某xMW火力发电厂电气接线及继电保护设计

4x200MW火力发电厂电气部分及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及其在系统申的地位，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及继电保护装置进行了短路电流保护的配置及整定，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1．1原始资料分析1．2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及发一变组保护方式的选择及整定第四章短路计算第五章全厂继电保护及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、投资费用以及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、沿海与内地、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）要根据国家规范，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·设计内容本次设计的内容是4*200MW火力发电厂的电气部分及继电保护部分，包括以下几个方面的内容: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，必须提高大机组超高压电气主接线的可靠性。2.短路电流计算及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)电力系统的结构特点和运行特性;(2)故障出现了概率及可能造成的后果;(3)电力系统的近期发展情况;(4)经济上的合理性;(5)国内外的成熟经验。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1．1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，有步骤地推广国内外先进技术，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、规范和规程的确定。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、沿海与内地、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、安全与经济等全面的关系。3．要根据国家规范、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内，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、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1·5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-200-23·系统情况其申:火电厂:2XQFS-300-22XTSS1264/160-482XSFPL-360/22OKV水电力:3XTSS1264/160-483XSFPL-360-220四·原始数据分析:1·环境条件厂址在一大型煤矿区内，为一坑口电站，所用燃料由煤矿直接供给，矿内地质条件较好，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1·5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，作用及其它电力系统的联系。本厂有4X200MW机组，总装机容量为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，影响范围大，22OKV出线5回，所以设计时应严格要求。1．