4X200MW火电厂继电保护毕业设计

..4*200MW的火电厂的继电保护设计摘要:本次设计是针对4*200MW的火电厂的继电保护设计，其中电厂的一次接线已知其基本的电气设备已选择。设计的基本内容就是了解该电厂在系统的主要作用对其进行短路计算，然后利用算出的短路电流对电厂的主要电气设备进行继电保护配置的设计。根据继电保护的四性：选择性、速动性、灵敏性以及可靠性对发电机、变压器和母线进行继电保护配置以及整定计算。关键词：短路电流计算，继电保护，整定计算Abstract:Thisdesignisfor4*200MWofpowerrelayprotectiondesign,includingthepowerplantawiringknown,itsbasicelectricalequipmenthaschosen.Thebasiccontentsofthedesignistounderstandthepowerplantinthemainfunctionofthesystemoftheshortcircuitcalculation,andthencalculatetheuseofshortcircuitcurrentofthemainelectricalequipmentforpowerplantsontherelayprotectiondevicedesign.Accordingtotherelayfourdemand:selective,fastactingsex,sensitivityandreliabilityofthegenerator,transformerandbusbartorelayprotectionconfigurationandsettingcalculation.Keyword:Short-circuitcurrentcalculation，relayprotection，settingcalculation目录1绪论 52设计的基本内容与要求以及系统标幺值的计算 82.1设计的基本内容与要求 82.2系统的参数以及火电厂主要电气元件的参数 92.2.1系统的参数 92.2.2火电厂主要电气元件参数 103短路电流的计算及最大负荷电流计算 123.1f1点短路（看电厂内部） 133.1.1画等值电路图并化简 133.1.2计算短路电流 143.2f2点短路（看整个系统） 153.2.1画等值电路图并化简 153.2.2计算短路电流 173.3发电机母线短路（f2点短路看电厂） 193.3.1画等值电路图并化简 193.3.2计算短路电流 203.4f3点短路（矿区母线短路） 213.4.1画等值电路图并化简 213.4.2计算短路电流 233.5f4点短路 253.5.1画等值电路图并化简 253.5.2计算短路电流 263.6f5点短路 283.6.1画等值电路图并化简 283.6.2计算短路电流 293.7最大负荷电流的计算 304发电机的保护配置及整定计算 324.1发电机的故障和不正常运行状态及保护类型 324.1.1发电机的故障 324.1.3发电机的保护类型 324.2纵联差动保护 344.2.1发电机主要参数 344.2.2纵差保护原理 344.2.3整定计算 364.3横联差动保护 384.3.1整定计算 394.4发电机的失磁保护 404.4.1整定计算 424.5过电压保护 464.5.1整定计算 475变压器的保护配置及整定计算 485.1电力变压器的故障和不正常运行状态及保护类型 485.1.1电力变压器的故障和不正常运行状态 485.1.2电力变压器的保护类型 485.2瓦斯保护 495.2.1保护原理 495.2.2瓦斯保护的整定 505.2.3重瓦斯保护油流速度 505.3差动保护 505.3.1整定计算 515.4零序电流保护 525.4.1零序电流计算 525.4.2整定计算 545.4.3灵敏度校验 555.5后备保护：复合电压过电流保护 555.4.1整定计算 565.4.2灵敏度校验 576母线的保护配置及整定计算 586.1母线的故障及保护类型 586.1.1母线的故障 586.1.2母线的保护类型 586.2电流差动母线保护 616.2.1差动保护动作电流的整定计算 616.3断路器失灵保护 627设计总结与体会 658致谢 669参考文献 67附录 68附录1火电厂的继电保护配置图 68附录2外文资料翻译 691绪论电力系统运行要求安全可靠，但是，电力系统的组成原件数量多，结构各异，运行状况复杂，覆盖的地域辽阔，因此，受自然条件、设备以及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员的误操作等），电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行，最常见同时也是最危险的故障就是各种形式的短路故障。（1）通过短路点的很大的短路电流所燃起的电弧，使元件遭到破坏。（2）短路电流流过非故障元件，会因为发热导致其绝缘损坏或者缩短其使用寿命。（3）部分地区电压大大降低，影响其产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统振荡等。