4x200MW火力发电厂电气接线继电保护设计论文

1、4x200MW火力发电厂电气部分与继电保护设计摘 要本文通过对原始资料的分析，了解本厂的具体情况与其在系统申的地位，作用:依据可靠性、灵活性、经济性，对电气主接线进行分析，从而选择最适合本厂情况的主扫线方案，为选择最适合的电器设备与继电保护装置进行了短路电流保护的配置与整定，从面满足可靠、灵敏、快速且有选择的要求。 关键词:电气主接线 电气设备 继电保护目 录绪 论第一章 电气主接线设计11 原始资料分析12主接线方案的确定第二章 主设备的选择第三章 发电机变压器与发一变组保护方式的选择与整定第四章 短路计算第五章 全厂继电保护与自动装置配置绪 论一设计在工程建设中的作用 设计是工程建设的重要

2、组成部分，是先进技术转化为生产力的组带。合理的设计对工程建设的工期、质量、投资费用以与投产的运行安全和生产的经济效益起着决定性的作用。 设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际，安全适用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为电力建设服务。二设计工作应遵循的度原则 (1)遵守国家得法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。 （2）要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、沿海与地、城市与乡村、远期与近期、平时与战时，技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系

3、。 （3）要根据国家规，标准与有关规定，结合工程的不同性质，不同要求，从国情出发，采用中等适用的技术，合理的确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进、对非生产性的建设，应坚持适用、经济，在可能条件下注意美观的原则。 (4 )要实行资源的综合利用，要节约能源、水源、要保护环境，注意专业化和协作，节约用地，合理利用劳动力，产足于自力更生。三设计容 本次设计的容是4*200MW火力发电厂的电气部分与继电保护部分，包括以下几个方面的容: 1电气主接线的设计 电气主接线是构成电力系统的主要环节，关系到系统的供电的可靠性、运行调度的灵活性和经济性。为了保证电力系统稳定运行，必须提

4、高大机组超高压电气主接线的可靠性。 2.短路电流计算与设备的选择 短路电流计算是电器设计重的主要环节能，本设计中短路电流的计算方法采用标么值折算法，在网络的等值变换与化简利用分布系数法化简。 电气设备的选择是国家有关技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地的前提下的正常运行情况选择，按短路条件验算其动热稳定，并按环境条件校验电器的条件。 3继电保护的设计与配置 电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，设计在选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求:设计各种电器设备的保护时，对下列各项作了综合考虑: (1)电

5、力系统的结构特点和运行特性; (2)故障出现了概率与可能造成的后果; (3)电力系统的近期发展情况; (4)经济上的合理性; (5)国外的成熟经验。 所选用的保护方式要满足电力系统结构和发电厂主接线的要求。并宜考虑电力系统和发电厂运行方式的灵活性。第一章 电气主接线设计11 原始资料分析一 发电厂设计总则 1发电厂的规划和设计必须树立全局观点，依靠技术进步，认真勘测、精心设计、不断总结经验和极慎重地，有步骤地推广国外先进技术，因地制宜地采用新材料、新设备、新工艺、新结构、从实际出发，努力提高机械性、自动化水平、改善职工的工作条件和体后条件，做出 最优方案，为提高发电厂的可靠性，可用充，劳动生产

6、率、降低造价、煤耗、厂用电率、节约电能、缩短工期打下基础。 2发电厂的设计必须按国家规定的基本建设程序进行，发电厂设计的一般程序是:初步可行性研究，项目建议书编制，可行性研究，设计任务书编制，初步设计施工图设计。 3在发电厂设计中，除应执行 火力发电厂设计技术规程外，还应执行有关国家标准、专业标准、规和规程的确定。二设计中应遵循的主要原则 1要遵守国家的法律、法规。贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和基本建设促进技术进步的方针。 2 要运行系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、沿海与地、城市与乡村、远期与近期，平时与战时、技改与新

7、建、生产与生活、安全与经济等全面的关系。 3要根据国家规、标准下有关规定，结合工程的不同性质、不同要求，从我国实际情况出发，采用中等适用的先进技术，合理地确定设计标 准，对生产工业，主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进、对非生产性的建设，应坚持适用、经济，在可靠条件下，注意美观的原则。 4要实行资源的综合利用，要节约能源、水源、要保护环境，要注意专业化协作化，要节约用地，要合理作用劳动力，要立足于自力更生。三原始资料 1厂址概况: 厂址在一大型煤矿区，为一坑口电站，所用燃料由煤矿直接供给。电厂生产的电力除厂用电外，全部由5回220KV线路送到系统。厂区地势不平坦，地址条件较好，有新建公路、

