200mw发电机变压器组继电保护设计

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