 / 240 V额定电流:1600 A励磁电压:48.9 A励磁电流:148.9 A功率因数:0.92频率:100Hz1.5 主接线及设备阻抗图(均按Sb = 100MV A进行折算)第二章保护整定计算2.1 发电机差动保护(A柜、B柜)2.1.1 保护基本参数电流互感器取发电机机端和中性点CT,变比为12000/5=2400 发电机二次额定电流:Ie =Ign/na =8625/2400=3.59(A)2.1.2 保护整定计算1)最小动作电流整定Iop.0=0.2Ie =0.72(A)2)最小制动电流整定Ires.0=Ie=3.59(A)3)比率制动系数整定Ik.max =(1/Xd’’)×(Sb/3×15.75)/na= 24.6(A)Iunb.max= Kap×Ker×Kcc×Ik.max =4.92(A)Iop.max=Krel×Iunb.max=7.38(A)Ires.max=Ik.max=24.6AS =(Iop.max-Iop.0)/(Ires.max-Ires.0)=0.34)比率差动保护灵敏度校核Ik.min=0.866×(1/Xd’’)×Sb/3×15.75)/na=21.3(A)Ires=Ik.min/2=10.65(A)Iop=Iop.0+S(Ires-Ires.0) =2.8(A)Ksen= Ik.min /Iop =21.3/2.8=7.6>22.1.3 保护出口瞬时动作于全停。
继电保护运行规程元件保护第一节发电机变压器保护一、保护简介发变组保护采用许继生产的WFB—100Q微机型发变组成套保护装置,包括发电机、主变压器常用高压变压器的保护装置,其由三块保护屏嵌装十一个箱体、一台工控机组成。
装置采用分层式多CPU并行工作方式,下层十三个保护模块共同构成整套保护。
上层单元管理机(工控机) 负责人机接口和全部信息处理,保护模块之间及保护模块与工控机之间相互独立。
整套保护出口有:1.全停1 跳发电机出口开关、高厂A分支开关、高厂变B分支开关和灭磁开关及关汽机主汽门。
2.全停2 跳发电机出口开关、高厂变A分支开关、高厂变B分支开关和灭磁开关及关汽机主汽门。
3.解列跳发电机出口开关和汽机甩负荷。
4.解列灭磁跳发电机出口开关、灭磁开关和汽机甩负荷。
5.减出力减出力至定值。
6.母线解列跳110KV母联断路器。
7.厂用电切除跳高厂变A分支开关、高厂变B分支开关,同时启动切换A、B分支厂用电。
8.A分支解列跳高厂变A分支开关同时启动切换A分支厂用电。
9.B分支解列跳高厂变B分支开关同时启动切换B分支厂用电。
二、保护A屏1、保护屏组成:其由一个WFB—105箱、两个WFB—108箱和一个XCK—103出口箱体构成。
a、箱一WFB—105由三块交流变换、一块直流变换、两块出口、两块保护模块、一块稳压电源插件组成,完成有发电机差动、TA断线、失磁、转子一点接地和转子两点接地保护功能。
b、箱二WFB—108由三块交流变换、一块辅助信号、一块出口、两块保护模块、两块稳压电源插件组成,完成有定子接地、励磁变过流、励磁变过负荷、主变瓦斯、主变温度、主变压力释放及主变冷却系统故障保护功能。
c、箱三WFB—108箱由三块交流变换、一块辅助信号、一块出口、两块保护模块、两块稳压电源插件组成,完成有匝间保护、YH断线、发电机对称过负荷,发电机负序过流、发电机断水、励磁系统故障和热工保护(我厂没用) 保护功能。
发电机变压器继电保护整定算例发电机、变压器和继电保护设备是电力系统中关键的设备,它们起着稳定输电和保护电力设备的作用。
在电力系统中,这些设备往往使用变压器巨大的变比来实现电气参数的变换,从而实现能量的转变和输送。
同时,为了保证这些设备的安全运行,必须采用适当的继电保护装置进行保护。
在本文中,将介绍发电机、变压器和继电保护的整定算例。
一、发电机保护整定算例1、低频电流保护低频同步发电机的保护需要对其进行低频电流保护。
在低频电流保护中,整定规则为:对于1/8DP发电机,主保护的恢复值应为45%的额定电流,动稳定保护的触发值应为75%的额定电流。
2、绝缘保护绝缘保护用于检测发电机绕组和地之间的绝缘状态。
整定规则为:对于一般发电机,主保护的触发值应为0.5-1.5MΩ,备用保护的触发值应为0.8-2.5MΩ。
