小型水电站发电机、变压器及联络线路继电保护设计

1、邵阳学院毕业设计（论文） # 第一篇设计说明书原始资料分析1.1原始设计资料（1）系统接线图如图1.1L=OkM二的二沖X:=：.l荊（j：X：=2.3f：n（C.（r）32）?OkM20kMj_SBg#4A40kML4?lKI二KKx旦n二0.09人二0.091（6.1）d.op.minrelunb.nreler.nnng.nTATA式中：I：差动继电器最小动作电流d.op.minK：可靠系数，取1.5relI:正常最大负荷时的不平衡电流unb.nK：发电机额定负荷电流时TA的误差，取0.06er.nI：额定电流为1070AG.NI：发电机额定二次电流g.nn:电流互感器TA的变比TA（2）

2、按躲过区外远处短路电流I接近I时的不平衡电流计算。即II时K.ouG.NK.ouG.N的暂态不平衡电流为：邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计（论文） IKI二KKKK二1.5x1.5x1x0.06x旦n二0.1351(6.2)d.op.minrelunb.krelapccernng.nTATA式中：I：远区外短路最大不平衡电流unb.kK：非周期分量系数取1.5apK：两侧TA同型系数取1ccK:两侧TA幅值误差系数(正常负荷时取6%)er(3)按经验公式计算一般取：I=(0.30.4)I(6.3)d.op.ming.n发电机定子绕组单相接地保护定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故

3、障，且易引发相间或匝间短路，如不及时检测和处理会引起故障点局部过热，烧毁定子线棒及铁芯，影响发电机正常运行，高精度和高可靠性的定子单相接地保护是维护发电机安全可靠运行的重要保证。目前国内外已开发的发电机定子接地保护有零序基波电压和三次谐波电压构成的100%定子接地保护、外加电源式定子接地保护等11。(1)基波零序电压保护：该保护的动作电压U应按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电0压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压(U)整定。unb.max即：U=KU(6.4)0prelunb.maxU为实测不平衡电压，其中含有大量的三次谐波。继电器内均设有三次谐unb.max波滤波环节，以降低U

4、，使其主要反应基波的零序电压，以大大提高灵敏度，unb.max基波零序过电压保护在整定时最小整定为5V,动作死区为中性点侧5%,动作区位95%。使用该保护时要校验系统高压侧接地短路时,通过升压变压器高低绕组间每相偶合电容(C)传递到发电机侧零序电压(U)的大小。U可能引起保护误动作，mg0g0因此,要从动作电压整定值及延时两方面与系统接地保护配合。发电机单相接地且接地电流超过规定允许值时,基波零序过电压保护应投入跳闸。当动作量取自机端TV开口三角形绕组时，该保护必须加装TV一次侧断线闭锁装置。发电机单相接地时,接地电流未超过规定允许值时,基波零序过压保护应投入信号。（2）三次谐波零序电压保护：

5、三次谐波零序电压接地保护是利用正常运行时发电机中性点三次谐波电压U比n机端三次谐波电压U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s装置，该保护需要使用两组电压互感器。利用三次谐波电压构成100%定子接地保护，由两部分组成：第一部分是基波零序电压元件，其保护范围不少于定子绕组的85%（从发电机端开始）；第二部分是利用三次谐波电动势构成的定子接地保护，用以消除基波零序电压元件保护不到的死区。为保证保护动作的可靠性，这两部分保护装置的保护区应有一段重叠区，因此第二部分的保护范围应不小于定子绕组的20%（从发电机中性点端开始）。三次谐波电压构成的100%定子接地保护，可利用机端三次谐波电

6、压作为动作量，而中性点谐波电压作为制动量。这样，当中性点附近发生接地故障时，能可靠动作于信号。（3）外加电源式定子接地保护这种类型的保护是在发电机定子回路与大地之间外加一个信号电源，正常运行时，此信号电源很少或不产生电流，而当发生接地故障后，产生相应频率的接地电流使保护动作。目前外加的电源有西门子采用的20Hz低频电源和ABB公司的外加12.5Hz的信号电源等，这两种信号源都是按编码的方式间歇注入到定子回路中的。这种保护对电源的可靠性和性能有很高的要求，装置的现场调试复杂而且价格昂贵。但是它的优势也非常明显，它能完成100定子接地保护，灵敏度高，对绝缘老化起到监督作用，另外在发电机停机状态、起

7、停和运行过程中均能起到保护作用，应用前景广泛。此外采用外加20Hz或12.5Hz电源时，中性点接地方式和外加电源的内阻会影响保护的灵敏度。为了消除这种影响，新的改进的外加电源保护有采用电流突变量作为判据、引入电流平衡原理等方法，都不同程度地改善了保护的性能。发电机定子绕组过负荷保护发电机定子绕组过负荷通常是由于系统中切除电源，生产过程出现短时冲击性负荷，发电机强行励磁、失磁运行，同期操作，以及振荡等原因引起的。定子绕组对称过负荷保护原理如下：定子过负荷保护的设计取决于发电机在一定过负荷倍数下允许过负荷时间，而这一点是与具体发电机的结构及冷却方式有关的。过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。定时

