某水电站继电保护及二次回路设计
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２ ０ １ ３ 年第２ ４ 期
（ 总 第 ２ ６ ７ 期）
ｆ ｃ １ ＾ ＨＩ ｓ
阂高新竣辛 、 业
￡ｅ ￡ ｔ Ｐ ｛ ｓ ｔ＃
ＮＯ． ２ ４． ２ ０ １ ３
Hale Waihona Puke Baidu
（ Ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ２ ６ ７）
某水 电站继 电保护及二次 回路设计
关键词 ：继电保护；整定计算；二次回路 中图分类 号 ：Ｔ Ｍ ７ ７ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ） ２ ４ — ０ １ ２ ０ — ０ ２
该 大 型水 电 站 为 河 床 式 径 流 式 电站 。 电站 装 机 五
取上述三个之中最大者作为纵差保护的动作 电流，则 ：
＝ ２ ． ３ ５ ｋ Ａ
２ ． Ｉ ． ４ 灵敏系数校验 ：一
塑ｒ
一 ＝ ＝ ＝
× １ ３ ． １ ４ ｋ Ａ
・ ８ ＞ ｚ
２ 主变压 器及发 电机继电保护
２ ． １ 主 变压器 保护
变压器 作为 电力系统 另一个主要的设备 ，它的安全和 可靠性 同样受 到各 方面的重视 。变压器 常见的故障笼统地 可以划分为油箱 内、外故障 。因为油箱 外的套管和引线布
台 ，总装 机 容量 为３ ２ ４ ． ５ Ｍ Ｗ 。 其 中 四 台机 组 单 台 额 定 功
整 的整 定计算繁杂 ，这里考虑 版面只 以总差保护 为例进行
方法说 明。
率为 ７ ５ Ｍ Ｗ ，最大 功率 为８ ６ Ｍ Ｗ ；一 台 自筹 机组 单机功 率为 ２ ４ ． ５ Ｍ Ｗ 。电站保证 出力１ ５ ４ ． １ Ｍ Ｗ ，多年平均发 电量 为１ ５ ． ８ ５ 亿ｋ Ｗ・ ｈ ，年利用小时数为４ ８ ８ ０ ，水库调节性能为 日调节 。
孙延 明 杨伟杰 江 舰
（ １ ． 许 继集 团国际工程有 限公 司；２ ． 许 继 电气股份有 限公 司 ，河南 许 昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：目前在运 行 的水 电站 电力 系统 的发 电机 以及 变压 器 的结构都设 计得繁 杂 。正 因为 电力 系统 的复 杂， 因 而在其运 行 中所受影 响 的 因素 就更 多，造成 故 障率比较 高，一 旦造 成设备 故障 所带来 的损 失就很 大 ，因此 ， 如何 有 效地规 避水 电站故 障 的重要 性 就不 言而喻 如何 选用合 理 的设 计参 数和 多重继 电保护 一直是 广 大电 力 工作者 关注 的 问题 。文章 在研 究某水 电站 继 电保 护的 总体 方案 后 ，对 发 电机 以及 变压 器的二 次 回路 进行 了设 计 ，并重 点分析 了继 电保护原理及 二次 回路 的整定计 算。
』
＝ ２ ３ ４ ． ９ Ａ
＝（ １ ×０ ． Ｉ ＋ ０ ． ０ ２ ５ ＋ ０ ． ０ ５ ）×ｌ ３ ． ４ ｋ Ａ＝ ２ ． ３ ５ ｋ Ａ
２ ． Ｉ ． ３ 躲过变压器的最 大励磁涌流 ：
Ｉ ＝ Ｋ ， Ｋ Ｉ Ⅳ＝ １ ． ３ × １× １ ． ７ ３ ｋ Ａ＝ ２ ． ２ ５ ｋ Ａ
首先 ，易得发 电机Ｔ ｏ：， ＝ １ ３ ． ４ ｋ Ａ ２ ． １ ． １ 躲过 电流互感器 二次 回路断线 时引起 的差动
电流：
１ 继 电保护的作用及原理