2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及发电厂、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、设备特点、周围环境以及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回及以上，宜采用专用旁路断路器的旁路母线。一、原始资料分析1．1在对原始资料分析的基础上，结合电气主接线的可靠性，灵活性及经济性等基本条件，综合考虑，在满足技术经济政策的前提下，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，以及在母线检修时，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)的故障率及其对供电的影响，还要考虑继电器保护等，二次设备的故障率及其对供电的影响。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，检修及特殊方式下的调度要求。2)能方便的停运断路器，母线及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、绝缘子及安装费用。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，但由于额定电流及短路电流太大，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及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，可保留下面几种可能的方案;电气主接线方案及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：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运运，并要保证对一级负荷及全部重要负荷的供电；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：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；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。-停电范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，停电范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及母线四分段的投资，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%0·85=238.lWVA2、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段组成第一段:表示变压压器的型式及及材料第一部分:表示相相数S:三相D:单相第一部分:衰不冷冷却方式J:油浸自冷F：油浸风冷S:浸水冷N：氧气冷却PP:强迫油循环环第三部分:表示绕绕组数:S——三绕组第四部分，表示变变压器特性;Z:带负荷调压Q：全绝缘0:自耦L：铝芯第二段:表不变应应器容量和电电压分子:额定容量(KVVA)分母;额定电压(KVV)本厂工作变压器的的容量按单机机容量的8%给定Sjs=200//0.85xx8%=188.82MVVASjS:三用电计算算负荷SJS:SSjS/KttKfSn:三用变压器器额定容量Kf:对应应于同负荷率率的允许过负负荷倍数Z1.044KT:对应应于年平均温温度的温度修修正系数:Kt=ll.05Sn小于等等于17.244MVA因此选用三三绕组分裂变变的型号为SFPFLL-25/112·5-112.5KVV型，半穿越越电抗X’1-2=XX1-2=UUd%15X=00.6(UDD%10O··SB/Sww)高备变为:2200/6.3KKVX’=23X**=0.4335四·主接线设计的相关关问题1·电力网网中性点接地地方式选择电力力网中性点接接地方式是一一个综合的问问题，它与电电压等级，单单相接地短路路电流，过电电压水平，保保护配置的方方式有关，直直接影响向电电网的绝缘水水平，各级各各级系统供电电的可靠性和和连续性，主主变压器和发发电机的运行行安全与通信信线路的干扰扰等。