故障和不正常运行状态常常是难以避免的，但事故却可以防止。电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。继电保护装置被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。（2）当发生不正常工作情况时，能自动有选择将信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。改革开放以来，我国经济的快速发展刺激着电网的快速发展，尤其是近几年全国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加快。同时随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高，就需要我们继电保护发挥更加重要的作用，针对系统出现的故障能及时切除，确保电网的安全稳定经济运行。我国继电保护的发展大体经历了以下几个跨越：（1）60年代中期独立研制并生产了第一套高压电网复杂保护，即整流型距离保护；（2）60年代末到80年代中期我国广泛采用晶体管型保护；（3）到80年代末，集成电路保护已形成完整系列，逐步取代晶体管保护；（4）1984年微机线路保护通过鉴定并获得应用，此后，不同原理、不同种类的微机保护相继研制生产，取得了引人注目的成果，到90年代，我国继电保护技术已完全进入微机保护数字式时代。从以上的发展过程来看，继电保护技术总是根据电力系统的需要，不断地从相关的学科中吸取最新成果而发展和完善自身的。总的来说，继电保护技术的发展可以概括为4个阶段、2次飞跃。4个阶段是电磁型（整流型）、晶体管型、集成电路型、微机型。第1次飞跃是由电磁型到晶体管型，主要体现在保护由电磁式向静态式转变，保护装置弱电化、无触点化、小型化和低功耗。第2次飞跃是由集成电路型到微机型，主要体现在保护由模拟式向数字式转变，保护装置智能化和信息化。继电保护现已发展到了微机保护阶段，微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。以下各级电网所需的各种保护设备，目前我国的微机保护的研究和制造均已居于国际先进水平。继电保护理论研究方面，人工神经网络在继电保护中的应用在九十年代被广泛研究。人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络（ANN）和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，必将为继电保护的发展注入了活力。继电保护的重要性是显然的,是关系到电网稳定的重要设备。继电保护装置历经电磁型、整流型,发展到80年代的晶体管、集成电路型,直到现在的微机型。微机保护也经历了从简单发展到现在的智能型,保护装置越来越人性化、智能化。然而,继电保护发展至今,虽然设备已经很先进,但仍有一些问题没有得到很好解决。现针对一些比较现实的问题举例说明:（1）加强对外部二次回路的维护,适时进行状态检修。继电保护发展至今,从保护原理的设计,到生产厂家制造工艺,到售后服务,各方面都已比较完善。微机保护装置的性能已非常稳定,由于保护装置性能不稳定引起的误动基本上没有出现过,所发生的保护误动作基本上是保护装置外部原因引起的。从统计的结果看误动有以下几个主要原因:①CT二次电缆回路接触不良②端子排锈蚀或电缆绝缘下降引起跳闸回路接通③所使用的CT性能不满足保护要求,区外故障时越级跳闸④继电保护工作人员的误操作⑤运行人员误投保护压板。而运行过程中其他因素引起逻辑变化的情况,至今尚未发生过,这足以说明,当前使用的CPU芯片性能已非常稳定,因此在我们的检验工作中,没有必要对其CPU的正确性进行很详细的校验。而应对继电保护设备实行状态检修,也就是说，只要保护装置不告警,就不用进行检修。当然,这要有一个逐步完善的过程,需要大量的配套工程,但这是一种发展趋势。（2）尽快规范通讯规约管理,减少相关转换环节。继电保护的技术已经很成熟,而近几年发展起来的综合自动化技术,对我们是一个全新的领域。由于其技术新,硬件成本低,利润高,其发展速度非常之快,这对维护工作是一个很大的挑战。综合自动化系统以“四遥”(指遥控、遥信、遥测、遥调)装置与后台监控机为核心,与保护装置相比,“四遥”装置的原理比较简单。另外,据研究表明,“四遥”装置很少出问题,问题最多的就是后台监控，究其原因,除了技术未成熟以外,计算机质量比较差也是一个重大原因。从近几年所出现的问题看,监控系统的问题可归纳为:误发信号、主机电源烧损、主机硬盘损坏及通讯串口损坏等。而维护工作中难度最大的是通讯问题,当前,综合自动化系统还处于发展阶段,四方、南瑞、南自、东方电子等厂家都自成一家,各有各的通讯规约,致使维护工作越来越难,一旦碰到通讯问题,必须请厂家人员才能处理,而且经常要几个相关厂家一起到场才行。如此一来，既降低了设备的安全运行可靠性,又提高维护的成本。因此，应尽快统一电力系统通讯规约,规范通讯规约管理。（3）注重数据备份,缩短故障处理时间。监控系统问题,出现最多的是硬件问题,而硬盘损坏是仅次于通讯问题的一个难题,此时硬盘上所有的数据都丢失。