3、过电压保护过电压保护用于检测电压过高的情况。
整定规则为:对于低容性发电机,主保护的触发值应为2.8-3.8倍额定电压,备用保护的触发值应为3.2-4.2倍额定电压。
二、变压器保护整定算例1、差动保护变压器差动保护用于检测变压器绕组内部的短路故障。
整定规则为:差动保护的开始值应为100%的额定电流,终止值应为300%的额定电流。
2、欠电压保护欠电压保护用于检测电网电压下降的情况。
整定规则为:主保护应设置在75%的额定电压,备用保护应设置在65%的额定电压。
3、过电压保护过电压保护用于检测电网电压上升的情况。
整定规则为:主保护应设置在120%的额定电压,备用保护应设置在110%的额定电压。
三、继电保护整定算例1、过流保护过流保护用于防止系统因过载而损坏。
整定规则为:主保护应设置在1.0 In,时间设定为10s,备用保护应设置在1.1 In,时间设定为5s。
2、地面保护地面保护用于检测电路中的地故障。
整定规则为:主保护应设置在0.5-1.0 A,时间设定为0.1-0.5 s,备用保护应设置在0.75-1.5 A,时间设定为0.2-1.0 s。
电力工程基础课程设计报告题目2×200MW发电机-变压器组继电保护设计系别电子与电气工程系专业电气工程及其自动化(电力系统)班级0920325学号092032502姓名颜丽芬指导教师黄新完成时间2012年11月29日评定成绩绪论 (3)0引言 (3)继电保护概述 (3)第一部分设计任务书 (4)0.1设计项目 (4)0.2设计要求 (4)0.3设计材料 (5)0.4设计任务 (5)第二部分设计计划书 (5)1主变压器的选择 (5)1.1主要设备型号及参数 (5)1.2系统运行主变压器和发电机中性点接地方式 (7)1.3发电机变压器组参数及系统运行方式 (8)2保护配置 (8)2.1发电机的保护部分 (9)2.2变压器部分继电保护整定 (11)2.3相间短路的后备保护 (12)3继电保护整定计算 (13)3.1发电机继电保护整定 (16)3.2继电保护整定计算结果一览表 (17)4收获和体会 (17)5参考文献 (18)绪论0引言继电保护概述电力系统在运行中,由于电气设备的绝缘老化、损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因,可能发生各种故障和不正常运行状态。
最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路,最常见的不正常运行状态是过负荷,最常见的短路故障是单相接地。
这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全和可靠运行,这就需要继电保护装置来反应设备的这些不正常运行状态。
所谓继电保护装置,就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本作用是:⑴当电力系统发生故障时,能自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除,以保证系统其余部分迅速恢复正常运行,并使故障设备不再继续遭受损坏。
⑵当系统发生不正常状态时,能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理,或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
可见,继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分,对保障系统安全运行、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。
水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施1. 引言1.1 水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施水电厂发电机变压器是电力系统中至关重要的设备,其保护十分关键。