8、限部分：动作电流按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定，带时限动作于信号，在有条件时，可动作于自动减负荷。定时限元件通常按较小的过电流倍数整定，动作于减出力，如按在允许的长期持续电流下可靠返回整定12。反时限部分：动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定，动作于解列或程序跳闸。反时限元件在启动后即报警，然后按反时特性动作跳闸。整定条件分一下4种：定时限过负荷定值Imsdz定时限过负荷时间定值ts(3)反时限过流启动值Imdz反时限过负荷速断定值Iupdz发电机负序过流保护发电机负序过流保护，可取发电机中心点侧的组互感器，也可取发电机出线端的一组电流互感器，将三相电流引到负序继电器，

9、最好使用反时限，定时限也可，根据发电机的负序过载特性进行整定13。反时限的上限电流，可按躲过变压器高压侧两相短路流过保护装置的负序电流整定。当发电厂高压母线及其出线上发生故障时，应确保母线保护或线路的纵联保护(包括距离保护I段)首先动作。为此，反时上限的动作电流应略大于高压母线上的相间短路时发电机供给的最大负序电流，为此，动作应带延时性。当母线保护或线路保护拒动时，为能尽快切除故障，上限动作延时不宜过长，(若按反时限特性延伸，动作时间可能很长)，取030.5秒是适宜的。下限按允许的不平衡电流能可靠返回整定。利用负序电流作为判据的构成的保护，应用相当普遍，即可作为主判据，也可作为启动元件或辅助元

10、件。发电机相间后备保护发电机相间后备保护又称发电机复压过流保护，发电机复压(记忆)过流保护由复合电压原件、三相过流原件“与”构成；记忆功能可投退。1复合电压原件。满足下列条件之一时，复合电压原件动作。UiUOp,UOP为低电压整定值，Ui为三个线电压中最小的一个。U2IOP,IOP为动作电流整定值。发电机保护装置选择发电机继电保护装置选用南瑞继电保护电气有限公司的RCS-985RS/SS中小型机组保护装置，RCS-985RS/SS适用于中小型汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机等发电机机组，并能满足电厂自动化系统的要求。RCS-985RS/SS发电机保护根据相似保护功能分开，相对独立的原则，将

11、主保护、后备保护、异常运行保护合理分配到两个装置中，共同提供一台发电机所需要的全部电量保护。对于一台发电机，配置两个独立的保护装置RCS-985RS和RCS-985SS，每个装置均有独立的出口跳闸回路。RCS-985RS含有3种非电量保护，RCS-985SS含有一个操作回路（单跳圈或双跳圈），非电量保护出口跳闸回路也完全独立于电量保护。6.5.1保护功能对照表表6.1和表6.2为RCS-985RS/SS装置保护功能一览表。表6.1RCS-985RS保护功能序号保护功能序号保护功能1变斜率比率差动保护7励磁过流保护2差动速断保护8轴电流保护3转子一点接地保护9大电流选跳功能4转子两点接地保护10

12、非电量保护（3种）5定子定时限过负荷保护11TA断线判别6定子反时限负序过负荷保护12其他功能表6.2RCS-985SS保护功能序号保护功能序号保护功能1纵向零序电压匝间保护7逆功率保护2横差保护8电压异常保护3复合电压闭锁过流保护9频率异常保护4基波零序电压定子接地保护10TV断线判别5零序电流定子接地保护11TA断线判别6失磁保护12其他功能高性能硬件高性能的DSP硬件平台：双CPU系统体系结构包含两个独立的CPU系统：低通、AD采样、保护计算、逻辑输出完全独立，CPU2系统作用于启动继电器，CPU1系统作用于跳闸矩阵。任一CPU板故障，装置闭锁并报警，杜绝硬件故障引起的误动。独立的启动元

13、件启动CPU中设置了独立的总起动元件，动作后开放保护装置的出口继电器正电源；同时针对不同的保护采用不同的起动元件，保护CPU中各保护动作元件只有在其相应的起动元件动作后同时启动CPU对应的起动元件动作后才能跳闸出口。正常情况下保护装置任一元件损坏均不会引起装置误出口。高速24点采样、实时并行计算在每个采样间隔内对所有继电器(包括主保护、后备保护、异常运行保护)进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。(4)强电磁兼容性整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时软件设计上采取相应的抗干扰措施，抗干扰能力大大提高，对外电磁辐射也满足国家标准。变压器保护方式及装置的

14、选择现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型故障和异常运行，为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量大小、电压等级等因素装设必要地、动作可靠性高的继电保护装置14。变压器的故障及异常运行方式有：（1）变压器绕组及引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路（2）变压器绕组的匝间短路（3）外部相间短路引起的过电流（4）中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压（5）过负荷（6）油面降低（7）变压器温度升高和冷却系统故障针对以上上述故障及异常运行方式，本次设计对1B变压器

