发电机组继电自动保护装置整定计算书

发电机组继电自动保护装置整定计算书第一章绪论第一节继电保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。

为完成继电保护的基本任务，对于动作于断路器跳闸的继电保护装置，必须满足以下四项基本要求：⑴选择性选择性是指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量缩小停电范围。

继电保护装置的选择性，是依靠采用合适类型的继电保护装置和正确选择其整定值，使各级保护相互配合而实现的。

⑵快速性为了保证电力系统运行的稳定性和对用户可靠供电，以及避免和减轻电气设备在事故时所遭受的损害，要求继电保护装置尽快地动作，尽快地切除故障部分。

但是，并不是对所有的故障情况，都要求快速切除故障，应根据被保护对象在电力系统中的地位和作用，来确定其保护的动作速度。

（3）灵敏性灵敏性是继电保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常工作状态的反应能力，一般以灵敏系数K表示。

灵敏系数K越大，说明保护的灵敏度越高。

每种继电保护均有特定的保护区(发电机、变压器、母线、线路等)，各保护区的范围是通过设计计算后人为确定的，保护区的边界值称为该保护的整定值。

⑷可靠性可靠性是指当保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置能够可靠动作而不致拒绝动作，而在电气设备无故障或在保护范围以外发生故障时，保护装置不发生误动。

保护装置拒绝动作或误动作，都将使保护装置成为扩大事故或直接产生事故的根源。

因此，提高保护装置的可靠性是非常重要的以上对继电保护装置所提出的四项基本要求是互相紧密联系的，有时是相互矛盾的。

例如，为了满足选择性，有时就要求保护动作必须具有一定的延时，为了保证灵敏度，有时就允许保护装置无选择地动作，再采用自动重合闸装置进行纠正，为了保证快速性和灵敏性，有时就采用比较复杂和可靠性稍差的保护。

总之，要根据具体情况(被保护对象、电力系统条件、运行经验等)，分清主要矛盾和次要矛盾，统筹兼顾，力求相对最优。

护概述第二节课程设计的主要内容及基本思想本次设计的主要内容是一个2*200MW火力发电厂的电气二次部分设计。

在这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成成本次的设计任务。

2.1毕业设计的主要内容、功能及技术指标1、电厂规模与主要技术指标：（1）装机容量: 装机2台，容量分别为2X200MW, U N=15.75KV（2）保证供电安全、可靠、经济；2、主要内容：（1）确定保护配置：根据设计任务书，分析原始资料与数据，对电厂扩建发变机组进行保护配置的选取（2）整定计算：选择发电机变压器的保护配置对其进行整定计算。

（3）绘制保护配置图：根据电气主接线发变机组的保护要求，绘制保护配置图3、原始资料1.1 发电厂及110kv电网接线图(1) 各变电站、发电厂的操作直流电源电压U=220V；(2) 发电厂最大发电容量2×25+50=100MW，最小发电容量为50MW，正常运行方式为发电厂发电容量最大，即100MW；(3) 线路X1=0.4Ω/km, X0=0.4Ω/km；(4) 变压器均为Y N，D11，110±2.5%/10.5KV, U K=10.5%；(5) △t=0.5S,负荷侧后备保护动作时间t dz=1.5S, 允许的最大故障切除时间为0.85S，变压器和母线均配置有差动保护；(6) 发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地；(7) 110KV断路器跳闸时间为0.07S，(8) 线路AC、BC、AB、CD的最大负荷电流分别为：230、150、230、140A，负荷自启动系数Kss=1.5；第二章短路计算第一节运行方式选择电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。

因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。

这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。

因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。

由原始资料得发电厂最大发电容量2×25+50=100MW，最小发电容量为50MW，正常运行方式为发电厂发电容量最大，即G1 G2 G3同时并列运行；所以该发电机组运行方式为最大运行方式，短路计算以此为依据。