水电厂发电机变压器主要由发电机和变压器两部分组成,需要进行全面的保护来确保其稳定运行。
发电机变压器保护原理主要包括过电流保护、绕组温度保护和短路保护等。
过电流保护是指在发生故障时,通过检测电流大小来判断系统是否处于异常状态。
绕组温度保护则是通过监测变压器绕组温度来避免过热造成的损坏。
短路保护则是为了防止短路电流造成的设备损坏,需要及时断开故障电路。
继电保护是水电厂发电机变压器保护系统中不可或缺的一部分,其作用是监测电力系统中的各种参数,当发生故障时,及时采取措施以保护设备和人员安全。
继电保护措施包括了发电机变压器的各种保护功能,如差动保护、电流保护、零序保护等,能够有效地防止电力系统的运行异常。
水电厂发电机变压器保护的重要性不言而喻,只有做好保护工作,才能确保设备的正常运行,减少故障损失。
继电保护在保护系统中的作用举足轻重,其快速、准确地判断故障类型,能够对电力系统进行有效保护。
未来发展趋势是通过引入先进的监控技术和智能化系统,提高变压器保护系统的可靠性和安全性,以适应电力系统的不断发展和变化。
【内容结束】2. 正文2.1 发电机变压器保护原理发电机变压器是水电厂中最重要的设备之一,其正常运行对于水电厂的发电效率和设备寿命至关重要。
发电机变压器的保护工作显得尤为重要。
1. 过电流保护:通过监测发电机变压器的电流大小,一旦发生短路或过载现象,及时切断电路,确保设备和系统的安全运行。
2. 绕组温度保护:监测发电机变压器绕组的温度,一旦温度超过设定值,会对设备进行保护操作,避免由于过热而造成设备损坏。
3. 短路保护:当发生短路故障时,短路保护系统会迅速检测并切断电路,防止短路故障扩大,保护设备和人员的安全。
通过以上保护原理,可以有效保护发电机变压器的安全运行,避免设备损坏和事故发生。
电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式研究
电厂的发电机变压器保护是电力系统中重要的工作,主要是为了确保设备安全运行和提高电力系统的可靠性。
本文将探讨发电机变压器的保护原理及继电保护方式。
一、保护原理
1.过流保护
发电机变压器过流保护是保护电路中最为常见的一种保护方式,其基本原理是检测电流是否超过设定值,如果超过,则说明电路中有故障发生,继电器将输出信号启动主断路器或切断故障电路。
过流保护装置的主要组成部分是电流互感器、电流比较器和继电器。
2.差动保护
4.欠压保护
二、继电保护方式
1.机械式继电保护
机械式继电保护是最早应用的一种继电保护方式,其主要机构包括触发机构、保护机构和复位机构,通过机械、电磁等方式实现继电器的操作。
机械式继电保护消除了电气型保护所存在的误动、失灵等问题,但其操作可靠性较差,检修难度较高,不利于实现自动化操作和监控。
2.静态继电保护
静态继电保护是电子技术发展后出现的一种保护方式,采用电子元件取代机械部件,大大提高了保护装置的稳定性和可靠性。
静态继电保护具有操作速度快、精度高、稳定性好、易于集成等优点。
3.数字化继电保护
数字化继电保护主要是利用数字技术、计算机技术和通信技术,实现对电力系统的保护、控制和监控。
数字化继电保护采用数字信号处理技术,能够快速、精确地检出系统故障和隐患,具有快速响应、先进性强、功能完善等优点。
总之,发电机变压器的保护是保证电厂安全稳定运行的重要工作,为了提高电厂的可靠性,必须对其进行全面的保护。
在保护方式的选择上,应根据工作环境、工作要求和保护装置的特点进行综合考虑,选择最合适的保护方式。
发电机变压器继电保护设计及整定计算发电机变压器是电力系统中常用的设备之一,其作用是将发电机的输出电压提升或降低到与输电线路或负载电压匹配的水平。
在发电机变压器运行过程中,由于各种原因可能会发生故障,如短路、过电流等,这些故障对设备的安全运行和电力系统的稳定性都会造成严重影响。
因此,为了保护发电机变压器和电力系统的安全运行,需要设计和整定相应的继电保护系统。
发电机变压器继电保护系统的设计主要包括两个方面:一是故障检测,即如何及时准确地检测到发电机变压器的故障;二是故障切除,即如何在发生故障时迅速切除故障部分,以防止故障扩大和对电力系统产生不良影响。
在故障检测方面,常用的继电保护元件有电流互感器、电压互感器、差动保护装置等。