8、铁路，通往矿区，厂址附近有大河通过，水量丰富，属于六级地震区，冻土屋15米，履冰层厚度lOmm，最大风速20M/S，年平均气温+6。C，最高温度+38。C，土壤电阻率500欧。 2机组参数: 锅炉:4XHG-670/140-1 汽轮机:4KN2O0-130/535/535 发电机:4XQFQS-200-2 3系统情况 其申:火电厂:2XQFS-300-2 2XTSS1264/160-48 2XSFPL-360/22OKV 水电力:3XTSS1264/160-48 3XSFPL-360-220 四原始数据分析: 1环境条件 厂址在一大型煤矿区，为一坑口电站，所用燃料由煤矿直接供给，矿地质条件较好

9、，在较好的公路、铁路、交通方便，器材便于运输。厂址附近水量丰富，宜采用淡炎作为冷却水水源，且不需进行处理即可作为工业用水，以河网作为冷却地和水源。厂址属于六级地震区，规定裂皮低，在选择电器时，可不考虑采用防震措施。冰土层15米，符合一般条件，可以不对屋外装置作特殊考虑。履冰层为10MM，在选择隔离开关时，应考虑其破冰厚度应大于安装场所的最大履冰厚度。最大风带25m/S，符合一般条件，可不做特殊考虑。年平均气温年+6，最高温度+38，最低温度-30，在选择导体与电气设备时应考虑温度修正系数。土壤电阻率50欧米。 2本厂在电力系统中的地位，作用与其它电力系统的联系。 本厂有4X200MW机组，总装

10、机容量为800MW，属于大型发电厂，系统容量为4X300+2X100MW，总共1400MW，本厂占57.1%，所以本厂在系统中占有重要地位，且以220KV输送，输送距离长、功率大、一旦停电，影响围大，22OKV出线5回，所以设计时应严格要求。12 电气主接线 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节，主接线的确定对电力系统整体与发电厂、变电所本身的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择，配电装置配置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，本厂的电压等级为22OKV，对22OKV配电装置的接线方式应按发电厂在电力系统中的地位，负荷情况，出线回路数、设备

11、特点、周围环境以与发电厂的规划容量等条件确定。 接在母线上的避雷器和电压互感器，宜用1组隔离开关，接在发电机、变压器引线或中性点上的避雷器可装设隔离开关。 当配电装置变化大且出线回路较多时，宜采用双母线或双母线分段的接线，有条件时22OKV配电装置也可采用一个半断路器接线。采用单母线或双母线的1lOKV-220KV配电装置，当断路器为少油型或少油型式压缩空气时型时，除断路器有条件停电检修时，应设置旁路装置，当22OKV出线为4回与以上，宜采用专用旁路断路器的旁路母线。一、原始资料分析 11在对原始资料分析的基础上，结合电气主接线的可靠性，灵活性与经济性等基本条件，综合考虑，在满足技术经济政策的

12、前提下，力争使其技术先进，供电安全可靠，经济合理的主接线万案。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽可能减少能量过程中的损失，以保证供电边疆性，为此，对大、中型发电厂主接线的可靠性拟以下几万面考虑: 1线路检修时，是否影响连续供电; 2线路、断路器或母线故障，以与在母线检修时，造成停电馈线停运的 回路多少和停电时间的长短，能否满足1、11类负荷对供电的要求; 3本发电厂有无全厂停电的可能性; 4，大型机组全部停电，对电力系统特定运行的影响与产生的后果等因素。 5可靠性的客观衡量标准是运行实际，故应考虑积累的运行实践经验; 6，主接线

13、的可靠性是它的机组或元件在运行中的可靠性、综合性，因此不仅要考虑一次设备 (母线、断路器、隔离开关。互感器等)的故障率与其对供电的影响，还要考虑继电器保护等，二次设备的故障率与其对供电的影响。当然，可靠性并不是绝对的，分析和评估主接线的可靠性时，不能脱离了发电厂和变电所在系统中的地位和作用，所以对大。中型发电厂主接线，除一般定性分析其可靠性外，尚需进行可靠性定时计算。 主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等情况下操作方便，调度灵活，检修安全，扩建发展方便，具体要求如下: 1)应能灵活的 (的切除)-引起机组或线路，调配电源和负荷，能满足 系统在事故，检修与特殊方

14、式下的调度要求。 2)能方便的停运断路器，母线与继电保护设备进行安全检修时不影响电 力网的正常运行供电。 3)应能容易地从初期过渡到最终接线，在扩建时，一次和二次设备所需 改造很少。在满足可靠的前提厂，尽量可能做到经济，应按如下要求: 1投资省;主接线应简单清晰，以节约断路器，隔离开关电流和电压互感器，避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护，不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资，要能限制短路电流，以便合理的选择电气设备或轻型电器; 2占地面积小，主接线要为配电装置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子与安装费用。 3电能损失小:主接线要为配电装置创造条件，经济合理地选择主变

