浅谈对电子继电保护电路整定计算的分析获奖科研报告

浅谈对电子继电保护电路整定计算的分析获奖科研报告【摘要】在电子机电中，电子继电保护是对机电电路的一种自动保护装置，在电力系统中主要是负责电力系统安全、可靠地运行。现在的机电电路构建原理复杂，成本高昂，一旦发生了故障，不但维修困难，且所花的金钱成本也是需要考虑的重要问题。就电子系统而言，大型发电机所占比较重大，特别是在容量比较下，若是单机容量在系统容量中的比重过大，大型发电机一旦发生移除，对整个系统所造的冲击相对较大。由此，在考虑大型发电机的电子继电保护配置时，还需要对其电路做计算分析，尽量保证机组在故障时所造成的破坏能够被压制到最小。

【关键词】继电保护;机电电路;计算分析

在考虑机电继电保护的总体配置时，应最大限度地保证电路安全和缩小故障破坏范围，尽可能避免不必要的突然停机，根据继电保护技术规程，为正确反应发变组短路故障和确保快速切除故障，以300MVA汽轮发电机基本数据为例，对其各项继电保护电流做了整定计算并分析。

一、发电机的纵差保护

1.最小动作电流

由于保护装置采用比率制动特性，其保护动作电流不必按躲过外部故障时的不平衡电流，其整定值只需躲过最大负荷条件下的差动回路不平衡电流。继电器的最小动作电流为：

Idz·jmin=Kk·Kfzq·KtX·fi·Ie2f=1.5×1×0.5×0.1×11.32=0.849KA

电流互感器变比为12000/5=2400

则：Idz=Idzjmin/n=849/2400=0.35A

LCD-7继电器的动作电流档有1A、2A。取：Idz=1A>0.35A

2.比率制动系数的选择：

以最大外部短路电流下流过继电器的动作电流Idz=Kk·Kzq·KtX·fi·IdmaX计算，此时，制动电流：Izd=IdmaX。又因为：Kzd=Idz/Izd所以Kzd=Kk·Kfzq·KtX·fi=1.3×1×0.5×0.1=0.065，LCD-7制动系数有0.2、0.3、0.4选Kzq=0.2>0.065

3.灵敏系数校验

Klm=Idjmin/Idzj=2.037/0.849=2.4>2灵敏度满足要求。

二、发电机的横差保护

1.继电器的动作电流

保护动作电流按躲过外部短路故障时最大不平衡电流及装置对高次谐波滤过比的大小整定。在本设计中根据经验公式整定计算。Idzj=0.2Ief/nlnl一般取用于发电机横差保护的电流互感器的变比，取0.25Ief/5。则：Idzj=0.2×5/0.25=4，继电器的动作电流档有1A、2A、4A、8A取Idz=4A

2.灵敏系数校验

α=3I0·4Xf0=0.25×4×8.81%=8.81%，其中3I0=Idzj，取0.25。另外，因为保护死区随着整定值的增大而增大，所以为了减小保护死区，应经过3次谐波滤过器，尽量减小3次谐波不平衡电流。

三、发电机定子绕组过负荷保护

1.定时限部分对称过负荷保护的动作电流

Idz=Kk·Ief/Kh=1.05×11.32/0.85=13.98KA继电器的动作电流：Idzj=Idz/nl=13980/（12000/5）=5.825A，t=3～15s动作于信号

2.反时限部分

反时限部分的动作时间由发电机的过负荷能力确定的。其整定公式为：t=K/[It*2-（1+α）]

四、发电机的失磁保护

1.阻抗元件整定计算

按异步边界圆整定：

Xa=-Xd·Ue2·nl/（2Se·nyf）=-26×182×12000×0.1/（2×100×353×18×5）=-1.59Ω

Xd=-Kk·Xd·Ue2·nl/（Se·nyf）=-1.2×224×182×12000×0.1/（100×353×18×5）=-329Ω

电流互感器变比取12000/5，电压互感器变比取18/0.1，高压侧母线电压互感器变比取500/0.1

2.电压元件整定

保护动作电压：Udz=0.75Ueh/nyh=0.75×500×0.1/500=0.075KV

励磁低电压闭锁元件整定：Udzfl=Px（Xs+Xd）Ufd0由于Ufd0未知所以无法计算。

负序电压闭锁元件的整定：Udz2=0.55×18=0.99KV，时间延时返回时间为8～10s。

3.保护动作时间

阻抗元件和母线低电压元件均动作，经t=0.5s动作于解列灭磁。阻抗元件动作，并经过t2动作于励磁切换或减少出力，经t3动作于解列灭磁。t2按躲过系统振荡的要求整定，t3按发电机允许的异步运行时间整定。

五、发电机其他保护

1.逆功率保护

保护的动作功率：Pdz=0.2Pe=0.02×300=6MW，保护的动作时限经t1=1.5s动作于发信号，经t2=100～180s动作于解列灭磁，t2按汽轮机允许的断汽运行时间整定。

2.发电机过电压保护

对于300MW及以上汽轮发电机，宜装过电压保护，其整定值根据定子绕组的绝缘状况而定。保护动作的电压整定：Udz=1.3Ue=1.3×18=23.4KV，动作时限：t=0.5s。

3.过激磁保护

U*/f*=1.05～1.2时，动作于发出信号;

U*/f*=1.25～1.3时，经5s后动作于跳闸。

其中U*为变压器工作电压标么值，f*为率频标么值。

4.发电机的非全相运行

负序电流元件的动作电流Idz按发电机允许的持续负序电流下能可靠返回的条件整定。Idz2=If2/Kh=0.07×11.32/0.9=0.88KAIf2取0.07Ief。动作时限经t=0.5s后动作于解列。

结论：

电子继电电流保护当线路发生故障时，线路中的电流会骤然增大，当电流大于保护的整定值时，电流保护动作切除故障，这种反映电流幅值升高而动作的保护装置尤为重要。对于单侧电源供电线路，在每回线路的电源侧均安装有电流速断保护。当输电线路上发生短路时，动作电流按躲过被保护线路末端短路时的