电流互感器用于测量发电机变压器的电流,电压互感器用于测量发电机变压器的电压。
差动保护装置通过比较发电机变压器的输入和输出电流,判断是否存在故障。
此外,还可以使用温度传感器、压力传感器等监测设备,用于监测发电机变压器的温度和压力,以预防过热和过载等故障。
在故障切除方面,常用的继电保护元件有断路器、隔离开关等。
断路器主要用于切除电路中的故障,隔离开关主要用于隔离故障部分,以便修复和维护。
整定计算是指根据发电机变压器的特性和运行要求,确定继电保护元件的参数和动作特性。
整定计算的目标是使继电保护系统能够快速、准确地检测故障,并在故障发生时迅速切除故障部分,以保护设备和电力系统的安全运行。
整定计算的过程主要包括以下几个步骤:首先,根据发电机变压器的额定电流和额定电压,计算继电保护元件的额定参数,如额定电流和额定电压。
其次,根据发电机变压器的负载特性和过电流保护的动作特性,确定过电流保护的整定值。
再次,根据发电机变压器的差动保护装置的特性,确定差动保护的整定值。
最后,根据发电机变压器的绝缘水平和温升要求,确定绝缘保护的整定值。
整定计算需要考虑发电机变压器的额定参数、运行特性和保护要求等因素,具有一定的复杂性和技术难度。
发变组继电保护配置原则及特点一、保护配置原则大机组造价昂贵,发生故障将造成巨大损失。
考虑大机组总体配置时,比较强调最大限度地保证机组安全最大限度地缩小故障破坏范围,对某些异常工况采用自动处理装置。
大机组单机容量大,故障跳闸会对系统产生严重的影响,所以配置保护时着眼点不仅限于机组本身,而且要从保障整个系统安全运行综合来考虑,尽可能避免不必要的突然停机。
要求选择可靠性、灵敏性、选择性和快速性好的保护继电器,还要求在继电保护的总体配置上尽量做到完善、合理,并力求避免繁琐、复杂。
600MW发电机组的配置原则应该以能可靠地检测出发电机可能发生的故障及不正常运行状态为前提,同时,在继电保护装置部分退出运行时,应不影响机组的安全运行。
在对故障进行处理时,应保证满足机组和系统两方面的要求,因此,主保护应双重化。
关于后备保护,发电机、变压器已有双重主保护甚至已超双重化配置,本身对后备保护已不做要求,高压主母线和超高压线路主保护也都实现了双重化,并设置了开关失灵保护,因此,可只设简单的保护来作为相邻母线和线路的短路后备,对于大型机组继电保护的配置原则是:加强主保护(双重化配置),简化后备保护。
继电保护双重化配置的原则是:两套独立的CT、PT检测元件,两套独立的保护装置,两套独立的开关跳闸机构,两套独立的控制电缆,两套独立的蓄电池供电。
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91及相关反措要求,我公司发电机变压器组、厂高变、励磁变压器、03号启动变压器等主设备保护按全面双重化(即主保护和后备保护均双重化)配置。
二、保护配置特点双主双后,即双套主保护、双套后备保护、双套异常运行保护的配置方案。
其思想是将主设备(发电机或主变、厂变)的全套电量保护集成在一套装置中,主保护和后备保护共用一组CT。
配置两套完整的电气量保护,每套保护装置采用不同组CT,PT,均有独立的出口跳闸回路。
配置一套非电量保护,出口跳闸回路完全独立。
发电机变压器继电保护整定计算1.整定目标确定首先,需要明确整定的目标。
一般来说,发电机变压器继电保护的目标是保护发电机和变压器,以及其连接的电力系统免受过电流、过热、过电压和短路等故障的损害。
2.整定类型选择根据系统的需求,选择适合的继电保护类型。
常见的发电机变压器继电保护类型包括差动保护、过电流保护、过热保护、过电压保护和短路保护等。
3.整定参数计算第一步是计算差动保护的整定电流。
差动保护主要用于检测发电机和变压器的内部故障,如相间短路和回路接地故障等。
根据发电机和变压器的容量和接线方式,可以确定差动保护的整定电流。
常见的差动保护整定方法有影响值法和定时法等。
第二步是计算过电流保护的整定电流。
过电流保护主要用于检测电流超过额定值的故障,如短路和过负荷等。
根据系统的要求,可以确定过电流保护的整定电流。
第三步是计算过热保护的整定值。
