当前位置：文档之家 › 电力系统失步保护原理及整定计算方法

电力系统失步保护原理及整定计算方法

  • 格式：doc
  • 大小：1.07 MB
  • 文档页数：10

电力系统失步保护原理及整定方法概述随着电力系统容量不断增加，大型发电厂高压母线的系统阻抗较小，一旦发生系统非稳定性振荡，其振荡中心很容易进入失步发电机变压器组内部，这将严重威胁失步的发电机和系统的安全运行，所以自20世纪90年代以来，我国大型发电机组均加装发电机失步保护，并有多种不同类型判据的失步保护。

1.失步保护的基本原理失步保护的基本原理主要是通过测量阻抗的轨迹变化情况来检测是否失步。

其主要指标有三点，一是测量阻抗轨迹为自左向右或自右向左依次穿越整定阻抗区域，穿越一次则记录为滑极次数加一；二是每穿越一个区域都大于一定延时，以区别于故障以及区分失步振荡和稳定振荡；三是滑极次数达到一定值时，则动作出口。

失步保护要求在短路故障、系统振荡、电压回路断线等情况下，保护不误动作。

国内失步保护主要采用三阻抗元件失步保护动作特性或双遮挡器失步保护动作特性。

这里仅介绍南瑞RCS985保护的三阻抗元件失步保护动作特性。

1.1国产南瑞RCS985发变组保护：失步保护反应发电机失步振荡引起的异步运行，失步保护阻抗元件计算采用发电机正序电压、正序电流，阻抗轨迹在各种故障下均能正确反映。

1.1.1保护采用三阻抗元件失步继电器动作特性, 如下图。

图1.南瑞三阻抗元件失步保护特性图第一部分是透镜特性，图中①，它把阻抗平面分成透镜内的部分I和透镜外的部分O。

第二部分是遮挡器特性，图中②，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R 。

两种特性的结合，把阻抗平面分成四个区OL 、IL 、IR 、OR ，阻抗轨迹顺序穿过四个区（OL →IL →IR →OR 或OR →IR →IL →OL ），并在每个区停留时间大于一时限，则保护判为发电机失步振荡。

每顺序穿过一次，保护的滑极计数加1，到达整定次数，保护动作。

第三部分特性是电抗线，图中③，它把动作区一分为二，电抗线以上为I 段（U ），电抗线以下为II 段（D ）。

阻抗轨迹顺序穿过四个区时位于电抗线以下，则认为振荡中心位于发变组内，位于电抗线以上，则认为振荡中心位于发变组外，两种情况下滑极次数可分别整定。

保护可动作于报警信号, 也可动作于跳闸。

失步保护可以识别的最小振荡周期为120ms 。

1.1.2失步保护逻辑框图如下：图2.南瑞失步保护逻辑图1.1.3其整定计算为：1.1.3.1三阻抗元件Z1、Z2和Z3的整定计算。

第Ⅰ象限最远点整定阻抗()S j n g S T set a e Z X X Z φ..+=第Ⅲ象限最远点整定阻抗()S S j n g d j n g d set b e Z X e Z X Z φφ.180..''-==+︒遮挡器直线阻抗元件Zab 阻抗线和R 轴的夹角S φϕ=n g n g TV N G TA N G n g I U n S n U Z ...2..3== 式中：d X '――发电机暂态电抗相对值（发电机额定值为基准值）；T X ――主变压器电抗相对值（发电机额定值为基准值）；S X ――最小方式时系统电抗相对值（发电机额定值为基准值）；S φ――系统阻抗角（一般为80－85°），取90°；n g Z .――发电机额定二次阻抗有名值（Ω）；N G U .――发电机额定电压（kV ）；N G S .――发电机额定视在功率（MV A ）；TA n ――发电机电流互感器变比；VA n ――发电机电压互感器变比；n g U .――发电机额定二次电压（V ）；n g I .――发电机额定二次电流（A ）；1.1.3.2电抗线Zc 的动作阻抗整定值Zc.set 计算。