本厂属于于110KV及以上电网网，故选中性性点直接接地地方式，直接接接地方式的的单相短路电电流很大，线线路或设备须须立即切除，增增加了断路器器的负担，降降低了供电的的连续性，但但由于过电压压较低，绝缘缘水平可下降降，减少了设设备的造价，特特别是高压和和超高压电网网，经济效益益显著。2、主变变压器中性点点接地点直接接接电力网中中性点接地方方式与分析:电力网中中性点的接地地方式，决定定了主变压器器中性点的接接地方式，主主变压器的110-5OOKKV中性点直接接接地。1)凡中、低压有((源)电源的升压压站和降压变变电所，至少少应有一台变变压器直接接接地。2)变压器中性点接地地的数量应使使电网忽有短短路点的综合合零序电抗与与综合正序电抗之比X0/X1小于3，以使单相相接地时健全全相式频过电电压不超过阀阀型避雷器的的灭弧电压，X0/X1尚应大于1-15，以使单相相短路电流不不超过三相短短路电流。3)所有普通变压器的的中性点都应应该经隔离开开关接地，以以便于运行调调度灵活选择择接地，当变变压器中性点点可能断开运运行时，若该该变压器的中中性点，绝缘缘按线电压设设计，应在中中性点装设避避雷器保护。4)选择接地点时应保保证任何故障障形成都不应应使电网解列列成中性点不不接地系统。双母线线接线不两台台及以上主变变压器进可考考虑两台主变变压器中性点点接地。3·发电机中性点接地地方式:发电机中中性点接地方方式采用非直直接接地方式式，2OOMWW及以上的大大规模机组采采用发电机中中性点经高电电阻接地方式式，容量为200MW及以上发电电机，应采用用中性点经消消弧线圈或单单相配电变压压器的接地方方式。1)发电机中性点经高高阻接地后可可选:限制过电压压不超过26倍额定电压;限制接地故故障电流不超超过0-15AA;为定子接地地故障保护提提供电源便于于检修。2)为减少电阻值，一一般经配电变变压器接入中中性点，电阻阻接地配电变变压器的二次次侧，部分引引进机组，也也有不接配电电变压器而直直主费要入数数百欧姆的高高电阻。4·电压互感器的配置置1)电压互感器的数量量和配置与主主接线有关，并并满足测量、保保护、仪表和和自动装置的的要求，电压压互感器配置置应能保证在在运行方式改改变时，保护护装置不得失失压，同期点点的两侧都能能提取到电压压。2)6-200KKV电压等级的的每组主接线线母线的三相相应装设电压压互感器，旁旁路上是否需需要装设电压压互感器，应应视各回出线线外侧装设电电压互感器的的，情况和需需要确定。3)当需要监视和检测测线路有无电电压时，出线线侧一相上应应设电压互感感器。4)当需要在330KKV及以下主变变压器回路中中提取电压时时，可尽量利利用变压器电电容方式套管管上的电压抽抽取装置。5)发电机出口一般装装设两组电压压互感器，供供测量和自动动电压调整装装置需要，当当发电机配有有双套的自动动电流互感器器的配电压调调整装置，且且采用零序电电压间保护时时，可增设一一组电压互感感器。互式使择上当确足一容感要视单应五互有的互5·电流互感器的配置置:1)凡装有断路器的回回路均应装设设电流互感器器，其数量应应滞测量仪表表，保护和自动装置要要求。2)在末装设断路器的的下列地点也也应装设电流流互感器，发发电机和变压压器的中性点点，发电机和和变压器的出出口，桥列接接线的跨条上上等。3)对直接接地系统一一般按三相配配置，对非直直接接地依具具体条件按三三相或两相配置。互择：K装用构注的器电般箱构电有量式器6·隔离开关的配置1)接地发电机机、变压器引引出线或申性性点上的避雷雷器可不装设设隔离开关。2)接在母线上上的避雷器和和电压互感器器宜采用一组组隔离开关。3)断路器的两两侧均应配置置隔离开关，以以便在断路器器检修时隔离离电源。4)中性点可不不必装设隔离离开关。7·接地刀闸的配置1)为保证元件和母的的检修安全，35KV及以上每段段母线根据长长度宜装设1-2组。2)63KV及以以上装置的配配电设备的断断路器的两侧侧，隔离开关关和线路隔离离开关的线路路侧宜配置接接地刀闸，双双母线接线两两组母线隔离离开关的断路路器侧可公用用一把接地刀刀闸。3)接地刀闸:母线的的接地刀闸宜宜装设在母线线电压互感器器的隔离开关关上，也可装装于其它回路路母线隔离开开关的上。4)旁路母线一般装设设一组接地刀刀闸，设在旁旁路隔离开关关的旁路母线线侧。