过热保护用于检测发电机和变压器的温度超过额定值的故障。
根据发电机和变压器的额定容量和绕组材料的热特性,可以计算出过热保护的整定值。
第四步是计算过电压保护的整定值。
过电压保护用于检测电压超过额定值的故障,如短路和回路接地故障等。
根据系统的要求,可以确定过电压保护的整定值。
第五步是计算短路保护的整定电流。
短路保护主要用于检测电流短暂性超过额定值的故障。
根据系统的需求,可以确定短路保护的整定电流。
4.整定参数调整根据实际情况对整定参数进行调整。
一般来说,整定参数需要经过实际测试和调试才能找到最佳值。
在调整参数时,需要考虑发电机和变压器的实际运行情况和系统的故障记录。
5.整定参数验证在完成整定参数调整后,需要对整定参数进行验证。
可以通过模拟故障和实际故障测试来验证整定参数的准确性和可靠性。
引言电力系统继电保护的设计与配置是否合理会直接影响到电力系统的安全运行,所以必须合理地选择保护配置和进行正确的整定计算。
本次设计要求为200MW发电机-变压器组配置继电保护和自动装置,目的为通过本次设计,进一步加深对所学知识的理解,以及理解保护与保护之间的配合问题。
大型发电机的造价昂贵,结构复杂,一旦发生故障遭到破坏,其检修难度大,检修时间长,要造成很大的经济损失。
例:一台200MW汽轮发电机,因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化,为退磁停机一个月以上,姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失,仅电能损耗就近千万元,大机组在电力系统内占有重要地位,特别是单机容量占系统容量很大比例的情况下,大机组的突然切除,会对电力系统造成很大的扰动。
另外,大型汽轮发电机的起停特别费时、费钱,以停机7~8小时的热起动为例:200MW发电机组就得需要7小时。
因此,非必需的情况下,不要使大型发电机组频繁起动,更不要轻易紧急突然停机,这就对继电保护提出了更高的要求,所以在配置继电保护和自动装置时,要充分考虑各方面的因素,力求继电保护和自动装置准确、可靠、灵敏。
第1章继电保护的配置1.1 概述200MW发电机组造价昂贵,结构复杂,一旦发生故障,其检修难度大,时间长,将造成较大的经济损失。
因此,在考虑200MW机组继电保护的总体配置时,应最大限度地保证机组安全和缩小故障破坏范围,尽可能避免不必要的突然停机,对某些异常工况采用自动处理装置,特别要避免保护装置的误动和拒动,这样不仅要求有足够的的可靠性、灵敏性、选择性和快速性,还要求继电保护在总体配置上尽量做到完善、合理,避免繁琐、复杂。
200MW机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。
短路保护是用以反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障,为了防止保护拒动或断路器拒动,设主保护和后备保护。
异常运行保护是用以反应各种可能给机组造成危害的异常工况,不设后备保护。
为了满足电力系统稳定方面的要求,对于200MW发电机-变压器组故障要求快速切除。
为了确保正确快速切除故障,要求对200MW发电机-变压器组设置双重快速保护。
各保护装置动作后所控制的对象,依保护装置的性质、选择性要求和故障处理方式的不同而不同,对于发电机双绕组变压器,通常有以下几种处理方式:全停:停汽机、停锅炉、断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。
解列灭磁:断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器。
解列:断开高压侧断路器。
减出力:减少原动机的输出功率。
发信号:发出声光信号或光信号。
母线解列:对双母线系统,断开母线联络断路器,缩小故障波及范围。
1.2保护配置依据――《继电保护和安全自动装置技术规程》1. 对300MW及以上的汽轮发电机组,应装设双重快速保护,即装设发电机纵联差动保护、变压器纵差动保护和发电机、变压器共用纵联差动保护。
2. 发电机-变压器组:对100MW及以上的发电机,应装设保护区为100%的定子接地保护。