对于 电力系 统 ，系统 安全 性和 可 靠性 比一 般要 求都 高 。然而 ，要 求高但是做到不容 易，一方面系统本身 结构 复杂 、元 件 多； 另一 方面每 个 发 电站 地形 与水 文 条件不 同，不可 预知因素多 。其 中最为普遍的就是系统 的短 路， 而且一旦短路造成的危 害就很大 。 在一个大 型的系统 中，要完 全地避免故障不 发生，基 本是 不可 能的 ，我们能做 到的只是避免重大事故 的发生。 对于 电力系统而言 ，继 电保 护措施都是安装在各个 需要的 电器元件 上，通过实 际的测量 等来反映其运转 的状况 。采 用断路器 发出的跳 闸信 号使 系统 自动停止运行 。继 电保护 的主 要 目标是 ：对系统 可能发生的故障进行分析 ，然后有 选择 性地 自动将故 障排 除或者使系统停止运行 ，从而保护 电路和相关 电器元件。
“
４ ｓ ｖ ： √ ３ × １ ０ １ ． ７ ３ ｋ Ａ ５： “
．
Ｉ ＝Ｋ
ｍ “＝１ ． ３ ×１ ． ７ ３ ｋ Ａ＝ ２ ． ２ ５ ｋ Ａ
２ ． ｉ ． ２ 躲过保 护范 围外部短路时的最大不平衡 电流 ：
＝（ １ Ｏ ％＋ △Ｕ＋
根据前面计算可知 ：
电流 ， 即 ：
Ｐ
： — — — — — 一 ＝ — —
局 比较混乱 ，它们 之间发生短路 的可 能性就 很大 。油箱 内
中各绕组和定子铁 芯一方面布线也 同样 容易杂乱短路 ，另
一
方面 ，随着转子 等的转动使 内部温度 升高而烧毁 电线造 变 压器的保护设计 主要 是进行 回路整 定的计算 ，而完 大
２ ． ２ 发 电机保 护
发 电机 的继 电保护主要 也是整定计算 ，考 虑到版面 的 问题 ，这里只 以Ｂ Ｃ Ｈ － ２ 型继 电器构成的差动保护整定计算为
例 说明发电机保护整定计算：
Ｇ １ － Ｇ 发 电机纵差保护整定 ： ２ ． ２ ． １ 保护动作 电流应躲过外部短路时的最大不平 衡
７５ ｘ ｌ ０
— — — — ： — — 一
成搭接短路 。
，
√ ３ ｃ ｏ ｓ ０ １ ３ ． ８ × √ ３ ｘ ０ ． ８ ５
对 于水 轮发 电机 ， 由于 电抗 的数值 比汽轮 发 电机 其出 口处发生三相短路的最大短路电流约 为：
１ ２ ０
ｍ ａ ｘ
：５ ｒ
保护 。
则：
， ｄ ＝ ５ Ｉ ｅ ＝ ５ ×３ ． ６ ９ ＝ １ ８ ． ８ ５（ ｋ Ａ ）
（ 总 第 ２ ６ ７ 期）
ｆ ｃ １ ＾ ＨＩ ｓ
阂高新竣辛 、 业
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ＮＯ． ２ ４． ２ ０ １ ３
Hale Waihona Puke Baidu
（ Ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ２ ６ ７）
某水 电站继 电保护及二次 回路设计
关键词 ：继电保护；整定计算；二次回路 中图分类 号 ：Ｔ Ｍ ７ ７ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ） ２ ４ — ０ １ ２ ０ — ０ ２
该 大 型水 电 站 为 河 床 式 径 流 式 电站 。 电站 装 机 五
取上述三个之中最大者作为纵差保护的动作 电流，则 ：
＝ ２ ． ３ ５ ｋ Ａ
２ ． Ｉ ． ４ 灵敏系数校验 ：一
塑ｒ
一 ＝ ＝ ＝
× １ ３ ． １ ４ ｋ Ａ
・ ８ ＞ ｚ
２ 主变压 器及发 电机继电保护
２ ． １ 主 变压器 保护
变压器 作为 电力系统 另一个主要的设备 ，它的安全和 可靠性 同样受 到各 方面的重视 。变压器 常见的故障笼统地 可以划分为油箱 内、外故障 。因为油箱 外的套管和引线布
台 ，总装 机 容量 为３ ２ ４ ． ５ Ｍ Ｗ 。 其 中 四 台机 组 单 台 额 定 功
整 的整 定计算繁杂 ，这里考虑 版面只 以总差保护 为例进行
方法说 明。
率为 ７ ５ Ｍ Ｗ ，最大 功率 为８ ６ Ｍ Ｗ ；一 台 自筹 机组 单机功 率为 ２ ４ ． ５ Ｍ Ｗ 。电站保证 出力１ ５ ４ ． １ Ｍ Ｗ ，多年平均发 电量 为１ ５ ． ８ ５ 亿ｋ Ｗ・ ｈ ，年利用小时数为４ ８ ８ ０ ，水库调节性能为 日调节 。
孙延 明 杨伟杰 江 舰