一般取T set c X Z 9.0.=1.1.3.3透镜内角δset 整定计算。

透镜内角δset 越小，透镜越大，保护计时越准确，但必须保护发电机组正常运行时的最小负荷阻抗ZL.min 位于透镜之外，以保证保护动作选择性要求。

为此选择透镜宽度min .3.11L r R Z ≤，透镜内角整定值δset 为 dT S L set b set a r set X X X R arctg Z Z Z arctg'54.1218022180min ...++-︒=--︒=δ n L R ϕcos min .= 式中：m in .L R ――最小负荷阻抗相对值；n ϕcos ――发电机额定功率因数。

1.1.3.4跳闸允许电流的整定计算。

n g al off ～I ..I )54(=1.1.3.5滑极次数整定计算。

振荡中心在区外时，滑极次数可整定2～15次（一般整定5次），动作于信号。

振荡中心在区内时，滑极次数根据发电机实际能够承受的失步滑极次数整定（一般为2～3次），我国在整定中一般取1～2。

1.2奥地利ELIN的ME311失步保护ME311失步保护所取为一个偏移阻抗圆，并在以Z S、X T和X’d合成的综合阻抗上以δ内角取得一组平行于综合阻抗的遮挡器。

1.2.1奥地利ELIN的ME311失步保护原理图图3.ELIN失步保护特性图ME311失步保护取以X轴（2X T－3X’d）为直径的一个偏移阻抗圆，并根据－X’d和XT＋ZS所形成的综合阻抗，取内角为δ的两条平行于综合阻抗的直线为一组遮挡器，从而取得三个阻抗区域。

当测量阻抗依次穿越R1右→R1→（R1－R2）→R2→R2左这五个区域并满足停留时间设置要求时，被认为是一次有效的滑极次数计数。

计数达到整定值，保护动作出口于信号或跳闸。

1.2.2ME311失步保护逻辑图图4.ELIN 失步保护逻辑图1.2.3ME311失步保护的整定1.2.3.1阻抗折算TV N G TA N G n S n U F .2.F Z Z ⨯=sec经折算后，综合二次阻抗值为sec .sec .sec .'d T S X X Z Z ++=1.2.3.2遮挡器R1及R2的整定考虑到综合阻抗的阻抗角一般接近于90°，因此采用以下近似算法))sin(arg()2180tan(2))tan(arg('1Z ZZ X R d δ-︒⋅+=))sin(arg()2180tan(2221Z ZR R δ-︒⋅⋅=- 1.2.3.3偏移阻抗圆的整定 圆心22'3T d cent X X X -⋅-= 直径T d D X X X ⋅+⋅=2'31.2.3.4滑极次数的整定同国内，取2。

1.2.3.5时间整定t1――R1－R2间滑行最短时间，取0.1秒；T1――R1－R1（全周）的滑行最长时间，取3秒；t2――第二次滑极时R1－R2间滑行最短时间，取0.1秒；T2――第二次滑极时R1－R1（全周）的滑行最长时间，取2秒；T3――锁定时间，即最大启动时间，取5秒；1.2.3.6其它整定最大负序允许值：10%电流联锁：I ＝1.2IN一种情况是，电流联锁应使保护在电流过高时动作，另一种情况是电流联锁应使保护在任何滑行轨迹上动作，在此时应置0A 。

跳闸延时：delayed保护在阻抗圆内不出口，待振荡轨迹滑出圆时出口。

方向：direction1/direction2，指加速或减速失步。

矢量方向：Left/Right ，指在发电机方向或电动机方向。

1.3GE 公司G60发电机保护1.3.1这里仅介绍GE 公司的G60发电机失步保护的圆形特性，该保护特性和国内的三阻抗元件失步保护有些类似，由发电机、主变和系统阻抗形成一个综合阻抗，并以此阻抗按不同的阻抗圆限制角在两边形成外环、中环、内环三组圆弧，本保护以正序阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段的长短，来区分系统短路与振荡，以阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段和穿越中圆和外圆的时间段的长短来区分失步振荡与稳定振荡。