15、压器的形式容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。 此外在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作本世纪为简化主接线，发电厂接入系统的电压等级一般不过超过两种。 二据对原始资料的分析，现将各种电压等级可能采用的最佳方案列出，以优化组合，组成最佳方案。 A由于本厂的机组为4X2OOMW，属于大型机组，所以采用发电机变压器单元接线。且发电机引出线和厂用分友，电压互感器，应采用全连式分相封闭母线。 B主变压器采用双绕组变压器，而不采用三绕组变压器。1)采用三绕组变压器时，发电机出口要求装设断路器，但由于额定电流与短路电流太大，使得出口断路吕制造困难，造价高。2)机组要求避免在出口发生短路，除采用安全可靠

16、的分相封闭母线外，主回路力求简单，尽量不装设断路器和隔离开关，而采用双绕组变压器时，就可不装设断路器和隔离开关。 3)布置在主厂房的主变压器，厂用变压器和备用变压器的参量较多，若主变压器为三绕组时，增加了中侧引线的构架，并且变压器可能为单相，将造成布置的复杂和困难。 容量为200MW与以上发电机与双绕组变压器为单元接线时，在发电机与变压之间不应装设断路器，也不宜装隔离开关，但可有可拆连接点。 本电厂仅有一个电压等级等级22OKV，仅向系统供电，出线回路数5回，电压调，输送距离远，为保证其可靠性，可能有多种连接方式，经定性分析，连线较可能为双母线四分段，双母带旁路接线。 根据以上分析，经筛选，可

17、保留下面几种可能的方案; 电气主接线方案与确定根据规程可以拟订以下几种方案 方案进行比较:一方案的可靠性由于22OKV电压高，输电线路长，须对两种可行的接线方案进行可靠性比较，主要考虑以下几个方面：1） 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2） 断路器或母线故障以与母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运运，并要保证对一级负荷与全部重要负荷的供电；3） 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；220KV线路5条且线路较长，输送功率大，停电影响大并且断路器检修停电时间长，因此，一般只考虑装设双母线以上接线方式：3/2断路器接线在检修和故障重合的情况下，停运回路不超过两回，具有高度的可靠性。双母四分

18、段任何一进出断路器故障或一段母线故障，停运围为整个母线的1/4，一段母线故障、分段或母联拒动的双重故障，停运两段母线，不过这种故障概率极低。根据以上要求选用双母线、双母线带旁路和一台半断路器接线都能满足要求，重要是进行操作灵活性和经济性比较；灵活性3/2断路器接线：（1）成多环状供电，一个回路由两台断路器供电，高度灵活，可断开任何断路器而不影响供电。（2）隔离开关只作为检修电器，而不作为操作电器，不需要任何操作，消除事故迅速。（3）成对的双母线不能交叉布置。（4）不利于分段运行，自由度较小，且继电保护复杂。双母四分段：（1）不能形成多环状供电，调度不如3/2断路器接线灵活，但系统要求分裂运行时

19、灵活。（2）隔离开关作为操作电器，改变运行方式需要进行倒闸操作，处理事故时需要操作隔离开关，速度缓慢。（3）断路器检修时停电。（4）成对的双母线可能要交叉。（5）有利于分段运行，且继是民保护容易实现。并且有利于扩建。二方案的经济性比较 1)最小费用法; a，计算综合投资 b计算年运行费用 2)静态比较法双母线带旁路主接线的优点:优点: 1可以轮流检修母线而不致供电申断; 2检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路 3母线故障后，能迅速恢复供电; 4调度灵活，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，因 而可以灵活在适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要; 5检修任一回路的母线隔离开关

20、时，无需中断其余回路的供电; 6扩建方便; 7便于实验;缺点: 1母线故障而母联DL拒动时，导致母线回路供电; 2旁路断路器的继电保护为适应各进线的要求，其整定较复杂。具备下列条件时，可不装设旁路母线; 1采用可靠性高，检修周期长的SF6断路器，或采用可以迅速替换的手 车式断路器; 2系统条件允许线路停电检修时，(如又母线或负荷点可由系统的其它电 源供电，线路利用小时不高，允许安全断路器检修而不影响供电的)。 3接线条件允许断路器停电进行检修时，(如每回线接有两台断路器的多 角形接线时)。双母线四分段的特点: 1)母线分为四分段，可以分段运行。系统构成方式的自由度大，两个元 件可完全分接到不同