（ １ ． 许 继集 团国际工程有 限公 司；２ ． 许 继 电气股份有 限公 司 ，河南 许 昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：目前在运 行 的水 电站 电力 系统 的发 电机 以及 变压 器 的结构都设 计得繁 杂 。正 因为 电力 系统 的复 杂， 因 而在其运 行 中所受影 响 的 因素 就更 多，造成 故 障率比较 高，一 旦造 成设备 故障 所带来 的损 失就很 大 ，因此 ， 如何 有 效地规 避水 电站故 障 的重要 性 就不 言而喻 如何 选用合 理 的设 计参 数和 多重继 电保护 一直是 广 大电 力 工作者 关注 的 问题 。文章 在研 究某水 电站 继 电保 护的 总体 方案 后 ，对 发 电机 以及 变压 器的二 次 回路 进行 了设 计 ，并重 点分析 了继 电保护原理及 二次 回路 的整定计 算。
』
＝ ２ ３ ４ ． ９ Ａ
＝（ １ ×０ ． Ｉ ＋ ０ ． ０ ２ ５ ＋ ０ ． ０ ５ ）×ｌ ３ ． ４ ｋ Ａ＝ ２ ． ３ ５ ｋ Ａ
２ ． Ｉ ． ３ 躲过变压器的最 大励磁涌流 ：
Ｉ ＝ Ｋ ， Ｋ Ｉ Ⅳ＝ １ ． ３ × １× １ ． ７ ３ ｋ Ａ＝ ２ ． ２ ５ ｋ Ａ
首先 ，易得发 电机Ｔ ｏ：， ＝ １ ３ ． ４ ｋ Ａ ２ ． １ ． １ 躲过 电流互感器 二次 回路断线 时引起 的差动
电流：
１ 继 电保护的作用及原理
对于 电力系 统 ，系统 安全 性和 可 靠性 比一 般要 求都 高 。然而 ，要 求高但是做到不容 易，一方面系统本身 结构 复杂 、元 件 多； 另一 方面每 个 发 电站 地形 与水 文 条件不 同，不可 预知因素多 。其 中最为普遍的就是系统 的短 路， 而且一旦短路造成的危 害就很大 。 在一个大 型的系统 中，要完 全地避免故障不 发生，基 本是 不可 能的 ，我们能做 到的只是避免重大事故 的发生。 对于 电力系统而言 ，继 电保 护措施都是安装在各个 需要的 电器元件 上，通过实 际的测量 等来反映其运转 的状况 。采 用断路器 发出的跳 闸信 号使 系统 自动停止运行 。继 电保护 的主 要 目标是 ：对系统 可能发生的故障进行分析 ，然后有 选择 性地 自动将故 障排 除或者使系统停止运行 ，从而保护 电路和相关 电器元件。
“
４ ｓ ｖ ： √ ３ × １ ０ １ ． ７ ３ ｋ Ａ ５： “
．
Ｉ ＝Ｋ
ｍ “＝１ ． ３ ×１ ． ７ ３ ｋ Ａ＝ ２ ． ２ ５ ｋ Ａ
２ ． ｉ ． ２ 躲过保 护范 围外部短路时的最大不平衡 电流 ：
＝（ １ Ｏ ％＋ △Ｕ＋
根据前面计算可知 ：
电流 ， 即 ：
Ｐ
： — — — — — 一 ＝ — —
局 比较混乱 ，它们 之间发生短路 的可 能性就 很大 。油箱 内
中各绕组和定子铁 芯一方面布线也 同样 容易杂乱短路 ，另
一
方面 ，随着转子 等的转动使 内部温度 升高而烧毁 电线造 变 压器的保护设计 主要 是进行 回路整 定的计算 ，而完 大
２ ． ２ 发 电机保 护
发 电机 的继 电保护主要 也是整定计算 ，考 虑到版面 的 问题 ，这里只 以Ｂ Ｃ Ｈ － ２ 型继 电器构成的差动保护整定计算为
例 说明发电机保护整定计算：
Ｇ １ － Ｇ 发 电机纵差保护整定 ： ２ ． ２ ． １ 保护动作 电流应躲过外部短路时的最大不平 衡
７５ ｘ ｌ ０
— — — — ： — — 一
成搭接短路 。
，
√ ３ ｃ ｏ ｓ ０ １ ３ ． ８ × √ ３ ｘ ０ ． ８ ５
对 于水 轮发 电机 ， 由于 电抗 的数值 比汽轮 发 电机 其出 口处发生三相短路的最大短路电流约 为：
１ ２ ０
ｍ ａ ｘ
：５ ｒ
保护 。
则：
， ｄ ＝ ５ Ｉ ｅ ＝ ５ ×３ ． ６ ９ ＝ １ ８ ． ８ ５（ ｋ Ａ ）