15、采用以下几种保护方式：（1）纵差动保护（主保护）（2）瓦斯保护（主保护）（3）复合电压过流保护（后备保护）（4）过负荷保护（5）接地保护根据以上保护配置原则，对1B变压器需要装设的各种保护进行分析。变压器纵差动保护纵差保护是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。应根据容量的不同，装设纵差动保护。纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量在6300kVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000kVA以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300kVA以上时15。一般情况下，为整定变压器纵差保护的定值，需要进

16、行两种运行方式下的短路电流计算。一种是在系统最大运行方式下变压器外部短路时，计算通过变压器纵差保护的最大穿越性短路电流（通常是三相短路电流），其目的是为了计算差动保护的最大不平衡电流和最大制动电流。另一种是在系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流(两相或单相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最小灵敏系数。纵差保护最小动作电流的整定。最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即I二K(K+AU+Am)In(7.1)op.minrelerNTA式中：I：变压器额定电流Nn：电流互感器的变比TAK：电流互感器变比误差系数erK：可靠系数，取1.5relAU：变压器调压引起的误差，取

17、调压范围中偏离额定值的最大值Am：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05在工程实用整定计算中可选取I=(0.20.5)I.nop.minNTA起始制动电流I的整定。起始制动电流宜取：res.0I=(0.81.0)I/n(7.2)res.0NTA(3)灵敏系数的计算差动保护的灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。则灵敏系数为：KK=k.min(7.3)senIop7.2变压器瓦斯保护瓦斯继电器又称气体继电器。瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。以往使用的浮筒式瓦斯继电器，由于浮筒的密封性不良而经常漏油

18、，抗震性能差，常常造成瓦斯继电器误动作。目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯挡板式两种型式，均有两对触电引出，可以并联使用16。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触电闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，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，故跳闸回路中一般要加自保持回路。变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯动作”信号。7.3变压器复合电压闭锁过流保护主变复合电压过流保护中的复合电压是由反应不对称短路的负序电压

19、继电器和反应对称短路的接于相间电压的低电压继电器构成。当变压器发生不对称短路时，故障相电流继电器动作，同时负序电压继电器动作，保护出口使变压器各侧断路器跳闸。当发生三相对称短路时，电流继电器动作，同时接于相间电压的低电压继电器动作，保护出口使变压器各侧断路器跳闸。复合电压过流保护中的电压一般是起提高保护灵敏度的作用17。主变复合电压过流保护需对电流定值I、负序电压U、低电压定值U进行gdz2dz1dz整定。7.4变压器过负荷保护（1）选择过负荷保护的理由为防止变压器因过负荷造成异常运行，而装设变压器过负荷保护。变压器的过负荷电流，在大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，电

20、流继电器来实现，并进过一定的延时作用于信号。选择保护安装在哪一侧时，要考虑它能够反映变压器所有各侧线圈过负荷情况18。对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧各负荷的情况。2）过负荷保护的整定原则对称过负荷保护的动作电流，应按避越额定电流整定7.4)KIdzKe式中：K：可靠系数，取1.05kKf：返回系数，取0.85I：护安装侧的额定电流e邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计（论文） # 7.5变压器接地保护对于变压器高压侧和

21、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。零序保护装置和变压器中性点绝缘水平和接地方式有关19。当变压器中性点不装设放电间隙时，应装设两段零序电流保护和零序电流电压保护。前者作为变压器中性点接地运行时的保护；后者用于变压器中性点不接地运行时的保护。零序电流保护装置第一段的动作电流和延时t与相邻元件接地保护I段或II段配合，动作于母线解列。为避免保护过分复杂，I段不设第二时限。保护装置II段设t和t两段延时，其动作电流和延时t与相邻元件接地保护后备段配合，动作于242母线解列；延时t二t+2A，动作于切除变压器。42t如果某一组母线上仅有不接地运行的

22、变压器，则不允许先将母联跳开。变压器的零序电流电压保护的动作时限应与零序电流保护的II段时限相配合，即t二t+A动32t作于跳开变压器。零序电压保护应躲开零序不平衡电压，其灵敏系数不应低于接地运行变压器II段零序电流保护，整定值一般为5V。零序电流电压保护在本变压器无零序电流而其他中性点接地运行变压器的零序电流保护II段动作时，用以先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器。变压器保护装置选择变压器继电保护装置选用南瑞继电保护电气有限公司的RCS-985TS电厂变压器保护，采用主、后一体化的方案，完成一台变压器所需要的全部电气量保护，适用于电厂的起备变保护、厂变保护及主变保护等变压器保护