第二节线路参数计算2.1基准值选择基准功率：S B=100MV·A，基准电压：V B=115V。

基准电流：I B=S B/1.732 V B=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：Z B=V B/1.732 I B=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：E=E(2)=1.052.2线路等值电抗计算(1) 线路L1等值电抗计算正序以及负序电抗：X L1= X1L1=0.4×60=24ΩX L1*= X L1/ Z B=24/132.25=0.1814零序电抗：X L10= X0L1= 3X1L1=3×0.4×60=72ΩX L10*= X L10/ Z B=72/132.25=0.5444(2) 线路L3等值电抗计算正序以及负序电抗：X L3= X1L3=0.4×90=36ΩX L3*= X L3/ Z B=36/132.25=0.2722零序电抗：X L30= X0L3= 3X1L3=3×0.4×90=108ΩX L30*= X L30/ Z B=108/132.25=0.81662.3变压器等值电抗计算(1) 变压器T1、T2等值电抗计算X T1= X T2=(U K%/100)×(V N2×103/ S N)≈40.333ΩX T1*= X T2*=X T1/ Z B=40.333/132.25=0.3050(2) 变压器T3等值电抗计算X T3=(U K%/100)×(V N2×103/ S N)≈21.175ΩX T3*=X T3/ Z B=21.175/132.25=0.1601第三节短路计算点的选择3.1电网等效电路图由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。

电网等效电路图如图3.1所示图3-1电网等效电路图由于本设计只考虑E母线和F母线之前的部分，所以短路计算只选择d6和d3，这样能保证流过母线A的电流为最大短路电流3.2 系统阻抗计算Zs .max=(G1+T1)||( G2+T2) ||( G3+T3)= (0.4224+0.3050)||( 0.4224+0.3050) ||( 0.2064+0.1601)=0.18253.3 d6点短路计算正序短路电流其中：X ff6=Zs .max +X L3 =0.1825+0.2722=0.4547I d6·max*=E/X ff7=1.05/0.4547≈2.3092I d6·max=I d6·max*I B=2.3092×0.502≈1.1592KA3.4 d3点短路计算(1)最大运行方式正序短路电流X ff3=Zs .max +X L1=0.1825+0.1814=0.3639I d3·max*=E/X ff3=1.05/0.3639≈2.8463I d3·max=I d3·max*I B=2.8463×0.502≈1.4288KA3.4 整定电流选择由3.3和3.4分别算出各路短路电流，由于I d6·max < I d3·max，所以最大短路电流取I k.max= I d3·max=1.4288KA，因此之后的整定都依据此短路电流进行计算第三章发变组保护配置第一节发电机主保护配置1.1发电机变压器电流互感器的选择：G1G2发电机一次侧额定电流：IN=Sn/Un=25000/10.5=2380.9（A）；电流互感器计算变比：NL=2380.9×1.1/5=2618/5；选用标准变比：2500/5=300；G3发电机一次侧额定电流：IN=Sn/Un=50000/10.5=4761.9（A）电流互感器计算变比为：NL=4761.9/5；选用标准变比：5000/5；电流互感器的型号选择为：LMZJ1-0.5继电器选用BHC-2型差动型继电器1.2发电机纵差保护（主保护）发电机相间短路的纵联差动保护（简称发电机纵差保护）是用于发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主保护，其基本原理与变压器纵差保护的原理相似，按照比较发电机机端侧与中性点侧电流大小和相位的原理构成。

而由于发电机结构的特殊性，发电机纵差保护根据获取电流方式不同，其接线方式有完全纵差保护和不完全纵差保护两种。

（一）发电机完全纵差保护（比率制动式）比率制动式差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。

（1）保护原理差动动作方程如下：.min .min()d res res d I K I I I >-+ , .min res res I I > .min d d I I >, .min res res I I ≤ 时式中：Id 为差动电流，Id.min 为启动电流，Ires 为制动电流，Ires.min 为拐点电流，K 为比率制动特性的斜率。

各侧电流的方向都以指向发电机为正方向，见图4-1-1-1。

差动电流： 12d I ''=|I +I |制动电流： 122resI ''I -I =|| 式中：1'I ，2'I 分别为机端、中性点电流互感器(TA)二次侧的电流，TA 的极性见下图所示：电流极性接线示意图（根据工程需要，也可将 TA 极性端均定义为靠近发电机侧）（2）TA 断线判别当任一相差动电流大于0.15 倍的额定电流时启动TA 断线判别程序，满足下列条件认为TA 断线:a. 本侧三相电流中至少一相电流为零b. 本侧三相电流中至少一相电流不变；c. 最大相电流小于1.2 倍的额定电流。