21、母线上，对大容量且需相互联系的系统中是十分 有用的; 2)由于这种技术是传统技术的延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面不会发行问题; 3)可以较容量地实现分段扩建 4)当一段母线故障时或联接在母引上的进出线断路器故障时。-停电围不超过整个母线的四分之一，当一段母线故障合并分段或母联断路拒动时，停电围不超过整个母线的二分之一。由于本发电厂在系统中的地位十分重要，因此共可靠性必须有严格的保证。母线电压等级为220KV，线电压等级为220KV，故需选择SF6断路器，且出线有两种双回线，另一条出线又可由系统的另外发电厂保证;故可以不考虑用双母线旁路。同时为了限制22OKV母线短路电流或系统解列运行的

22、要求，必须用双母四分段，而且此接线方式在技术上也比较先进。由于一台半断路器虽然可靠性高，但造价也高，且保护的二次部分过于复杂，为解决继电保护校验问题，保护必须双重化，且一次设备的投资超过与母线四分段的投资，建设标准提高太多，所以，一般不宜在220KV配电装置中采用一台半断路器接线。三、主变压器的选择， 1、主变压器容量的选择:根据设计手册，发电机与变压器为单元连接 时，主变压器的容量为按下述要求计算;按民电机的额定容量扣除本机组的)用负荷后，留有10%的裕度，则 200-200X8%)XlO%085=238.lWVA 2、型式的选型:根据主接线的设计，主变压器选用双绕组变压器; 3、相数:因为

23、母线电压等级为22OKV，故选用三相变压器。故选择型号为SFPL-240000的变压器，参数如下变压器型号由两段组成 第一段:表示变压器的型式与材料第一部分:表示相数S:三相 D:单相第一部分:衰不冷却方式 J:油浸自冷 F：油浸风冷 S:浸水冷N：氧气冷却 P:强迫油循环第三部分:表示绕组数:S三绕组第四部分，表示变压器特性; Z:带负荷调压 Q：全绝缘 0:自耦L：铝芯第二段:表不变应器容量和电压分子:额定容量 (KVA)分母;额定电压 (KV)本厂工作变压器的容量按单机容量的8%给定Sjs=200/0.85x8%=18.82MVA SjS:三用电计算负荷 SJS:SjS/KtKf Sn:

24、三用变压器额定容量 Kf:对应于同负荷率的允许过负荷倍数Z1.04 KT:对应于年平均温度的温度修正系数:Kt=l.05 Sn小于等于17.24MVA 因此选用三绕组分裂变的型号为SFPFL-25/125-12.5KV型，半穿越电抗X1-2=X1-2=Ud%15 X=0.6(UD%10OSB/Sw)高备变为:220/6.3KV X=23 X*=0.435 四主接线设计的相关问题 1电力网中性点接地方式 选择电力网中性点接地方式是一个综合的问题，它与电压等级，单相接地短路电流，过电压水平，保护配置的方式有关，直接影响向电网的绝缘水平，各级各级系统供电的可靠性和连续性，主变压器和发电机的运行安全与

25、通信线路的干扰等。 本厂属于110KV与以上电网，故选中性点直接接地方式，直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备须立即切除，增加了断路器的负担，降低了供电的连续性，但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是高压和超高压电网，经济效益显著。 2、主变压器中性点接地点直接接 电力网中性点接地方式与分析: 电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式，主变压器的110-5OOKV中性点直接接地。1)凡中、低压有 (源)电源的升压站和降压变电所，至少应有一台变压器直接接地。2)变压器中性点接地的数量应使电网忽有短路点的综合零序电抗与综合正序 电抗之比X0/X1小于3，以使

26、单相接地时健全相式频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压，X0/X1尚应大于1-15，以使单相短路电流不超过三相短路电流。3)所有普通变压器的中性点都应该经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地，当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器的中性点，绝缘按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。4)选择接地点时应保证任何故障形不应使电网解列成中性点不接地系 统。双母线接线不两台与以上主变压器进可考虑两台主变压器中性点接地。3发电机中性点接地方式: 发电机中性点接地方式采用非直接接地方式，2OOMW 与以上的大规模机组采用发电机中性点经高电阻接地方式，容量为200MW与以上发电机，应采用中性点经消弧线圈

27、或单相配电变压器的接地方式。1)发电机中性点经高阻接地后可选:限制过电压不超过26倍额定电压;限制接地故障电流不超过0-15A ;为定子接地故障保护提供电源便于检修。2)为减少电阻值，一般经配电变压器接入中性点，电阻接地配电变压器的二次侧，部分引进机组，也有不接配电变压器而直主费要入数百欧姆的高电阻。4电压互感器的配置1)电压互感器的数量和配置与主接线有关，并满足测量、保护、仪表和自动装置的要求，电压互感器配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。2)6-200KV电压等级的每组主接线母线的三相应装设电压互感器，旁路上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装