23、。保护功能表见表7.1：表7.1RCS-985TS保护功能序号保护功能序号保护功能1变斜率比率差动保护10过负荷报警2差动速断保护11起动风冷3一侧复压过流保护12过流输出4一侧零序（方向）过流保护13闭锁选跳功能5间隙零序过流保护14零序电压报警6零序过压保护15非电量保护（2种）7二侧复压过流保护16TV断线判别8二侧零序过流保护17TA断线判别高性能的DSP硬件平台：双CPU系统体系结构包含两个独立的CPU系统：低通、AD采样、保护计算、逻辑输出完全独立，CPU2系统作用于启动继电器，CPU1系统作用于跳闸矩阵。任一CPU板故障，装置闭锁并报警，杜绝硬件故障引起的误动。高速24点采样、实

24、时并行计算在每个采样间隔内对所有继电器(包括主保护、后备保护、异常运行保护)进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。(3)强电磁兼容性整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时软件设计上采取相应的抗干扰措施，抗干扰能力大大提高，对外电磁辐射也满足国家标准。装置的全透明运行时，保护装置可显示65路保护CPU采样值、8组相角差、24路启动CPU采样值以及所有保护开入量状态，实现了保护装置的全透明。(5)大容量录波功能保护启动后，装置同时记录下全部模拟采样量、差流及保护动作情况，最多可记录8次故障录波报告，每次最长时间可达15秒。邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕

25、业设计（论文） 联络线路保护方式及装置的选择在发电厂和电网之间起联接作用的专用导线成为联络线，也就是说通过它可以将发电厂发出的电能传送到电网当中，也可以将电网上的电能传回到发电厂，因此称为联络线。可以连接二个电力系统、二个省际电网、二个变电站，甚至是二个配电站，充分发挥双方的发供电能力，促进资源优化配置。只能将发电厂的电能传送到电网的线路称为“出线”，用于将电网上的电能送回至发电厂的线路称为“馈线”。联络线的作用显而易见，这是电力系统稳定运行的根本。所以联络线的保护是至关重要的20。110kV联络线的保护通常多采用微机型继电保护方式，配置的保护方式有：主保护为光纤纵差动保护，后备保护为相间距离

26、、接地距离、零序方向过流保护。L1线路纵差动保护差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。L1线路全长10kM，电压等级为110kV，线路纵差动保护的要求。再从安全性考虑，采用纵联差动保护也较优。L1线路相间距离保护相间距离保护是反映从故障点到保护安装处之间的阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围之外，保护不动作，当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围之内，保护动作。当配以方向元

27、件（方向特性）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。相间距离保护：是保护线路或元件相间短路的保护，一般分三段式。保护范围：本线路元件并做下一级的后备。L1线路接地距离保护接地距离保护的特点有：（1）可以保护各种接地故障，而只需用一个距离继电器，接线简单。（2）可允许带很大的接地过渡电阻。（3）保护动作速度快，动作特性好。（4）受系统运行方式变化的影响小。8.4L1线路三相自动重合闸三相自动重合闸在电力系统中的作用：（1）大大提高供电的可靠性，减小线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路尤为显著。（2）在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性。（3）在电网的设计

28、与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回线路，以节约投资。（4）对短路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。8.5L1线路保护装置选择L1线路保护选择了国电南京自动化有限公司的PSL630系列装置PSL630系列中的PSL632型较PSL633型增加了三段式接地距离保护。PSL630系列光纤电流差动保护装置以分相电流差动保护作为线路全线速动主保护，以距离、零序方向保护作为后备保护，装置的保护功能由三块CPU模件完成,其中一块CPU完成差动主保护，另外两块CPU完成后备保护重合闸，通过选择不同的后备保护和重合闸模件构成了使用于各种电压等级输电

29、线路的光纤电流差动保护装置。PSL633型光纤电流差动保护装置参数如表8.1所示。表8.1PSL633型光纤电流差动保护装置参数型号主要功能备注PSL633分相电流差动保护三段式相间距离保护三段式接地距离保护四段式零序方向过流保护适用于110kV线路三相重合闸低周减载，电压切换回路出口操作电路主要特点：（1）具有失灵保护功能，分为故障相失灵、非故障相失灵、发变三跳启动失灵三种情况。同时还具有单相、两相、三相瞬时重跳功能，具有单相失灵经短延时重跳三相的功能。（2）具有三相不一致功能，当断路器任一相断开或两相断开，线路上出现非全相时，可以经三相不一致保护回路延时跳开断路器。除用分相断路器位置来判断

30、，还增设了专用开入（外接非全相开入）来判断线路是否非全相，以上两种方式可以根据控制字来选择。三相不一致保护功能可以根据控制字选择是否经零序或负序电流开放。（3）具有完善的一次自动重合闸功能，能实现综合重合闸方式、单相重合闸方式、三相重合闸方式及停用方式。重合闸启动方式有两种，一是由线路保护跳闸启动重合闸；二是由跳闸位置起动重合闸。除具有综合重闸的一般功能外还可以实现单重检线路三相有压重合闸方式专用于大电厂侧，以防止线路发生永久故障，电厂侧重合于故障对电厂机组造成冲击。同时还具有在3/2接线路两侧的两台重合装置在先合重合闸重合到永久性故障上时，后合重合闸可以通过检线路有压来开放。（4）利用长短延

