发电机变压器组保护整定

1、原始资料

某发电厂要扩建一个新厂，安装两台发电机变压器组，主接线如图(a)所示。 已知参数如下：

（1）发电机 e P =200MW ，cos ϕ=0.85，e U ==15.75kV ，195%d x =，'

24%d

x =，''

14.5%d x =；变压器e S =240MV A ，d U =0.105，接线Y ∆-11，分接头

1212 2.5%15.75kV ±⨯，分级绝缘。

（2）相间短路后备保护范围末端两相短路时，流经发电机的最小短路电流为14900A 。

（3）110kV 母线上出线后备保护动作时间为6s 。出线的零序后备保护最大动作电流为3250A ，最大动作时间为5s 。在最大运行方式下，出线的零序后备保护范围末端接地短路时流经变压器的零序电流为620A ，故障线路上的零序电流为903A 。在最小运行方式下，出线末端金属接地短路时，流经变压器的最小零序电流为1100A 。

（3）保护设计所需的最大三相短路电流的计算结果如图(b)、(c)所示。它们是归算到115kV 的安数(括号内为最小三相短路电流值)。

（a ）主接线图

(b)110kV母线短路时，短路电流分布图：

(c)15．75kV母线短路时，短路电流分布图

2、设计内容

⑴、发电机变压器组的保护方式

发电机变压器组的容量为200MW，发电机与变压器之间无短路器，因此，除发电机变压器组需装设公用纵差动保护外，发电机、变压器均装设单独的纵差动保护。按照保护安装设规程，需安装的保护如下：

①、发电机变压器组：纵差动保护

②、发电机：a、纵差动保护

b、定子接地保护（零序电压保护）

c、定子绕组匝间短路保护

d、定子绕组过电压保护

e、相间短路的后备保护（负序过电流保护+低电压起动保护）

f 、定子绕组过负荷保护（定时限+反时限）

g 、逆功率保护

h 、失磁保护 ③、变压器：a 、纵差动保护 b 、瓦斯保护 c 、单相接地保护 d 、过负荷保护 e 、相间短路的后备保护

⑵、保护整定计算

Ⅰ、发电机

①、发电机纵差动保护（BCH-2高灵敏度接线） 发电机额定电流：

3

18625.21N I A ==

为统一测量仪器的规格，电流、电压互感器的二次侧电流、电压分别取5A 、100V 。因此，电流、电压互感器的变比分别为：

15.75/0.1157.5Y n ==

n 10000/52000L ==

互感器二次侧电流:

228625.21

4.312000

N N

L I I A n === a 、平衡线圈的P W 的选择

按二次回路断线时非段线相保护不动作选择

260

12.661.3 4.31

P k N AW W K I =

==⨯ 可取P W =12

b 、差动线圈C W 的选择

按一相断线时断线不动作的条件选择

()2k N C P K I W W AW -≤

22225.31C P k N k N

AW AW

W W K I K I ≤+==

取C W =25 c 、动作电流

60 2.425

dz C AW I A W ≥==

取=2.5dz I A d 、灵敏度校验

(

)2max

1158523215.7510.772000 2.5

k l L dz I K n I ⨯

===⨯﹥2

e 、断线监视器CJJ 整定

20.20.2 4.310.862cdz N I I A ==⨯=

②、定子接地保护（零序电压保护）

发电机变压器组的高压侧为中性点非直接接地系统而发电机电压网络的中性点不接地或经消弧线圈接地时，一般在发电机电压侧装设零序电压保护并作用于信号，其动作值应满足

dz.j bp U U >

不平衡电压bp U 是由电压互感器的误差和三次谐波电压而引起的，通常bp

U 可达10～15V ，所以取零序电压保护的动作电压dz.j 15V U =。 ③、定子绕组匝间短路保护（横差动保护） 横差动电流互感器变比计算

118625.21

0.250.25431.2655

N L I n ≈=⨯=

取1L n =500。 动作电流

()

()118625.210.20.30.20.3 3.45 5.18500

N d op I I A n ==⨯=g ::: 取d op I g =5A

④、定子绕组过电压保护 动作整定值：

rel 157501.3130157.5

G N dz gy

Y U U K V

n ==⨯=g g

动作时间：

0.5dz gy t s =g

④、低电压起动保护

电流继电器动作电流按躲过额定电流整定：

2 1.2 4.31 6.0850.85

b dz dy N h K I I A K =

=⨯=g 电压继电器动作电压按躲过最低允许运行电压整定：

0.90.91575065.2171.2 1.15157.5

N dz dy b i Y U U V K K n ⨯=

==⨯⨯g

灵敏度按变压器高压侧母线三相短路的最小短路电流校验：

115

476315.75 2.8586.0852000lm I

K ⨯

=

=⨯g ﹥1.5 变压器母线短路，保护安装处最大剩余电压：

115

1.38476315.7541.5632000

sy U V ⨯⨯

=

=

电压灵敏度：

65.217

1.56941.563

dz dy lm U sy

U K U =

=

=g g

保护整定时间比110KV 母线出线后备保护多一个t ∆

60.5 6.5zd dy t s =+=g

⑤、负序过电流保护

动作电流按发电机转子发热条件整定：

2 4.31 1.113dz gl N I A =

==g

灵敏度校验：

min 3.865dz lm dz gl

I K I =

==g g 动作整定时间：

6.50.57dz gl t s =+=g

⑥、定子绕组过负荷保护

a 、 定时限 动作电流整定：

2 4.31

1.05 4.7640.95

N zd gf d rel

re I I K A K ==⨯=g g