28、设电压互感器的，情况和需要确定。3)当需要监视和检测线路有无电压时，出线侧一相上应设电压互感器。4)当需要在330KV与以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容方式套管上的电压抽取装置。5)发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量和自动电压调整装置需要，当发电机配有双套的自动电流互感器的配电压调整装置，且采用零序电压间保护时，可增设一组电压互感器。电压互感器在型式上应根据使用条件选择：7）220KV与以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。5电流互感器的配置:1

29、)凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应滞测量仪表，保护和 自动装置要求。2)在末装设断路器的下列地点也应装设电流互感器，发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口，桥列接线的跨条上等。3)对直接接地系统一般按三相配置，对非直接接地依具体条件按三相或两相 配置。电流互感器的选择在型式上：6-20KV屋配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV与以上配电装置，一般采用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时尽量采用套管式电流互感器。6隔离开关的配置1) 接地发电机、变压器引出线或申性点上的避雷器可不装设隔离开关。2) 接在母线上的避雷器和电压互感器宜采用

30、一组隔离开关。3) 断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。4) 中性点可不必装设隔离开关。7接地刀闸的配置1)为保证元件和母的检修安全，35KV与以上每段母线根据长度宜装设 1-2组。2)63KV与以上装置的配电设备的断路器的两侧，隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸，双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可公用一把接地刀闸。3)接地刀闸:母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上，也可装于其它回路母线隔离开关的上。4)旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路隔离开关的旁路母线侧。5)63KV与以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧T装设一组接地刀闸。8避雷器的配置

31、1)配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装避雷器时除外。2)旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护的电气距离是否满足要求。3)22OKV与以下变压器避雷的电压距离超过允许值时，应在变压器附近增设互助避雷器。4)三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。5)自耦变压器必须在两个自耦合的绕组出线上装设避雷器，并应接在变压器的断路器之间。6)直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘，且有放电间隙时，应装设避雷器。7)单元接线的发电机出线装设一组避雷器。8)1lOKV-22OKV侧一般不装设避雷器。 第四章 短路计算 1短路计算的目的在发电厂和变电所的电气设计

32、中，短路电流计算是其中一个重要环节，计算的目的主要如下: 1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线的方案，或确定某一接线是否需采用限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 2) 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障清况下都能安全、可靠地运行，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 3)在设计屋外高压配电装置时需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 4)在选择继电保护方式和进行整定计算时需以各种短路时的短路电流为依据。2短路电流计算时一般规定 1)计算的基本情况: 1.电力系统申所有电源均在额定负荷下运行。 2.所有同步电机都具有自动调整励磁装置。 3

33、.短路发生在短路电流为最大的瞬间。 4.所有电源的电动势相位角一样。 5.应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点电弧电阻对异频电动机的作用。仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 2)接线方式 计算短路电流时所有的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式 (最大运行方式)。 3)计算容量应按本工程设计规划容量计算。 4)短路种类: 按三相短路计算 5)短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。称为短路计算点，对于带电抗器的6-10KV出线与厂用分支回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线套管时，短路计算点该取在电抗器前，选择其余的导体

34、和电器时，短路计算点应取在电抗器后。3计算步骤 1) 选择计算短路点 2) 画等值网络图 3) 化简等值网络图 4) 求计算电抗XjS， 5) 由运行曲线进出各电源供给的短路电流同期分量标么值 6) 计算无限大的电源供给的短路电流同期分量 7) 有功功率电源的短路电流计算 8) 计算短路电流同期分量有名值和短路容量 9) 计算短路电流冲击值 10) 计算异步电动机供给的短路电流 11) 绘制短路电流计算结果表4、三相短路电流周期分量的计算41、求XjsXjs是将各电源与短路点之间的转移电抗Xmd归算到以各供电电源（等值发电机）容量为基值的电抗标么值，可以用下式归算：式中：Snm为第m个电源等值

35、发电机的额定容量（MVA） Xmd为第m个电源与短路点之间的转移电抗（标么值）Xjsm为第m个电源至短路点的计算电抗42、有限功率电源的短路电源计算通常使用算曲线性。运算曲线是一组短路电源周期分量IZ.t*=f(Xjst),所以根据各电源的计算电抗Xjs查相应的运算曲线，可分别查对应于任一时间t的短路电源周期分量标么值IZ.t*并由下式求出各有名值 KA式中：为短路后第m个电源第t秒种短路电流周期分量有名值Smn为第m个电源等值发电机额定容量（MVA）43、无限大容量电源的短路电流计算当供电电源为无穷大或计算电抗（以供电电源为基准）XJS3时，可以认为其短路电流周期分量不衰减。短路电流标么值由