31、时压板来控制先合、后合重合闸，投入即为先合重合闸，重合闸发出合闸脉冲同时输出闭锁信号，后合重合闸只有在短延时压板未投入的情况下，且收到先合重合闸发出的闭锁信号后，才按长延时重合闸。否则按短延时发合闸脉冲。在因气压低等原因使先合断路器不能重合情况下，可以使后合断路器以短延时来重合闸，减少非全相运行的时间。（6）重合闸具有沟通三跳功能。（7）失灵启动的逻辑完全由软件实现，简化组屏连接。其中PSL631C设有两种不同方式的失灵启动（跳令加电流启动失灵；仅电流启动失灵）。（8）装置具有充电保护功能，在手合时保护自动投入（保护线路重合闸时充电保护可靠不投入），短时开放（500ms）。充电保护还设有一段长

32、时投入的相过流保护，这两种方式都由充电保护投入压板控制投退。（9）装置具有三段相过流及三段零序过流，可以用作母联或分段开关的断路器保护。（10）每个保护功能模块采用不同CPU进行处理，考虑最大资源情况下并留有一定裕度，在软件上和硬件上都设有完善的监视器，保护出口要经相应起动元件开放。可以大大增强保护的安全性和容错能力。第二篇计算书系统各元件参数计算基准容量基准电压S=10MVABU二UBar短路计算有两种方式可以进行，一是利用有名值直接进行计算；一是利用标么值进行计算，本次计算采用标么值进行计算。系统及发电机的等值参数系统G：1x=x=x=0.041(1)1(2)1(0)系统G：2x=x=0.

33、1942(1)2(2)x=0.3622(0)发电机：#1：TOC o 1-5 h zx=0.205x100=1.0513(1)19.5x=0.241x100=1.2363(2)19.5#2：x=0.205x型=1.0514(1)19.5x=0.241x型=1.2364(2)19.5#3：x=0.205x100=1.0515(1)19.5x=0.241x=1.2365(2)19.5#4：邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计(论文) x=0.2X100=56(1)4x=0.24X1-=6.0256(2)4#5：x=0.2x100=5TOC o 1-5 h z7(1)4x

34、=0.241x100=6.0257(2)49.2变压器的等值参数1)双绕组变压器：9.1)U%XS HYPERLINK l bookmark262 o Current Document X=kBB*100XSgU%：变压器短路电压百分比KS：变压器的额定容量e变压器1B：x=x=x=0.105x100=0.5258(1)8(2)8(0)20变压器5B：x=x=x=0.07=1.759(1)9(2)9(0)4变压器6B：x=x=x=0.07x1001.7510(1)10(2)10(0)42)三绕组变压器:U%=1U,、+U,、-U/、(ki2k(i-n)k(i-iii)K(n-iii)U%=1U

35、,、+U,、-U/；Kn2K(i-n)K(n-i)K(i-i)U%=1U,、+U,、-U/、Ki2K(i-i)K(n-i)K(i-n)变压器2B：U%=1I18+10.5-6.5=11Ki2U%=1&8+6.5-10.5=7Kn2U%=1110.5+6.5-18=-0.5Km2U%1000.275x=x=x=KX11(1)11(2)11(0)10040U%1000.175x=x=x=KnX12(1)12(2)12(0)10040U%1000 x=x=x-KmX13(1)13(2)13(0)10040同理：变压器3B、4B：U%100 xxXKX0.26314(1)14(2)14(0)10040

36、U%100 xxXKfflX0.16315(1)15(2)15(0)10040U%100XXXKX0.26316(1)16(2)16(0)10040U%100XXXKfflX0.16317(1)17(2)17(0)10040表9-1变压器参数序号容量UK%X(kVA)I-III-mii-mXi笔X01B2000010.50.5250.5250.5252B400001810.56.50.2750.17503B4000010.5186.50.27500.1754B4000010.5186.50.27500.1755B400071.751.751.756B400071.751.751.759.3输电

37、线路的等值参数110kV输电线路：L1：L2：x18(1)=x=0.4X10X2=0.0318(2)1152x=3x=0.0918(0)18(1)x19(1)=x=0.4x39.3x兰0=0.11919(2)1152x=3x=0.35719(0)19(1)L3：x20(1)20(2)二阳31-9墨=0-096x20(0)二3x二0.28920(1)35kV输电线路：变压器5B联络线:21(1)=x=0.4x20 x型=0.58421(2)372x=3x=1.75321(0)21(1)x22(1)=x=0.4x20 x兰=0.58422(2)372x=3x=1.75322(0)22(1)变压器6