5)63KV及以以上主变压器器进线隔离开开关的主变压压器侧T装设一组接接地刀闸。8·避雷器的配置1)配电装置的每组母母线上，应装装设避雷器，但但进出线都装装避雷器时除除外。2)旁路母线上是否需需要装设避雷雷器，应视在在旁路母线投投入运行时，避避雷器到被保保护的电气距距离是否满足足要求。3)22OKV及及以下变压器器避雷的电压压距离超过允允许值时，应应在变压器附附近增设互助助避雷器。4)三绕组变压器低压压侧的一相上上宜装设一台台避雷器。5)自耦变压器必须在在两个自耦合合的绕组出线线上装设避雷雷器，并应接接在变压器的的断路器之间间。6)直接接地系统中，变变压器中性点点为分级绝缘缘，且有放电电间隙时，应应装设避雷器器。7)单元接线的发电机机出线装设一一组避雷器。8)1lOKV--22OKVV侧一般不装装设避雷器。第四章短路计算算1·短路计算的目的在发电厂和变电所所的电气设计计中，短路电电流计算是其其中一个重要要环节，计算算的目的主要要如下:1)在选择电气气主接线时，为为了比较各种种接线的方案案，或确定某某一接线是否否需采用限制制短路电流的的措施等，均均需进行必要要的短路电流流计算。2)在选择电电气设备时，为为了保证设备备在正常运行行和故障清况况下都能安全全、可靠地运运行，同时又又力求节约资资金，这就需需要进行全面面的短路电流流计算。3)在设计屋外高压配配电装置时需需按短路条件件校验软导线线的相间和相相对地的安全全距离。44)在选择继电电保护方式和和进行整定计计算时需以各各种短路时的的短路电流为为依据。2·短路电流计算时一一般规定1)计算的基本本情况:1.电力系统申所有电电源均在额定定负荷下运行行。2.所有同步电机都具具有自动调整整励磁装置。3.短路发生在在短路电流为为最大的瞬间间。4.所有电源的电动势势相位角相同同。5.应考虑对短短路电流值有有影响的所有有元件，但不不考虑短路点点电弧电阻对对异频电动机机的作用。仅仅在确定短路路电流冲击值值和最大全电电流有效值时时才予以考虑虑。2)接线方式计算短路电流时所所有的接线方方式，应是可可能发生最大大短路电流的的正常接线方方式(最大运行方方式)。3)计算容量应按本工工程设计规划划容量计算。4)短路种类::按三相短路路计算5)短路计算点：在正正常接线方式式时，通过电电气设备的短短路电流为最最大的地点。称称为短路计算算点，对于带带电抗器的6-10KKV出线与厂用用分支回路，在在选择母线至至母线隔离开开关之间的引引线套管时，短短路计算点该该取在电抗器器前，选择其其余的导体和和电器时，短短路计算点应应取在电抗器器后。3·计算步骤1)选择计计算短路点2)画等值值网络图3)化简等等值网络图4)求计算算电抗XjS，5)由运行行曲线进出各各电源供给的的短路电流同同期分量标么么值6)计算无无限大的电源源供给的短路路电流同期分分量7)有功功功率电源的短短路电流计算算8)计算短短路电流同期期分量有名值值和短路容量量9)计算短短路电流冲击击值10)计算异异步电动机供供给的短路电电流11)绘制短短路电流计算算结果表期算与间抗以源电为抗可归第值额m短的标电点抗的计性线路分f·各算的可应间源标由各KA第电量源机源流穷电电准认电量短么计A第三章发发电机变压器器及发一变组组保护方式的的选择及整定定设计原则则及范围，随随意电力系统统的增大，大大容量的发电电纲组不断增增多，在电力力设备上装设设完善的继电电保护装置，不不仅对电力系系统的可靠运运行有重大意意义，而且对对重要而昂贵贵的设备减少少在各种短路路和异常运行行时造成的损损坏，在经济济效益上也有有显著的效果果，原理接线线和设备选择择等万面根据据主设备的运运行工况及结结构特点，达达到可靠、灵灵敏、快速且且有选择性的的要求。本设计主主要包括发电电机变压器、发发电机变压器器组、厂电源源设备和母线线等保护装置置的设计。3.1.1主变瓦瓦斯保护现代生产产的变压器，虽虽然结构可靠靠，故障机会会较少，但在在实际运行申申，仍有可能能发生各种类类型故障和异异常，为了保保证电力系统统安全连续地地运行，并将将故障对电力力系统安全连连续运行的影影响限制到最最小范围，必必须根据变压压器容量，装装设继电保护护装置。变压器保护的配置置原则1)反应应变压器的油油箱内部故障障和油面降低低的瓦斯保护护容量为80OKVVA以上的油浸浸式变压器，均均应装设与瓦瓦斯保护。