36、下式计算：其有名值为（KA）第三章 发电机变压器与发一变组保护方式的选择与整定 设计原则与围，随意电力系统的增大，大容量的发电纲组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠运行有重大意义，而且对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著的效果，原理接线和设备选择等万面根据主设备的运行工况与结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。 本设计主要包括发电机变压器、发电机变压器组、厂电源设备和母线等保护装置的设计。3.1.1主变瓦斯保护 现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行申，仍有可能发生各种类型故障和异常，为了保证

37、电力系统安全连续地运行，并将故障对电力系统安全连续运行的影响限制到最小围，必须根据变压器容量，装设继电保护装置。变压器保护的配置原则 1)反应变压器的油箱部故障和油面降低的瓦斯保护容量为80OKVA以上的油浸式变压器，均应装设与瓦斯保护。 2)相间短路保护 反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护，对其申性点直接接地侧绕组和引出线的接地保护短路，并月对绕组间保护短路也能起保护作用。对于发变组，当发电机与变压器之间有断路器时，变压器应装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，1OOM信用证以下的发电机，可只装设发变组共用的纵联差动保护、对于200MW与以上的汽

38、轮发电机，为提高快速性;在机端还宜装设复合电流速断保护，或在变压器上增设单独的纵联等速动保护，即采用双重快速保护万式。3)中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路的零序电流保护。1lOKV与以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压站或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器保护的后备保护，并用为相邻元件的后备保护。4）变压器瓦斯保护装置与整定。(1)瓦斯继电器又称气体继电器，它安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道申，油箱的气体通过瓦斯继电器流向油枕。目前有浮筒挡板和开口档板两种，均有两对触点引出,可能并联使用.瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成.

39、变压器部发生轻微故障时,继电器触点闭合,发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。当变压器部发生严重故障时，油箱产生大量气体强烈的油流冲击档板，继电器触点闭合，发生重瓦斯跳闸脉冲跳开变压器各侧断路器。因重瓦斯继电器触点有可能瞬时接通，故跳闸回路一般要加装自保持回路。（2）瓦斯保护的整定1）一般瓦斯保护气体容积整定围为250360CM立方，容量在10MVA以上时，定值为250CM立方。2）油速整定，重瓦斯保护动作的整定的围为0.61.5M/S,在整定油速时,均以导油管中的流速为准。 当油速整定为0.61M/S时,保护反应变压器部故障相当灵敏的.但变压器外部故障时,由于穿越性故障电流的影响,在导油管中,油流速度

40、约0.40.5MN/S为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作,可将油速整定在1M/S左右.3.1.2发电机差动保护采用新型比率制动特性的整流型差动继电器对100MW与以上容量发电机推荐采用微机型差动保护.所谓比率制动特性就是继电器的动作电流,随外部短路电流的增大而自动增大,而且动作电流的增大比不平衡电流的增大还要快,这样就可以避免由于外部短路电流增大而造成电流互感器饱和引起不平衡电流的增大,也就是说可以避免继电器的误动.整定方法如下：1、最小动作电流的选择Idzjrrin=KkIbp= KK Kfzq Ktx fi Ie2fKK-可靠系数，采用1.3-1.5Kfzq-考虑非周期分量影响系统，采用1

41、Ktx-电流互感器的同型系数，采用0.5fi-电流互感器的最大相对误差，取0.1Ie2f-发电机的二次额定电流选择电流互感器：变比选择12000/5QFS-300-2发电机的额定电压：UN=18KV，COSj=0.85发电机额定电流在最大负荷电流条件下，电流互感器处于不饱和状态，此时误差远小于10%，差回路的不平衡电流比0.354小得多，所以不平衡电流Ibp一般由现场实测决定。2、制动特性曲线Izdmin拐点电流的确定为了保证在发电机部短路，短路电流小于发电机额定电流时，保护有足够的灵敏系数，一般取Izdmin=（11.2）Ie2f=4.7175.663、制动特性曲线的比率制动系数Kzd的选择

42、制动电流下图为差回路整定电流为1A时继电器的制动特性曲线以Kzdjs为斜率在继电器制动特性曲线图上作过坐标原点的直线，从图中可以看到此直线不与其他折线相交，因此采用任何一折作为整定值即可，取Kzd=0.4.4、制动线圈接线：两侧各接制动线圈的一半。5、灵敏系数：3.1.3主变差动保护 变压器纵联差动保护在变压器正常运行和外部故障时，理想情况下，流入差动继电器的电流等于零，但实际上由于变压器励磁电流，接线方式和LH等误差的因素的影响，继电器中不平衡电流通过，由于这些特殊因素的影响，变压器差动保护的不平衡电流远比发电机差动保护的大。因此，变压器差动保护需要解决的主要问题之一是采取各种措施避越不平衡