3. 对于定子绕组为星形联接,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。
4. 200MW及以上的发电机应装设负序过电流保护和单元件低电压起动的过电流保护,当灵敏度不满足要求时,可采用阻抗保护。
5. 对于200MW及以上汽轮发电机宜装设过电压保护。
6. 对过负荷引起的发电机定子绕组过电流,应装设定子绕组过负荷保护。
7. 发电机转子承受负序电流的能力,以I2t≤A为判据,其中I为以额定电流为基准的负序电流标么值;t为时间(s),A为常数。
对不对称负荷,非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流,应装设转子表层过负荷保护。
8. 100MW及以上A<10的发电机,应装设由定时时限和反时时限两部分组成的转子表层过负荷保护。
9. 对励磁系统故障或强励磁时间过长引起的励磁绕组过负荷,在100MW及以上,采用半导体励磁系统的发电机上,应装设励磁加回路过负荷保护,对300MW及上发电机,保护由定时限和反时限两部分组成。
10. 转子水冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机,应装设励磁回路一点接地保护,并可装设两点接地保护装置。
11. 失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机,应装设专用的失磁保护。
12. 对发电机运行的异常方式,200MW及以上汽轮发电机,宜装设逆功率保护。
13. 0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内的油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。
14. 110KV及以上中性点直接接地的电力网中,如变压器中性点直接接地运行,对外部单相接地引起的过电流,应装设零序电流保护。
15. 高压侧电压为500KV的变压器,对频率降低和电压升高引起的变压器工作磁密过高,应装设过励磁保护。
16. 对220~500KV母线,应装设能快速有选择地切除故障的母线保护,对1个半断路器,每组母线应装设两套保护。
17. 发电机-变压器组的保护,宜起动断路器失灵保护。
18. 对220~500KV的母线及变压器断路器,当非全相运行可能引起电力网其他保护越级跳闸,因而造成严重事故时,应在该断路器上装设非全相运行保护。
1.3保护配置根据保护配置依据和现场实际,综合考虑保护动作的可靠性、灵敏性、选择性和快速性,满足继电保护在总体配置上尽量做到完善、合理,避免繁琐、复杂的要求,根据短路保护、异常运行保护、发电机接地保护及其他保护的具体要求,初步确定配置下列保护(见图表):表1-1发变组短路保护的配置,与一次接线形式有很大关系。
在200MW发变组的接线中,一般考虑采用单元接线方式,我们短路保护就按照此接线方式来配置。
根据继电保护技术规程,为正确反应发变组短路故障和确保快速切除故障,配置了发电机纵、横差动保护,变压器纵差保护和发电机-变压器组纵差保护,对发电机-变压器组构成了双重快速保护。
差动保护双重化,降低了拒动的几率;设置闭锁,则降低了误动的几率。
因此,双重化加闭锁,提高了可靠性,有利于大机组的安全运行。
变压器纵差保护,可以正确反应变压器外部短路故障,为了正确、及时的反应变压器内部短路故障,选择装设瓦斯保护。
瓦斯保护分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护,分别利用开口杯和挡板式原理,反应变压器内部的故障程度,确定发出信号还是将变压器从系统中切除。
在超高压电网中,单相接地短路故障最多,在各种短路接地故障中,有80%-90%是单相接地故障,为了在某些特殊情况下,不致使电网失去保护,所以尽管相邻线路上配置了完善的近后备保护,一般还是要在变压器中性点装设零序电流保护,对相邻线路构成远后备。
大型发电机变压器组,都接在220KV及以上的母线上。
220KV及以上的线路,一般都有完备的后备保护。