38、B联络线：x23(1)=x23(2)二4X40X曙=1-169x24(1)x23(0)=x24(2)x24(0)=3x=3.50623(1)二415黑=0438=3x=1.31524(1)L4:100 x=x=0.4x80 x=2.33725(1)25(2)372x=3x=7.01225(0)25(1)L5：x=x-0.4x80 x100-2.33726(1)26(2)372x=3x=7.01226(0)26(1)负荷Sld1负荷Sld2,2100!275x=1.2x=1.27527(1)9412x=0.35x-10=0.37227(2)94.12.2100.275x=1.2x=1.27528

39、(1)94.12x=0.35=0.37228(2)94.12在最大运行方式下，当f1点短路时，根据以上计算结果，制定各序网络如图9.1、图9.2、图9.3所示。.1.%1-4MR图9.1正序网络图负序网络图图9.2115kV115kV图9.3零序网络图三相短路及不对称短路计算对各序网络图进行化简10.1.1对短路点fl点的正序网络的化简_5IVP4图10.1正序网络化简1x=x+x=1.57629(1)8(1)3(1)x=x+x+x=0.40930(1)2(1)20(1)19(1)x.xx31(1)一4(1)x4(1)5(1)+x5(1)一0.526x一x+x+x+x一7.91832(1)21

40、(1)22(1)9(1)6(1)x一x+x+x+x一8.35733(1)23(1)24(1)10(1)7(1)(x+x)(x+x)x一25(1)27(1)26(1)28(1)34(1)x+x+x+x25(1)27(1)26(1)28(1)TOC o 1-5 h z图10.2正序网络化简2x.xX二29(1)30(1二0.32535X+X29(1)30(1)x=x/x/x+x=1.42536(1)32(1)33(1)34(1)12(1)图10.3正序网络化简3x.xx二w)+x二0.65937(1)x+x11(1)31(1)36(1)图10.4正序网络化简4 HYPERLINK l bookma

41、rk222 o Current Document x.xx二W)+x二0.24838(1)x+x八18(1)35(1)37(1)10.1.2对短路点fl点的负序网络的化简图10.5负序网络化简1x二x+x二1.76129(2)8(2)3(2)x二x+x+x二0.40930(2)2(2)20(2)19(2)x.xx二4(2)5(亠二0.61831(2)x4(2)+x5(2)x二x+x+x+x=8.94432(2)21(2)22(2)9(2)6(2)x二x+x+x+x二9.38233(2)23(2)24(2)10(2)7(2)x二34(2)(x25(2)+x27(2)(x26(2)+x)28(2)

42、二1.355x+x+x+x25(2)27(2)26(2)28(2)_CI-.31l|rvv、，/0忆1：8C.：3于1YV37Hlita)(b)图10.6负序网络化简2邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计(论文) 如图10.6(a)所示:x.xx29(2)3040.33235(2)x|x29(2)30(2)x36(2)x/x/x|x1.22132(2)33(2)34(2)12(2)如图10.6(b)所示:x37(2)x.x二屮迪亠+x二0.685x+x11(2)31(2)36(2丿图10.7负序网络化简3x.xX35(2)37(2)|x二0.26338(2)x|x18(2)3(2)37(2

43、丿10.1.3对短路点f1点的零序网络的化简图10.8零序网络化简1x.xx嗣1100.18129(0)x|x8(0)11(0)TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark226 o Current Document x.xX14(0)16(0)-二0.13230()X+X14(0)16(0)xx+x0.65131(0)20(0)2(0)(a)(b)图10.9零序网络化简2如图10.9(a)所示：TOC o 1-5 h zx.xX昨+X0.46732(0)X+X/、19(0)30(0)31(0丿如图10.9(b)所示：X.XX皿+x0.2233(0)X+X/、18()2

44、9(0)32(0丿各短路计算点三相短路和简单不对称短路电流计算10.2.1f1点短路计算将网络化简，并求出f1点短路时各序电抗X、X、X正序网络的化简如图10.10所示a)(b)图10.10f1点正序网络化简邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计（论文）xX xX x39(1)x.x二g38二0.034x+x/、1(1)38(1)二xff(1)39(1)二0.034负序网络的化简如图10.11所示：zlVa)_Ib)x39(2)图10.11f1点负序网络化简x.x1(2)38(2)二0.035x+x/、1(2)38(2丿二xff(2)39(2)二0.035零序网络的化简如图10.12所示：a

45、)_IVb)_I图10.12f1点负序网络化简x.x1(0)32(0)-二0.03433(0)x+x/、1(0)32(0丿=x=0.034ff(0)39(0)邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计(论文) 求f1点短路时故障相电流：设电源电势EEq=】。由正序等效定则可以得到以下两个公式：I(n)=fa(1)j(X而式中的X(n)AV(0)Ef=EqI；C+X(n)X+X(n)Bff(1)Aff(1)A和m(n)可以通过下表10.1中的表10.1I(n)=m(n)I(n)ffa(1)公式求取：短路类型f(n)X(n)Am(n)三相短路f(3)01两相接地短路f(1,1