图5.GE 失步保护特性图1.3.2 GE 公司G60发电机失步保护的整定1.3.2.1、功率振荡正向阻抗及阻抗角该定值适用于全部三个阻抗特性，正向阻抗应大于变压器和系统的正序阻抗之和。

FWD REACH=()PTCT S T n n X X + 式中：S X －系统最大运行方式下的最小系统阻抗。

阻抗角选为75°。

1.3.2.2、功率振荡反向阻抗及阻抗角该定值适用于全部三个阻抗特性，反向阻抗应大于发电机的正序阻抗。

发电机二次基准阻抗 ()()()v a SEC B SEC B SEC B n n S U Z ⨯=2 REV REACH=PT CT d n n X ⋅' 阻抗角选为75°。

1.3.3.3、阻抗圆限制角设P 为最大负荷点，则va N N n n S U OP ⨯=2 外圆限制角（OUTER LIMIT ANGLE ）：在最大负荷条件下对应的限制角，外圆限制角应留有20°的安全裕量。

OUTER LIMIT ANGLE=130°中圆限制角（MIDDLE LIMIT ANGLE ）：按照说明书推荐值，应接近外圆限制角和内圆限制角的平均值。

MIDDLE LIMIT ANGLE =()︒=︒+︒90250130内圆限制角（INNER LIMIT ANGLE ）：动稳极限角（由系统调度部门给出，一般为120°~140°），取INNER LIMIT ANGLE=︒=︒-︒501301801.3.3.4、功率振荡动作时间 计算公式：()12360min δδ-︒=T t op 1δ、2δ代表外圆、中圆、内圆的限制角。

m in T 为系统最小振荡周期，由调度部门给出，取0.4S 。

动作延时1——应小于在最快的功率振荡时，阻抗轨迹在外圆和中圆之间所需的时间。

()S t op 044.0901303604.0=-⨯= ，取PICKUP DELAY1=0.04S 动作延时2——应小于在最快的功率振荡时，阻抗轨迹在中圆和内圆之间所需的时间。

()S t op 044.050903604.0=-⨯= ，取PICKUP DELAY2=0.04S 动作延时3——失步保护在跳闸前，阻抗轨迹需在内圆之间花费时间。

它为失步保护发出跳闸命令提供了额外的安全度。

取PICKUP DELAY3=0.04S动作延时4——用于延时跳闸方式。

失步保护在跳闸前，阻抗轨迹在内圆以外、外圆以内所花费时间，需考虑可能的最快功率振荡。

()S t op 089.0501303604.0=-⨯= ，取PICKUP DELAY4=0.06S 复位时间——阻抗轨迹离开外圆后，振荡闭锁的复归时间。

取出厂设置值RESET DELAY 1=0.05S自保持时间——对短时跳闸信号的扩展。

取出厂设置值SEAL-IN DELAY 1=0.4S1.4其它失步保护原理图1.4.1ABB 失步保护特性曲线见图6，与南瑞RCS985保护比较相似。

合集下载

发电机失步保护介绍

发电机失步保护介绍

发电机失步保护介绍1 概述当发电机正常运行时，发电机与电力系统的电动势以同样的工频角频率旋转，之间的相位差维持不变，发电机处于同步稳定运行状态。

如果受到某种干扰，发电机与系统之间的电动势以不同的角频率旋转，线路两侧电动势相位差不断变化，此时称作发电机失步。

发电机失步后，两侧电动势之间的夹角δ在0°到360°间不断变化。

发电机机端电压与电流也呈周期性变化，因此需要对失步时的机端测量阻抗进行分析。

2 发电机失步时电气量变化分析2.1 发电机失步时电压、电流变化以发电机带无穷大系统为例，发电机电势为Eg ，系统侧电势为Es ，各回路等值阻抗如图1中所示。

ss U E ∙∙=∙∙∙图1 发电机带无穷大系统如图1中所示，发电机失步前，保护安装处为送电端，gE 超前S E ，假设两侧电动势幅值相等，则δj gs e E E -= ，夹角δ由线路传输的有功功率决定。

