发变组保护整定计算算例..

发变组保护整定计算算例
整定计算依据：
1、《DL/T 684-1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，以下简称《导则》
2、《GB/T 15544-1995 三相交流系统短路电流计算》
3、《大型发电机组继电保护整定计算与运行技术》高春如著
4、《RCS-985发电机变压器成套保护装置技术说明书》，以下简称：《说明书》
5、《厂用电系统设计》梁世康许光一著
第一章技术数据及短路电流计算
1.1发电机电气参数
1.2主变压器参数
1.3厂变参数
1.4励磁机参数
1.5系统阻抗（2011年7月16日，宁夏中调保护处提供系统参数,不含#1、#2、#3机）
计入#1、#3机组阻抗最大运行方式下归算至220kV 阻抗为0.00718，最小方式下系统阻抗为0.0174 1.6各电压等级基准值
1.7阻抗参数计算 1.7.1发电机阻抗
Xd=233.5%×
7.366100
=0.6368 Xd ′=24.5%×7.366100
=0.0668
Xd ″=15.7%×7.366100
=0.0428
X2=20.9%×7
.366100
=0.057
1.7.2主变阻抗
XT=XT0=14.02%×360
100
=0.0389 1.7.3厂高变阻抗 X T1-2′=15.5%×
40
100
=0.3875 计算用短路阻抗图，如图1-1
图1-1 #2发变组等值阻抗图
1.8短路电流计算
1.8.1最小运行方式下短路电流计算 1）d1点发生三相短路时，短路电流
发电机G 流过的短路电流(归算至220kV 侧，IB=238.6A)： I (3)dmin=
"1Xd XT +×IB=0428
.00389.01
+×238.6=12.24×238.6=2920.5A
换算为18kV 侧(归算至18kV 侧，IB=3207.6A )短路电流为I (3)dmin=12.24×3207.6=39261A
I (2)dmin=0.866× I (3)dmin=0.866×2920.5A=2529.2A
换算为18kV 侧短路电流为I (2)dmin=0.866×12.24×3207.6=34000A 系统流向故障点短路电流
I (3)dmin=
(min)
11
Xs ×IB=0174.01×238.6=13713A
2）d2点发生三相短路时，短路电流
发电机G 流过的短路电流(归算至18kV 侧，IB=3207.6A )： I (3)dmin=
"
1Xd ×IB=0428.01
×3207.6=23.4×3207.6=75057.8A
系统流向故障点短路电流（归算至220kV 侧电流） I (3)dmin=
XT
Xs +(min)11
×IB=
0389
.00174.01
+×238.6=17.76×
238.6=4237.5A
3）d3点发生三相短路时，短路电流 (归算至6kV 侧，IB=9165A)：
∑X =(Xs1.min+XT)//XG+Xt=(0.0174+0.0389)//0.0428+0.3875=0.0563//0.0428+0.3875=0.0
243+0.3875=0.4118
I (3)dmin=
∑
X 1×IB=4118.01×9165=22.3KA
I (2)dmin=0.866 ×I (3)dmin=0.866×22.3=19.31KA 1.8.2最大运行方式下短路电流计算 1）d1点发生三相短路时，短路电流
发电机G 流过的短路电流(归算至220kV 侧,IB=238.6A)： I (3)dmax=
"1Xd XT +×IB=0428
.00389.01+×238.6=12.24×238.6=2920.5A
系统流向故障点短路电流 I (3)dmax=
(max)
11
Xs ×IB=00718.01×238.6=33231A
2）d2点发生三相短路时，短路电流
发电机G 流过的短路电流(归算至18kV 侧,IB=3207.6A )： I (3)dmax=
"
1Xd ×IB=0428.01
×3207.6=23.36×3207.6=74930A
系统流向故障点短路电流（归算至220kV 侧电流） I (3)dmax=
XT
Xs +(max)11
×IB=
0389
.000718.01
+×238.6=21.7×
238.6=5177.6A
3）d3点发生三相短路时，短路电流 (归算至6kV 侧，IB=9165A)：
∑X =(Xs1.max+XT)//XG+Xt=(0.00718+0.0389)//0.0428+0.3875=0.0461//0.0389+0.3875=0.
021+0.3875=0.4085
I (3)dmax=
∑
X 1×IB=4085.01×9165=22.4KA
第二章
整定计算
(一)
主变差动保护
1）差动电流启动值Icdqd 整定
根据《说明书》按躲过正常运行时主变带额定负载时最大不平衡电流整定 I cdqd =K rel ×（Ker+△U+△m ）Ib 2n =0.11 Ib 2n
K rel 为可靠系数，取1.3～1.5，Ib 2n 为主变二次额定电流，△U 为调压引起的误差，取0，△m 为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05。