46、)XX_ff(0)X+Xff(2)ff(0)XX、.:3,1-_ff40K(X+X)2ff(2)ff(0)两相短路f(2)Xff(2)v3单相短路f(1)X+Xff(2)ff(0)3对于单相短路：X二X+X二0.035+0.034二0.069，m=3Aff(2)ff(0)115kv侧的基准电流为I=100kA=0.502kAB昭x115因此，单相短路时：E1I(1)=-EqIx0.502kA4.874kAfa(1)X+X(1)B0.034+0.069ff(1)AI(1)=m(1)I(1)=3x4.8574kA=14.621kAffa(1)对于两相短路：X(2)=X0.035，m=、3Aff(2

47、)E1I(2)=EqI=x0.502kA=7.275kAfa(1)X+XB0.034+0.035ff(1)AI(2)=m(2)I(2)=、.3x7.275kA=12.601kAffa对于两相短路接地：X(1，1)=X/X=0.035/0.034=0.017Aff(2)ff(0)m(1,1)=3-1X-X(X+X)2ff(2)ff(0)=1.5I(1,1)=fa(1)Xff(1)E亠I=x0.502kA=9.843kA+X(1,1)B0.034+0.017AI(1,1)=m(i,i)I(1,1)=1.5x9.843kA=14.765kAfa(1)对于三相短路：X(3)A=0，m(1,1)=1I(

48、3)fa(1)EEqIX+XBff(1)A-x0.502kA=14.706kA0.034I(3)=m(3)I(3)=14.706kAffa(1)同理，按以上方法对f2、f3短路点的序网图进行简化，求得三相短路和简单不对称短路电流。f2点短路计算将网络化简，并求出f2点短路时各序电抗X、X、Xff（1）ff（2）ff（0）a)正序网络的化简如图10.13所示：图10.13f2点正序网络化简x.xX一3(1)39(1)-一0.37240(DX+X八3(1)39(1)Xff(1)二x40(1)二0.372负序网络的化简如图10.14所示：J)3l-Va)x40(2)x3(2)Xff(2)=x=0.3

49、9540(2)10.14f2点负序网络化简x.x3(2)39(2)二0.395+X39(2)对于f2点短路，无零序电流，所以:X二0ff(0)对于单相短路：X(1)二X+X二0.395+8=8，m(i)=3Aff(2)ff(0)10.5kV侧的基准电流为I=100kA=5.499kAB3x10.5因此，单相短路时：E1I(1)=EqI=x5.499kA=0fa(1)X+X(1)B0.372+8ff(1)AI(1)=m(1)I(1)ffa(1)-0对于两相短路：X(2)=X=0.395，m(2)-Aff(2)E1I(2)=EqI-x5.499kA7.169kAfa(1)X+X(2)B0.372+

50、0.395ff(1)A邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计（论文）x x I(2)=m(2)I(2)=、.3x7.169kA=12.418kAffa(1)对于两相短路接地：X(1，1)AX/X=0.395g二0.395ff(2)ff(0)m(1,1)=斗31X-X(X+X)2ff(2)ff(0)=1.732EI(1,1)=EqIfaX+X(1,1)Bff(1)A=x5499kA=7169kA对于三相短路：I(1,1)=m(1,1)I(1,1)ffa(1)二1.732x5.499kA二12.418kAX(3)Am(1,1)=1I(3)fa(1)EEqIX+XBff(1)A-x5.499kA=

51、14.782kA0.372I(3)=m(3)I(3)=14.782kAffa(1)f3点短路计算将网络化简，并求出f3点短路时各序电抗X、X、X。ff(1)ff(2)ff(0)正序网络的化简如图10.15所示：clVa)3lKI=1.5x0.06x10.7=0.963Ad.op.minrelunb.n（2）按躲过远处短路时的不平衡电流计算。此时短路电流接近额定电流I沁I，由式（6.2）计算得：K.ouG.NIKI=KKKK=1.5X1.5x1x0.06x10.7=1.4445Ad.op.minrelunb.krelapccernTA3）按经验公式计算。由经验公式（6.3）计算得：I=（0.30

52、.4）I=（0.30.4）x10.7=3.214.28Ad.op.ming.n11.1.2#1发电机定子绕组单相接地保护整定（1）基波零序电压保护：按经验值整定3U=U=10V0式中：U:不平衡电压10V3U=10V（2）3次谐波零序电压保护：三次谐波零序电压保护所需整定的动作值：基波时间定值:邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计(论文)邵阳学院毕业设计（论文） 2式中： 11.1)整定方式：与主变零序电流保护时间配合整定t=T+At=2+0.5=2.5s1式中：T：主变零序保护时间为2sAt：配合时间级差为0.5st=2.5s1高灵敏度三次谐波平衡系数1K:ph1按施工说明书现场调试整定