2)相间间短路保护反应变压压器绕组和引引出线的相间间短路的纵联联差动保护或或电流速断保保护，对其申申性点直接接接地侧绕组和和引出线的接接地保护短路路，并月对绕绕组间保护短短路也能起保保护作用。对对于发变组，当当发电机与变变压器之间有有断路器时，变变压器应装设设单独的纵联联差动保护。当当发电机与变变压器之间没没有断路器时时，1OOM信用证以下下的发电机，可可只装设发变变组共用的纵纵联差动保护护、对于200MW及以上的汽汽轮发电机，为为提高快速性性;在机端还宜宜装设复合电电流速断保护护，或在变压压器上增设单单独的纵联等等速动保护，即即采用双重快快速保护万式式。3)中性点直接接地电电网中的变压压器外部接地地短路的零序序电流保护。1lOKV及以上中性性点直接接地地电网中，如如果变压器中中性点可能接接地运行，对对于两侧或三三侧电源的升升压站或降压压变压器上应应装设零序电电流保护，作作为变压器保保护的后备保保护，并用为为相邻元件的的后备保护。4）变压器瓦斯保护装装置及整定。(1)瓦斯继电器器又称气体继继电器，它安安装在变压器器油箱与油枕枕之间的连接接管道申，油油箱内的气体体通过瓦斯继继电器流向油油枕。目前有有浮筒挡板和和开口档板两两种，均有两两对触点引出出,可能并联使使用.瓦斯保护装置接线线由信号回路路和跳闸回路路组成.变压器内部部发生轻微故故障时,继电器触点点闭合,发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。当变变压器内部发发生严重故障障时，油箱产产生大量气体体强烈的油流流冲击档板，继继电器触点闭闭合，发生重重瓦斯跳闸脉脉冲跳开变压压器各侧断路路器。因重瓦瓦斯继电器触触点有可能瞬瞬时接通，故故跳闸回路一一般要加装自自保持回路。（2）瓦斯保护的整定定1）一般瓦斯保护气气体容积整定定范围为250——360CM立方，容量量在10MVA以上时，定定值为250CM立方。2）油速整定，重瓦瓦斯保护动作作的整定的范范围为0.6—1.5M//S,在整定油速速时,均以导油管管中的流速为为准。当油速整整定为0.6—1M/S时,保护反应变变压器内部故故障相当灵敏敏的.但变压器外外部故障时,由于穿越性性故障电流的的影响,在导油管中,油流速度约0.4—0.5MNN/S为了防止穿穿越性故障时时瓦斯保护误误动作,可将油速整整定在1M/S左右.发电机差动保护采用新型比率制动动特性的整流流型差动继电电器对100MW及以上容量量发电机推荐荐采用微机型型差动保护.所谓比率制制动特性就是是继电器的动动作电流,随外部短路路电流的增大大而自动增大大,而且动作电电流的增大比比不平衡电流流的增大还要要快,这样就可以以避免由于外外部短路电流流增大而造成成电流互感器器饱和引起不不平衡电流的的增大,也就是说可可以避免继电电器的误动.整定方法如下：1、最小动作电流的的选择Idzjrrin==KkIbp=KKKfzqKtxfiIe2fKKKfzq---考虑虑非周期分量量影响系统，采采用1Ktx----电流流互感器的同同型系数，采采用0.5fi------电流流互感器的最最大相对误差差，取0.1Ie2f----发电电机的二次额额定电流选择电流互感器：：变比选择120000/5-额=定条流于态差的流所电现定In的机短于定保的一n7.的系定A的曲率制线坐直中此其交用作即0：制一3.1.3主变差动保护变压器纵纵联差动保护护在变压器正正常运行和外外部故障时，理理想情况下，流流入差动继电电器的电流等等于零，但实实际上由于变变压器励磁电电流，接线方方式和LH等误差的因因素的影响，继继电器中不平平衡电流通过过，由于这些些特殊因素的的影响，变压压器差动保护护的不平衡电电流远比发电电机差动保护护的大。因此此，变压器差差动保护需要要解决的主要要问题之一是是采取各种措措施避越不平平衡电流的影影响。在满足足选择性的条条件下，还要要保证在内部部故障时不足足够的灵敏系系数和速动性性。经比较避避虎励磁涌流流的几种不同同万式，选用用二次谐波带带比率制动特特性的变压器器差动保护。由于变压压器励磁涌流流中含有很大大的二次谐波波分量，而在在变压器内部部故障时，二二次谐波比例例很小，因此此利用二次谐谐波原理为判判据的差动继继电器具有防防止涌流的功功能。为了避避越正常运行行和外部故障障时穿越短路路电流的影响响，该继电器器还有比率制制动回路。