同时,对于220KV及以上的母线,由于母线保护一般只有一套,而且有时不投入运行,因此,需要在发电机变压器组上装设作为相邻母线故障的后备保护,在设计中,考虑装设一套三相全阻抗保护装置。
表1-2 发电机接地保护配置依据及元件选型发电机最常见的故障之一是定子绕组的单相接地(定子绕组与铁芯间绝缘破坏)。
由于发电机中性点是不接地或经高阻接地,所以定子单相接地故障并不引起大的故障电流。
但由于大型发电机在系统中的重要地位,造价昂贵,而且结构复杂、检修困难,所以对大型发电机的定子接地电流大小和保护性能提出了严格的要求,特装设发电机定子一点接地保护,根据接地电流的大小,分别动作于信号或停机。
发电机励磁回路一点接地故障,是常见的故障形式之一,两点接地故障也时有发生。
励磁回路一点接地故障,对发电机并未造成危害,但若在相继发生第二点接地故障,则将严重威胁机组的安全,为此,装设励磁回路一点、两点接地保护,分别动作于信号或停机。
表1-3 异常运行保护配置依据及元件选型对于发电机的异常运行状态,如不能及时发现和采取相应措施,将使发电机缩短使用寿命,或酿成隐患,甚至给整个机组造成直接破坏。
因此,针对机组在实际运行中出现过的危及机组安全的各种异常运行状态,都需要采取有效的保护措施。
200MW发电机,定子和转子的材料利用率很高,其热容量和铜损的比值较小,因而热时间常数也比较小。
而且在发电机定子绕组内的热偶元件不能迅速反应发电机的负荷变化,为防止受到过负荷的损害,装设反应定子绕组平均发热状况的过负荷保护。
而发电机励磁绕组中连热偶元件都没有装设,所以必须配置励磁回路过负荷保护,以保护发电机的转子绕组。
大型变压器在正常运行时,工作磁密和饱和磁密相差不大,但当电压频率比增加时,工作磁密增加,使励磁电流增加,特别是在饱和之后,励磁电流要急剧增大,造成过励磁。
变压器的铁芯饱和之后,铁损增加,使铁芯温度升高,铁芯饱和之后还要使磁场扩散到周围的空间中去,使漏磁场增强。
靠近铁芯的绕组导线、油箱壁以及其他金属结构件,由于漏磁场而产生涡流损耗,使这些部位发热,引起高温,严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。
所以,必须装设变压器过激磁保护。
发电机在突然甩负荷时,容易产生不允许的过电压。
特别是对大机组出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现象,为此须装设过电压保护。
200MW及以上的大型发电机组,由于励磁系统环节较多,发电机低励或失磁成为常见的故障形式。
发电机低励或失磁后,将过渡到异步运行,转子出现转差,定子电流增大,定子电压下降,有功功率下降,无功功率反向并且增大;在转子回路中出现差频电流;电力系统的电压下降及某些电源支路过电流,这些变化,在一定条件下,将破坏电力系统的稳定运行,威胁发电机本身的安全。
为保证电力系统和发电机的安全,必须装设失磁保护,以便及时发现低励和失磁故障并及时采取必要的措施。
逆功率保护,用于保护汽轮机。
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,发电机变成电动机运行,要从电力系统吸收有功功率,使汽轮机尾部叶片过热,因而造成汽轮机事故。
大机组均不允许在此状态下长期运行,一般只允许运行几分钟。
为保护汽轮机,必须装设逆功率保护。
表1-4 其他保护配置依据及元件选型变压器220KV及以上高压侧的断路器,多为分相操作的断路器,常由于误操作或机械方面的原因,使三相不能同时合闸或跳闸,或在正常运行中突然一相跳闸。
这种运行工况,将在发电机中流过负序电流,对于在系统中占有重要地位的电力变压器,当220KV及以上电压侧为分相操作的断路器时,要求装设非全相运行保护。
按照远后备的原则,升压变压器高压侧断路器拒动时,应由相邻元件的后备保护切除故障,切除故障的时间长,而且可能把全部电源元件切除。
因此,大机组都应当装设断路器失灵保护,用以在断路器失灵时切除故障。
每一母线的全部连接元件装设一套公用的断路器失灵保护。
200MW发电机大部分采用水冷方式。
为防止发电机内冷水中断时,造成发电机定子线圈过热甚至烧毁定子绕组,必须装设反应发电机内冷水中断的保护。