53、1K=K=1ph1式中：K：平衡系数11K=1ph1高灵敏度三次谐波平衡系数2K:ph2按施工说明书现场调试整定2K=K=1ph2式中：K：平衡系数12K=1ph2高灵敏度三次谐波平衡系数3K:ph3按施工说明书现场调试整定3K=K=1ph3式中：K：制动系数13K=1ph3高灵敏度三次谐波电压保护动作时间t：2按厂家说明书整定t=T=6sT：高灵敏度三次谐波电压保护动作时间为6st2=6S三次谐波比率定值K：3按实测值整定K二K二1.43式中：K：系数为1.4K二1.43三次谐波差动比率定值K3cd按经验值整定，一般取0.3K二K二0.33cd式中：K：三次谐波电压差动制动系数为0.3K二0

54、.33cd基波零序电压咼值3U3U二U二25V0h0h按经验值整定式中：U：电压为25V3U二25V0h#1发电机定子绕组过负荷保护整定整定条件，分四种定时限过负荷定值I:msdzTA变比为：500/511.2)根据发电机长期允许的负荷能可靠返回整定I二KIK二1.05x10700.85二1327.76AmsdzrelG.Nf11.3)11.4)式中：K：可靠系数为1.05relI：额定电流为1070AG.NK：返回系数为0.85I二1321.76AmsdzI二次值二1321.76/(500/5)二13.22Amsdz(2)定时限过负荷时间定值t：s按躲过后备保护的最大延时整定t=T=5ss式

55、中：T：延时为5st=5ss(3)反时限过流启动值I：mdzTA变比为：500/5按与定时限过负荷电流定值配合整定I二KI二1.05x1394.261二1463.974Amdzkmsdz式中：K：可靠系数为1.05kI:本支路定值I二1394.261AmsdzmsdzI二1463.974AmsdzI二次值二1463.974/(500/5)二14.64Amdz(4)反时限过负荷速断定值I:updzTA变比为:500/5按发电机出口三相短路条件整定I二I/KX二1070/0.8x0.205二6524AupdzG.Nsatd式中:I:额定电流为1070AG.NK:饱和系数为0.8sat邵阳学院毕业设

56、计（论文）邵阳学院毕业设计（论文） X：铭牌次暂态电抗标么值为0.205dI二65424AupdzI二次值二6524/(500/5)二665.24Aupdz#1发电机负序过流保护整定整定对象：反时限动作时间t11.5)11.6)整定方式：按发电机允许负序电流及发电机冷却方式系数整定I2t=A*2式中：I2：以发电机额定电流I基准的负序电流标么值*2NA：与发电机型式及冷却方式有关的常数，取68引入修正系数K2其判据为：C一K2）xtA*22式中：K与发电机长期负序电流l2s有关2*2K2=K12820*2式中：K：0I28：*2由此可得：安全系数为0.6不超过2%3%额定电流tA/C-K*20

57、 xI2811.7)*2I二S/3U=(19.5x103)/(3x10.5)=1070NNN由表10.2可知，I取8.202kA2I=8202/1070=7.67*2I2=58.8289*2I28=0.0009*2带入式中(11.7)：tA/C2-KxI28)=8/(58.8289-0.6x0.0009)=0.136*20*211.21B变压器保护整定计算11.2.11B变压器差动保护（主保护）整定整定对象：（1）保护装置启动电流Icdqd低压侧TA变比:3000/5高压侧TA变比：500/5I二20000/(3X121)=95.43AN1(一)I=20000/：3x10.5=1095.75A

58、N-2确定基本侧：I=七；3x(95.43/(500/5)=1.65A1=1095.75/(3000/5)=1.826A2取I=INN.2由短路计算表得：I=14782Amax躲开励磁涌流：式中：I=KI=1.3x1095.75=1424.475AcdqdkN所以选取10.5kV侧为基本侧K：双绕组变压器可靠系数为1.3k11.8)I：额定电流为1095.75AN躲开二次回路断线：I=KI=1.3x1095.75=1424.475AcdqdkN式中：K：双绕组变压器可靠系数为1.3kI：额定电流为1095.75AN躲开外部短路最大不平衡电流：I=Kx(K+Af)xI(11.9)cdqdktsd

59、l.max=1.3x(0.1+0.05+0.05)x14782=3843.32A式中：K：可靠系数为1.3k邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计（论文）邵阳学院毕业设计(论文) K：TA同型系数0.5ts纣：TA同型误差0.1Af:TA相对误差0.05AU:调压引起的相对误差0.05选取最大值I二3843.32Acdqd.maxI二次值二3843.32/(3000/5)=6.41Acdqd11.2.21B变压器瓦斯保护整定一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250300cm3,变压器容量在10000kVA以上时，一般正常整定值为250cm3，气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。重瓦斯保

60、护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为061.5m/s，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油流速度整定为0.61m/s时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为040.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在】m/s左右。11.2.31B变压器复合电压闭锁过流保护整定电流定值I:gdzTA变比为：500/5按变压器额定电流可靠返回整定I二KI/K二1.3x1095.75/0.95二1499.45A(11.10)gdzrelNf式中:K:可