为了防止止变压器内部部故障时，由由于短路电流流过大而在LH或电流互感感器饱和时差差动继电器可可能出现拒动动，在继电器器中装了差动动速断元件，其其动作电流为为额定电流的的8-15倍。二次谐波波制动的整流流型差动继电电器，在继电电器没有设置置平衡线圈或或平衡抽头时时，由各侧LH变比不一致致造成的二次次平衡电流是是通过专用的的自耦变流器器补偿的。采用二次谐波制动动差动保护整整定计算1、选择自耦变流器器变比及抽头头压量额求流相VKe方e=比级为的器=初头作回不一决取0器曲差两绕于3·1·4阻抗保保护的构成及及接线大容量发发电机阻抗值值相对增大，短短路电流水平平相应降低，因因而发电机相相间后备采用用过电流保护护灵敏系数不不高，定采用用阻抗保护。1·阻抗保护配配置原则图(a))阻抗保护装装设在高压侧侧，对高压母母线故障灵敏敏系数最高，对对线路保护的的后备作用也也较好，但发发电机与变压压器的后备作作用较差。图图(b)阻抗保护装装在发电机端端，对发电机机和变压器的的后备作用较较好，但对高高压侧灵敏系系数减少，图图(c)阻抗保护护装在发电机机中性点CT上，对变变压器及高压压侧的故障灵灵敏系数最差差，但能对发发电机起到后后备保护作用用。对发电机机变压器组双双母线接线，双双母线的母线线差动保护较较复杂，可靠性较较低，需要跳跳闸的较多，且且设有双重化化母线保护，故故如果发变组组的保护均为为双重化时，阻阻抗保护主要要作用于母线线保护的后备备，因此装于于高压侧。2·阻抗保护的构成阻抗保护为三相式式接线，采用用简单的全阻阻抗继电器或或偏移阻抗继继电器，设有有电压回路断断线闭锁措施施，一般不装装设振荡闭锁锁装置，而用用延时躲振荡荡。保护的动动作阻抗按与与合的条件整整相邻元件保保护定配合的条件件整定一般不不与相邻元件件后备保护配配合。保护设设tl和t2两段延时，延延时tl与相邻元件件主保护配合合，并能可靠靠躲开振荡，一一般延时不大大于0.5-1..0S,动作T母线解列(或本侧解列)延时t2=tl++At，动作于解解列灭磁。3.1.5发电机机、变压器组组差动保护发变组差差动保护(大差)的接线有三三种，如图(a)大差的一臂臂接厂用高压压侧LH，此时要要求该LH的变比和和发电机出口口LH变比相同，故故投资较大，封封闭母线或厂厂用变压器套套管上装大变变比的TA虽复杂，但但接线较简单单，二次电流流的电缆较短短。因厂用变变有专用差动动保护用主保保护，大差不不包括厂用变变是允许的。图(B)大差的一臂臂接厂用低压压分艾的TA经降流的辅辅助变流器饱饱和系统要求求低，易选择择，比接线万万式投资省，封封闭母线较简简单，大差保保护范围扩大大到厂用变，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,但大差的保护范围围增大,差动保护整整定应躲开厂厂用变低压分分支故障,因此,保护整定电电流在,灵敏性差,可靠性差。发电机匝间短路保保护发电机是否装设匝匝间保护,目前国内有有两种不同意意见.一种认为发发电机定子绕绕组的结构不不会引起匝间间短路，有100%定子接地保保护，可不装装设；另一种种意见认为，发发电机定子绕绕组有发生匝匝间短路的可可能，如引线线部分，希望望装设匝间保保护。故对中中性点只有三三个引出端子子的发电机是是否装设匝间间保护，一般般采用转子二二次谐波电流流式或零序电电压保护装置置，保护动作作用于全停。3．1．7零序电压式匝间保保护有并联分支的发电电机定子匝短短路时，会有有零序电流和和零序电压产产生；发电单单独接地，也也有零序电流流和零序电压压产生；发电电机单独接地地时，也有零零序电流和零零序电压。因因此二者必须须区分为此目目的，可采如如图的零电压压匝间保护的的接线。图中中把发电机中中性点于发电电机出口端电电压互感器的的中性点用电电缆连接起来来，该电压互互感器的中性性点不能接地地（要求该电电压互感器为为全绝缘的）这这样，当定子子绕组发生匝匝间短路时，就就有零序电压压加到电压互互感器的一次次侧，于是，在在其二次侧开口三角角形开口就有有零序电压输输出，使电压压继电器YJ动作。当发发电机定子绕绕组发生单相相接地故障时时，虽然一次次侧也出现零零序电压，但但发电机输出出端每相对中中性点的电压压仍然是对称称的。因此，电电压互感器的的一次侧三相相对中性点的的电压同样是是完全对称的的，它的开口口三角形绕组组输出电压仍仍为零，故保保护不会动作作。