43、电流的影响。在满足选择性的条件下，还要保证在部故障时不足够的灵敏系数和速动性。经比较避虎励磁涌流的几种不同万式，选用二次谐波带比率制动特性的变压器差动保护。 由于变压器励磁涌流中含有很大的二次谐波分量，而在变压器部故障时，二次谐波比例很小，因此利用二次谐波原理为判据的差动继电器具有防止涌流的功能。为了避越正常运行和外部故障时穿越短路电流的影响，该继电器还有比率制动回路。 为了防止变压器部故障时，由于短路电流过大而在LH或电流互感器饱和时差动继电器可能出现拒动，在继电器中装了差动速断元件，其动作电流为额定电流的8-15倍。 二次谐波制动的整流型差动继电器，在继电器没有设置平衡线圈或平衡抽头时，由

44、各侧LH变比不一致造成的二次平衡电流是通过专用的自耦变流器补偿的。采用二次谐波制动差动保护整定计算1、选择自耦变流器变比与抽头按平均电压与变压器最大容量计算各侧额定电流，求得自耦变流器变比与相对误差：变压器容量（MVA）360额定电压Ue(KV)22018一次额定电流Ie1(A)电流互感器变比1200/512000/5电流互感器接线方式DY二次额定电流Ie2(A)自耦变流器变化651/4.81=1.35自耦变流器的变比为1.35，已知次级额定电流为5A，所对应的自耦变流器抽头位置1.355=6.75，根据FY1参数，选初级抽头为19，次级抽头为14。2、最小动作电流继电器的最小动作电流最大负荷

45、时差动回路的最大不平衡电流，一般由实测决定，通常取（0.2-0.4）Ie3、制动系数选择比率制动型继电器的制动性曲线如图制动系数分三档，即0.4、 0.5 、0.6，继电器的三条特性曲线的切线斜率都大于所计算的制动系数0.1，因此选用其中任何一条曲型都能满足要求。4、制动线圈的和差变流器的两个半制动绕组分别接于两侧。314阻抗保护的构成与接线 大容量发电机阻抗值相对增大，短路电流水平相应降低，因而发电机相间后备采用过电流保护灵敏系数不高，定采用阻抗保护。 1阻抗保护配置原则 图(a)阻抗保护装设在高压侧，对高压母线故障灵敏系数最高，对线路保护的后备作用也较好，但发电机与变压器的后备作用较差。图

46、(b)阻抗保护装在发电机端，对发电机和变压器的后备作用较好，但对高压侧灵敏系数减少，图(c)阻抗保护装在发电机中性点CT上，对变压器与高压侧的故障灵敏系数最差，但能对发电机起到后备保护作用。 对发电机变压器组双母线接线，双母线的母线差动保护较复杂 ，可靠性较低，需要跳闸的较多，且设有双重化母线保护，故如果发变组的保护均为双重化时，阻抗保护主要作用于母线保护的后备，因此装于高压侧。2阻抗保护的构成阻抗保护为三相式接线，采用简单的全阻抗继电器或偏移阻抗继电器，设有电压回路断线闭锁措施，一般不装设振荡闭锁装置，而用延时躲振荡。保护的动作阻抗按与合的条件整相邻元件保护定配合的条件整定一般不与相邻元件后

47、备保护配合。保护设tl和t2两段延时，延时tl与相邻元件主保护配合，并能可靠躲开振荡，一般延时不大于0.5-1.0S,动作T母线解列 (或本侧解列)延时t2=tl+At，动作于解列灭磁。3.1.5发电机、变压器组差动保护 发变组差动保护(大差)的接线有三种，如图(a)大差的一臂接厂用高压侧LH，此时要求该LH的变比和发电机出口LH变比一样，故投资较大，封闭母线或厂用变压器套管上装大变比的TA虽复杂，但接线较简单，二次电流的电缆较短。因厂用变有专用差动保护用主保护，大差不包括厂用变是允许的。 图(B) 大差的一臂接厂用低压分艾的TA经降流的辅助变流器饱和系统要求低，易选择，比接线万式投资省，封闭

48、母线较简单，大差保护围扩大到厂用变，但不足在二次电缆较长,二次接线复杂.图大差保护不接厂用变回路的任何TA,接线简单,设备少,但大差的保护围增大,差动保护整定应躲开厂用变低压分支故障,因此,保护整定电流在,灵敏性差,可靠性差。3.1.6发电机匝间短路保护发电机是否装设匝间保护,目前国有两种不同意见.一种认为发电机定子绕组的结构不会引起匝间短路，有100%定子接地保护，可不装设；另一种意见认为，发电机定子绕组有发生匝间短路的可能，如引线部分，希望装设匝间保护。故对中性点只有三个引出端子的发电机是否装设匝间保护，一般采用转子二次谐波电流式或零序电压保护装置，保护动作用于全停。317零序电压式匝间保