此时发电机机端电流为：∑-∑-=-=Z e E Z E E I j gsg )1(δ （1） 发电机机端电压为：gg Z I E U -= （2） 绘制出发电机带无穷大系统时对应的相量图，如图2所示。

事实上，将式（1）带入式（2），则有∑--=Z Z E E E U g sg g )( 可以看出，如果系统中各元件的阻抗角都相同的话，系统中各点的电压相量的端点都落在图2中)(sg E E -的相量上。

由（1）式知，当δ=180°时，∑=Z E I g2，此时线路中电流最大，电流在阻抗g Z 上产生的压降最大，此时发电机机端电压最低。

发电机失步时，系统中电压最低的一点C ，称作振荡中心。

可在图2中作垂直于)(sg E E -的相量c U ，此点电压最低，即为振荡中心。

s图2 发电机带无穷大系统的相量图2.2 发电机失步时的机端测量阻抗当发电机失步时，保护安装处的电压与电流幅值与相位都将随着两侧电动势夹角δ的变化而变化。

因此，反映电压和电流比值的阻抗继电器的测量阻抗幅值和相位也将随δ而变化。

继电保护及整定计算方法

继电保护及整定计算方法

继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统传输过程中保障电力设备安全应用的一种保护措施。

继电保护主要通过对突发故障的感知、检测、诊断及排除，从而对电力系统中的电气设备进行准确保护和控制，从而确保所有电力设备的运行安全。

本文将介绍继电保护和整定计算方法的相关细节。

1. 继电保护原理继电保护系统建立在电力设备的操作特性上，根据电力设备不同操作特性设计继电保护系统以应对各种故障，成为相对稳定且不容易损坏的电力设备保障手段。

继电保护系统主要是通过测量电力系统中的各种电气参数，并且与电力设备的运行范围进行比较，从而判断当前是否有故障发生。

继电保护系统主要分为保护信号的处理单元和保护的执行单元两部分。

根据这种分类，继电保护系统可以分为电流保护、电压保护、差动保护、距离保护、频率保护、过流保护和地面保护等。

•电流保护：多数情况下，电流是保护的核心，它是各种继电保护类型的出发点。

•电压保护：用于检测电网电压是否越限和接地电流等。

•差动保护：检测电路的两端电流的差物与预设保护范围是否一致。

•距离保护：相邻的设备配置保护元件，监视电路的传输时间，以确定距离和使用保护区间。

•过流保护：检测电流是否太高，从而保护相应的电气设备。

•地面保护：用于检测电气设备中是否有接地异常。

3.1.保护整定要求在保护整定的过程中，应该满足以下两个方面的要求：•传输线路保护方案应该能够保证某一部分线路出现故障，时应能快速响应。

•在出现故障时，整个线路上的保护应该在最短的时间内响应，防止次生故障的产生。

3.2.差动保护自校准系数的计算以三相、单相接地情况为例，对于差动保护自校准系数的计算，有如下步骤：•计算差动保护的折算阻抗；•对保护器件进行统一的符号约定，确定不同功能装置的符号；•计算保护范围，并根据保护方案设计出相应的保护装置；•按照保护范围，由保护器件产生的电流和从中短路放电器产生的电流组成短路电流；•通过短路极值电流，计算出保护器件静态含量系数；•生成保护器件的校准系数表。

失磁保护整定计算实例

失磁保护整定计算实例

一、发电机失磁保护1、失磁整定原则（1）火电机组失磁保护采用异步阻抗，水电机组采用静稳圆阻抗；（2）水电机组应有纯阻抗判据出口逻辑；（3）若采用电压辅助判据，应采用机端电压判据；（4）不得采用转子电压直接出口逻辑；转子电压判据只能作为辅助判据。