Ker 为电流互感器比误差（10P 型取0.03×2,5P 和TP 型取0.01×2）
由于我公司主变高低压侧供主变差动保护使用的电流互感器不是TPY 型，并且暂态特性不可能相一致，所以按《大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术》要求，取(0.5～0.7)Ib 2n ,我公司最终取0.5 Ib 2n 。

2）最小制动系数 K rel1
根据《说明书》要求，K rel1= K er =0.1, K er 为互感器比误差系数，最大取0.1。

根据《大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术》建议，K rel1取0.1，我公司取0.1.
3）最大制动系数K rel2
根据《说明书》和《大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术》建议K rel2取0.7。

4）差动速断保护定值I cdsd
差动速断保护定值I cdsd 作为比率制动纵差保护的补充部分，应躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流，根据《大型发电机变压器组继电保护整定计算与运行技术》介绍360～370MW 主变一般按经验取差动速断动作电流为(3～4)Ib 2n ，根据《说明书》建议取(4～6)Ib 2n ，我公司取4 If 2n 。

灵敏度校验
最小运行方式时变压器区内短路时的短路电流:在发变组并入系统前主变高
压侧短路电流：
d1点发生三相短路时，短路电流
发电机G 流过的短路电流(归算至220kV 侧，IB=238.6A)： I (3)dmin=
"1Xd XT +×IB=0428
.00389.01
+×238.6=12.24×238.6=2920.5A
换算为18kV 侧(归算至18kV 侧，IB=3207.6A )短路电流为I (3)dmin=12.24×3207.6=39261A
I (2)dmin=0.866× I (3)dmin=0.866×39261A=34000A=2.94 Ie (Ie=360/(1.732×18)=11547A )
式中：Xd 〃——发电机次暂态电抗 X T ——变压器电抗百分比
制动电流： I r =(｜I 1｜+｜I 2｜+｜I 3｜)/2= I (2)dmin/2=1.47 Ie 差动电流： I d =｜I 1+I 2+I 3｜= I (2)dmin=2.94 Ie
差动保护动作电流： I dz = Icdqd+ K rel1 (I r -I g )= 0.5Ie + 0.1×(1.47 Ie - Ie )=0.547 Ie
灵敏度：Klm= I (2)dmin / I dz =2.94 Ie /0.547 Ie =5.37＞2 满足灵敏度要求
灵敏系数太高，适当增大K rel1至0.2、0.3
差动保护动作电流： I dz = Icdqd+ K rel1 (I r -I g )= 0.5Ie + 0.2×(1.47 Ie - Ie )=0.594Ie （K rel1为0.2）
差动保护动作电流： I dz = Icdqd+ K rel1 (I r -I g )= 0.5Ie + 0.3×(1.47 Ie - Ie )=0.641Ie （K rel1为0.3）
灵敏度：Klm= I (2)dmin / I dz =2.94 Ie /0.594 Ie =4.95＞2 满足灵敏度要求（K rel1为0.2）
灵敏度：Klm= I (2)dmin / I dz =2.94 Ie /0.641 Ie =4.59＞2 满足灵敏度要求（K rel1为0.3）
最终取K rel1为0.3
差动速断保护灵敏度计算：Klm=qu
op Id nct Ik ..min
.)2(⨯=9.8584866.013713⨯⨯=3.45＞1.2。

min .)2(Ik 为发变组并入系统后出口两相短路，系统提供的最小短路电流。

(二)
发电机过励磁保护
我公司发电机过励磁保护采用定时限保护，根据上海电机厂提供的我公司发电机过励磁能力要求，U ﹡/f ﹡=1.05,可长期运行，U ﹡/f ﹡=1.25,延时2S 解列灭磁，《宁夏电网并网发电厂涉网保护及安全自动装置运行监督管理规定》要求，过励磁保护跳闸定值U/F 不低于1.20倍、动作时限不低于3秒。