49、护有并联分支的发电机定子匝短路时，会有零序电流和零序电压产生；发电单独接地，也有零序电流和零序电压产生；发电机单独接地时，也有零序电流和零序电压。因此二者必须区分为此目的，可采如图的零电压匝间保护的接线。图中把发电机中性点于发电机出口端电压互感器的中性点用电缆连接起来，该电压互感器的中性点不能接地（要求该电压互感器为全绝缘的）这样，当定子绕组发生匝间短路时，就有零序电压加到电压互感器的一次侧，于是，在其二次侧开口三角形开口就有零序电压输出，使电压继电器YJ动作。当发电机定子绕组发生单相接地故障时，虽然一次侧也出现零序电压，但发电机输出端每相对中性点的电压仍然是对称的。因此，电压互感器的一次侧三

50、相对中性点的电压同样是完全对称的，它的开口三角形绕组输出电压仍为零，故保护不会动作。当外部相间短路时，零序电压保护也反应不平衡电压保证保护动作有足够的灵敏系数，在外部短路时又不误动，可增设防止误动作的闭锁元件，一般可选负序功率方向继电器作为闭锁继电器。为使一次设备安全，电压互感器的高压侧应装设熔断器，为防止熔断器熔断而导致保护误动作，还要增设电压断线闭锁装置。318主变高压侧零序保护对于变压器高压侧和相邻元件单相接地短路，应装设变压器零序保护作为相邻元件，变压器高压绕组和引线的后备保护。零序保护装置与变压器中性点绝缘水平和接地方式有关，在本系统中主变为双绕组升压变，变压器中性点分级绝缘，部分接

51、地，变压器的零序保护。变压器中性点装设放电间隙，变压器应装设与零序保护由两段零序电流保护构成，电流元件接到变压器中性点TA的二次侧，保护I段由两段延时T1和T2，其动作电流和延时T1应与相邻元件接地保护I段配合，在高压母线接地短路时保护装置灵敏性符合要求延时T1=0.5-1.0S,动作于母线解列；T2=T1+T断开变压器高压侧断路器，保护二段设两段延时T3和T4，其动作电流和延时T3应与相邻元件接地保护后备段配合，T3动作于母线解列，T4=T3=T动作与变压器高压侧断路器.此外,还增设一段零序电流保护和零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的保护,增设的零序电流保护一次动作电流值取100A,

52、零序电压保护应躲开系统接地短路时,变压器中性点可能出现的最大零序电压,并应在综合阻抗X0与X1之比超过允许值动作,一般电压整定值为187V左右.发生一点接地故障时,首选切除直接发地变压器,若故障点仍然存在,变压器,若放电间隙未被击穿侧零序电压保护动作,经0.5S延时切除变压器3.1.9发电机接地保护的定子一点接地保护对于100MW与以上的发电机,应装设保护区为100%的定子接地保护,保护装置带时限动作于信号,根据系统情况和发电机绝缘情况,必要进也可作用于切机.为检查发电机定子绕组和发电机电压回路的绝缘情况,应在发电机机端装设测量零电压的表.发电机定子接地保护方式与发电机中性点接地方式有关,而发

53、电机的电压表.而发电机中性点接地又与定子单相接地电流有关,本题采用中性点经配电变压器接,又称高阻抗接地,故基波零序电压取自配电变压器的二次侧,基波零序电压接地保护原理图如图.对于接在机端TV开口三角形的保护,其二次侧输出有不平衡电压,没变压器高压侧发生接地故障时,高压系统中的零序电压还会传送到发电机电压侧,因此发电机定子绕组保护装置的动作电压应避开上述不平衡电压，所以保护区仅为70-85%。2二次谐波定子接地保护它是利用正常运行时发电机中性点三次谐波电压UT比机端三次谐波电压US大，而靠近中性点附近定子接地时则正好相反的原理构成保护装置，与基波零序电压配合可以构成100%定子接地保护。32运行异常保护321对称过负荷保护对于大容量发电机，材料利用率高，其热容量（WS/C）和铜损铁损之比显著减小，通常在发电机定子绕组过负荷，但因热电偶元件本身还有一定的热时间常数，因而不能迅速反应温升变化的情况，为此，对于大容量机组需装设定子绕组过负荷保护，发电机需装定子绕组对称过负荷保护发电机允许过负荷的时间与过负荷大小有关，通常呈反时限特性。为了使保护动作特性与发电机的温升特性相配合，以确保机组的安全运