2、相关参数最大运行方式下的系统阻抗（最小运行方式下的系统阻抗（主变阻抗（发电机同步电抗（）发电机暂态电抗不饱和值（）其他：额定空载励磁电压：168V。

3、发电机失磁保护的判据(1)定子判据（异步边界圆）式中:、——分别为发电机暂态电抗和同步电抗标幺值，取不饱和值；、——为发电机额定电压和额定视在功率；、为机端电流互感器TA变比和电压互感器TV变比。

（2）无功反向判据按发电机正常运行允许的进相无功整定。

式中:——可靠系数，取1.1；——发电机正常运行允许的进相无功，取。

（3）转子低电压判据A、转子低电压定值式中:——可靠系数，取0.7；——发电机额定空载励磁电压，为168V，尽量采用实测值。

B、转子低电压判据系数得：＝0.8×（1.7826+0.1318+0.0604）＝1.58式中:——可靠系数，取0.8。

（4）机端低电压判据本判据取发电机机端电压，按不破坏厂用电安全和躲过强励起动电压条件整定。

＝0.87×100＝87（V）以发电机失磁时的机端电压进行校验发电机带额定有功失磁时的机端电压：=(1-5%)-11.2%=0.838式中：——系统等值电势标么值，为1；——系统电压损失，大容量系统<5%，取5%；——主变高压侧分接头处于额定分接头位置时，；——发电机失磁时主变上的电压降，可估算为则失磁时的机端电压此时发电机失磁已危及到厂用电的安全。

（6）减出力判据按发电机失磁时允许的异步功率整定。

取（7）失磁保护异步阻抗圆校验以下均按标量进行计算。

＝2.18；＝30.3等有功圆半径：=10 异步边界圆半径：两圆的圆心距：L1＝＝21.9两圆的半径和：L2＝+＝14.06+10＝24.06由于L1<L2，失磁后机端测量阻抗将落在异步圆内，因此失磁保护能可靠动作。

10kv线路保护整定计算公式汇总

10kv线路保护整定计算公式汇总

10kv线路保护整定计算公式汇总继电保护整定计算公式汇编为进一步规范供电系统继电保护整定计算工作，提高保护的可靠性快速性、灵敏性，为此，将常用的继电保护整定计算公式汇编如下，仅供参考。

有不当之处希指正：一、电力变压器的保护：1、瓦斯保护：作为变压器内部故障（相间、匝间短路）的主保护，根据规定，800KVA以上的油浸变压器，均应装设瓦斯保护。

（1）重瓦斯动作流速：0.7～1.0m/s。

（2）轻瓦斯动作容积：S b＜1000KVA：200±10%cm3；S b在1000～15000KVA：250±10%cm3；S b在15000～100000KV A：300±10%cm3；S b＞100000KV A：350±10%cm3。

2、差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。

包括平衡线圈I、II及差动线圈。

3、电流速断保护整定计算公式：（1）动作电流：Idz=Kk×I(3)dmax212 继电器动作电流：ui d jx K dzj K K I K K I =2max )3(其中：K k —可靠系数，DL 型取1.2，GL 型取1.4K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3I (3)dmax2—变压器二次最大三相短路电流K i —电流互感器变比K u —变压器的变比一般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为：i e jx K dzj K I K K I 1??=其中：K k —可靠系数，取3～6。

K jx —接线系数，接相上为1，相差上为√3I 1e —变压器一次侧额定电流K i —电流互感器变比（2）速断保护灵敏系数校验：3 21min )2(??=i dzj d l K I I K其中：I (2)dmin1—变压器一次最小两相短路电流I dzj —速断保护动作电流值K i —电流互感器变比4、过电流保护整定计算公式：（1）继电器动作电流：i f ejx K dzj K K I K K I =1其中：K k —可靠系数，取2～3（井下变压器取2）。