我公司取过励磁保护Ⅰ段定值V/F=1.05，延时10S 发信号，过励磁保护Ⅱ段V/F=1.25，延时2S 跳闸；反时限过励磁保护退出。

我公司励磁调节器V/HZ 限制保护为1.05倍V/HZ 限制动作，频率低于45HZ 时逆变，所以发电机过励磁保护与V/HZ 限制能配合。

(三) 发电机失磁保护 1) 设备参数
CT 变比：15000/5 发电机PT 变比：
318kV /3
100/3100
220kV 母线PT 变比：
3220kV /3
100
/100 发电机额定二次基准阻抗为：Zgn=Sgn Ugn 2
×TV TA n n =366.7182×1803000Ω=14.73Ω
2) 阻抗定值Xa ：
根据导则说明，按照发电机暂态电抗整定
Xa=-0.5× Xd'× Zgn =-0.5×0.278×14.73Ω=-2.05Ω
3) 阻抗定值Xb ：
Xb=-（0.5× Xd'+Xd ）× Zgn =-(0.5×0.278＋2.335)×14.73=-2.47×14.73Ω=-36.4Ω
4) 转子低电压定值: 按照发电机（0.2～0.5）倍空载励磁电压整定，整定取0.5
倍空载励磁电压
U fd.op = Krel ×U fd0=0.5×144=72V 5) 转子空载电压定值：144V 6) 转子低电压判据系数定值：
按照《RCS-985发电机变压器成套保护装置技术使用说明书》的整定方法，
转子低电压判据系数定值的整定计算公式为：Kxs= Krel （Xd+Xs ），Krel 为可靠系数，取0.7～0.85；Xd 为发电机同步电抗标幺值，Xs 为系统联系电抗标幺值，为保证变励磁判据可靠动作，Krel 取最大值0.85，系统联系电抗取常见运行方式（最大运行方式），系统联系电抗还包括#2主变阻抗，因此，转子低电压判据系数定值的整定计算式为：
Kxs= Krel （Xd+Xs ）=0.85×（2.335+0.1402×366.7/360+0.0066×366.7/100）=0.85×(2.335＋0.143＋0.024)=0.85×2.5=2.13 7) 高压侧低电压定值：
按照调度部门的要求，当失磁保护“采用升压变高压侧母线电压时，其低电压判据不低于95％额定电压”，及考虑到失磁时系统电压可能降低情况，将高压侧低电压整定为98V 8) 延时整定：
根据经验，失磁保护Ⅱ段动作于全停，动作延时取0.5S ，失磁保护Ⅲ段动作于励磁切换和切厂用，动作延时取1.0S
9) 阻抗圆选择：因我公司与系统联系紧密，因此选择异步阻抗圆 10) 低电压判据选择：母线电压
(四) 失步保护（三元件失步继电器动作特性） 1) 设备参数
CT 变比：15000/5 发电机PT 变比：
318kV /3
100/3100
220kV 母线PT 变比：
3220kV /3
100
/100 发电机额定二次基准阻抗为：Zgn=Sgn Ugn 2
×TV TA n n =366.7182×1803000Ω=14.73Ω
2) 阻抗定值ZA ：
根据《导则》和《说明书》整定，按照系统联系电抗整定，系统联系电抗包括主变电抗，最小运行方式下的系统电抗。