当外部相间短路时时，零序电压压保护也反应应不平衡电压压保证保护动动作有足够的的灵敏系数，在在外部短路时时又不误动，可可增设防止误误动作的闭锁锁元件，一般般可选负序功功率方向继电电器作为闭锁锁继电器。为使一次设备安全全，电压互感感器的高压侧侧应装设熔断断器，为防止止熔断器熔断断而导致保护护误动作，还还要增设电压压断线闭锁装装置。3．1．8主变高压侧零序保保护对于变压器高压侧侧和相邻元件件单相接地短短路，应装设设变压器零序序保护作为相相邻元件，变变压器高压绕绕组和引线的的后备保护。零零序保护装置置与变压器中中性点绝缘水水平和接地方方式有关，在在本系统中主主变为双绕组组升压变，变变压器中性点点分级绝缘，部部分接地，变变压器的零序序保护。变压器中性点装设设放电间隙，变变压器应装设设与零序保护护由两段零序序电流保护构构成，电流元元件接到变压压器中性点TA的二次侧，保保护I段由两段延延时T1和T2，其动作电电流和延时T1应与相邻元元件接地保护护I段配合，在在高压母线接接地短路时保保护装置灵敏敏性符合要求求延时T1=0..5-1.00S,动作于母线线解列；T2=T11+T断开变压器器高压侧断路路器，保护二二段设两段延延时T3和T4，其动作电电流和延时T3应与相邻元元件接地保护护后备段配合合，T3动作于母线线解列，T4=T33=T动作与变压压器高压侧断断路器.此外,还增设一段零序电电流保护和零零序电压保护护作为变压器器中性点不接接地运行时的的保护,增设的零序序电流保护一一次动作电流流值取100A,零序电压保保护应躲开系系统接地短路路时,变压器中性性点可能出现现的最大零序序电压,并应在综合合阻抗X0与X1之比超过允允许值动作,一般电压整整定值为187V左右.发生一点接接地故障时,首选切除直直接发地变压压器,若故障点仍仍然存在,变压器,若放电间隙隙未被击穿侧侧零序电压保保护动作,经0.5S延时切除变变压器发电机接地保护的的定子一点接接地保护对于100MW及以上上的发电机,应装设保护护区为100%的定子接地地保护,保护装置带带时限动作于于信号,根据系统情情况和发电机机绝缘情况,必要进也可可作用于切机机.为检查发电机定子子绕组和发电电机电压回路路的绝缘情况况,应在发电机机机端装设测测量零电压的的表.发电机定子子接地保护方方式与发电机机中性点接地地方式有关,而发电机的的电压表.而发电机中中性点接地又又与定子单相相接地电流有有关,本题采用中中性点经配电电变压器接,又称高阻抗抗接地,故基波零序序电压取自配配电变压器的的二次侧,基波零序电电压接地保护护原理图如图图.对于接在机机端TV开口三角形形的保护,其二次侧输输出有不平衡衡电压,没变压器高高压侧发生接接地故障时,高压系统中中的零序电压压还会传送到到发电机电压压侧,因此发电机机定子绕组保保护装置的动动作电压应避避开上述不平平衡电压，所所以保护区仅仅为70-855%。2．二次谐波定子接接地保护它是利用正常运行行时发电机中中性点三次谐谐波电压UT比机端三次次谐波电压US大，而靠近近中性点附近近定子接地时时则正好相反反的原理构成成保护装置，与与基波零序电电压配合可以以构成100%定子接地保保护。3．2运行异常保护3．2．1对称过负荷保护对于大容量发电机机，材料利用用率高，其热热容量（WS/C）和铜损铁铁损之比显著著减小，通常常在发电机定定子绕组过负负荷，但因热热电偶元件本本身还有一定定的热时间常常数，因而不不能迅速反应应温升变化的的情况，为此此，对于大容容量机组需装装设定子绕组组过负荷保护护，发电机需需装定子绕组组对称过负荷荷保护发电机机允许过负荷荷的时间与过过负荷大小有有关，通常呈呈反时限特性性。为了使保护动作特特性与发电机机的温升特性性相配合，以以确保机组的的安全运行及及充分发挥其其过负荷能力力，对于大型型发电机的对对称过负荷保保护，一般同同定时限和反反时限两部分分构成。定时限部分的动作作电流按发电电机长期允许许的负荷电流流下，能可靠靠返回的条件件整定，经延延时动作于信信号，并可动动作于减出力力，反时限部部分是发电机机定子绕组发发热方面的保保护，其动作作特性按发电电机定子绕组组过负荷能力力确定，动作作于解列，保保护应能反应应电流变化时时，发电机定定子绕组的热热积累过程，不不考虑在灵敏敏系数和时限限方面与其它它相间短路保保护相配合。定时限过负荷作用用于信