Za=（Xs+ XT ） × Zgn =（0.1402×366.7/360+0.0174×366.7/100）×14.73Ω=0.21×14.73=3.1Ω
3) 阻抗定值ZB ：
根据《导则》和《说明书》整定，按照发电机暂态电抗整定 Zb= -Xd'× Zgn =-0.278×14.73Ω=-4.1Ω 4) 电抗线Zc ：
根据说明书说明，一般按照主变压器阻抗的0.9倍整定
Zc= 0.9×XT × Zgn=0.9×0.1402×366.7/360×14.73Ω=1.89Ω 5) 灵敏角φ:
根据《导则》、《说明书》整定，φ=80～85°，因系统阻抗主要以电抗为主，因此整定为85° 6) 透镜内角α：
根据《导则》整定时，无法确定发电机最小负荷阻抗R Lmax ，参照《说明书》建议，整定为120° 7) 区外滑极数整定：
根据《说明书》建议，一般可整定为2～15次，为保证在发生区外失步振荡时及时提醒运行人员注意振荡发生，整定为5次。

8) 区内滑极数整定：
根据《说明书》建议，一般可整定为1～2次，为保证在失步保护可靠动作，整定为2次。

9) 跳闸允许电流：
按照断路器的额定遮断容量整定：8202开关的额定遮断容量为50kA ，因断路器的允许遮断电流为变压器额定遮断电流的70%，考虑足够的裕度，按照0.5倍的允许遮断电流整定 Iop=0.5×35000/240=72.9A 。

但是为尽量避免在较大遮断电流下断开发电机出口开关。

为尽量避免在较大遮断电流下断开发电机出口开关。

振荡中心位于发变组内部时，同时两侧电动势相角差达180°，最大振荡电流Iosc.max=
0248
.0273.014.02++⨯It
=4.6It=3950A 由于断路器遮断电流远大
于最大振荡电流，所以取4-5倍变压器高压侧额定电流作为失步保护跳闸允许电流：Ioff.al=5It.n=5×858.9=4294.5A
Ioff.al (2)=4294.5÷240=17.9A
(五) 厂变B 分支过流保护（CT 变比3000/5）
1) 过电流动作值：
按最小运行方式下6kV 母线短路有2的灵敏系数整定
d3点发生三相短路时，短路电流 (归算至6kV 侧，IB=9165A)：
∑X =(Xs1.min+XT)//XG+Xt=(0.0174+0.0389)//0.0428+0.3875=0.0563//0.0428+0.3875=0.0243+0.3875=0.4118
I (3)dmin=∑
X 1×IB=4118.01×9165=22.3KA I (2)dmin=0.866 ×I (3)dmin=0.866×22.3=19.31KA
Idz.bh = I (2)dmin/(n TA ×Klm ) =19.31KA/(600×2) =16.1A
按躲过分支上需自起动的电动机最大启动电流之和来整定
Idz.bh=Kk ×Ist.Σ
Ist.Σ= IB/｛X Σ+ SB /（Kqd ×Sd Σ）｝
Kk 为可靠系数，取1.2
X Σ为系统归算至6kV 母线等值阻抗，为0.4085(最大方式)
d3点发生三相短路时
∑X =(Xs1.max+XT)//XG+Xt=(0.00718+0.0389)//0.0428+0.3875=0.0461//0.0389+0.3875=0.021+0.3875=0.4085
归算至6kV 侧，IB=9165A
SB 为100MW
Sd Σ 需要自起动的全部电动机容量,6kVA 段统计全部电动机共计功率14992KW ，按照额定容量20MVA 考虑。

Kqd 电动机启动时电流倍数，一般取5
Ist.Σ= Ist.Σ= IB/｛X Σ+ SB /（Kqd ×Sd Σ）｝= 9165/｛0.4085+ 100 /（5×20）｝=6506
Idz=1.2×6506=7808A
CT 变比3000/5
A 分支过流保护二次动作值为：Idz.bh= 7808/600=13A
灵敏系数Klm= I (2)dmin/ Idz.bh =19.31/7.808=2.47>1.3
2)过流保护延时，按与脱硫II段过流保护延时配合，取0.4+0.4=0.8S
3)最终取Idz.bh= 7808/600=13A。