整个系统必须重装,这个工作的工作量很大。所以,维护人员应对所有监控系统进行硬盘备份,一旦硬盘损坏,整个硬盘更换即可。此外,验收时应要求厂家提供系统重装所需的安装盘,如监控系统盘、各种硬件如网卡、声卡、PLC卡安装盘,做好系统重装的准备。这样也可大大缩短故障处理时间。（4）推行继电保护网络化管理,减少管理成本。继电保护发展至今,各方面已非常成熟,但继电保护管理工作太繁琐,耗费大量的人力物力。电力系统自动化程度也越来越高,光纤等的投入使用使自动化的可靠性也越来越高,但继电保护远程管理在这方面还没有得到很好地应用。设想,如果定值的更改、检查,保护运行情况监控、信号的采取,加上前面提到的继电保护状态检修,都能进行远程管理,出人为事故的机率也将大大降低。继电保护技术发展迅速,对保护人员提出了更高的要求。作为继电保护维护工作者,应从管理方式方法入手,从根本上改变继电保护工作局面，对于工作过程中发现的问题要及时更正和改进。2设计的基本内容与要求以及系统标幺值的计算2.1设计的基本内容与要求系统及原始数据见图2.1和图2.2。某北方矿区附近25km处建设一座装机容量为4×200MW的火电厂，工程分两期完成，第一期投2×200MW，此时矿区负荷为80MW，二期工程再投入2×200MW，而矿区负荷则增至140MW，其余功率经160km的220~500kV线路送入系统。站内空气清洁，最高日平均气温32℃，最低0℃，海拔800m，非地震区，6、7、8月有雷雨，建设场地充裕。矿区最大负荷同时系数0.85，最小负荷系数0.7，55%Ⅰ类负荷，30%Ⅱ类负荷,=5500h。本次设计主要是针对该火电厂电气主接线的继电保护，电气主接线如下图。电厂母线采用的是双母线接线。对于火电厂内的继电保护主要是针对发电机、变压器以及母线故障时的短路电流电流计算，以及整定计算，然后到继电保护装置的选择，最终达到保护的要求。图2.1火电厂与系统的接线图图2.24*200MW火电厂的电气一次接线图2.2系统的参数以及火电厂主要电气元件的参数2.2.1系统的参数火电站G1:4*100MW水电站G2:6*60MW水电站G3:4*125MW运放系统：X=0.02变压器T1：变压器T2：变压器T3：选取，计算的标幺值如下：,,,,,，，2.2.2火电厂主要电气元件参数发电机G（4台相同）：型号QFQS-200-2变压器T1，T2：型号SSPS-240000/220变压器T3，T4：型号SFP3-240000/220选取，计算的标幺值如下：变压器T1，T2：同理：，变压器T3，T4：，发电机G：3短路电流的计算及最大负荷电流计算在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又要力求节约、减少投资，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。在进行继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据。要计算的短路点标注在图中：图3.1系统中的短路点图3.2发电厂的短路点3.1f1点短路（看电厂内部）3.1.1画等值电路图并化简3.1.2计算短路电流t=0s时:有名值：每条线路：t=0.2s时:有名值：每条线路：t=4s时有名值：每条线路：3.2f2点短路（看整个系统）3.2.1画等值电路图并化简3.2.2计算短路电流t=0s时：，，有名值:每条线路：t=0.2s时：，有名值：每条线路：t=4s时：,有名值：每条线路：3.3发电机母线短路（f2点短路看电厂）3.3.1画等值电路图并化简3.3.2计算短路电流t=0s时：，有名值：每台发电机：t=0.2s时：，有名值：每台发电机：t=4s时：，有名值每台发电机：3.4f3点短路（矿区母线短路）3.4.1画等值电路图并化简3.4.2计算短路电流t=0s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：t=0.2s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：t=4s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：3.5f4点短路3.5.1画等值电路图并化简3.5.2计算短路电流t=0s时：，,有名值：t=0.2s时：，,有名值：t=4s时：，,有名值：3.6f5点短路3.6.1画等值电路图并化简3.6.2计算短路电流t=0s时：，，有名值：t=0.2s时：，,有名值：t=4s时：，,有名值：3.7最大负荷电流的计算（1）220KV出线架空线路（2）220KV变压器高压侧线路（3）15.75KV变压器低压侧线路（4）110KV矿区架空线路（5）母线联络回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的额定电流，本次计算中取变压器的额定电流4发电机的保护配置及整定计算发电机是电力系统中十分重要和贵重的设备，它的安全运行对电力系统的正常运行、用户的不间断供电以及保证电能的质量等方面起着决定性的作用。但由于发电机是一个长期延续旋转运行的设备，它的运行过程中既要承受短路电流和过电压的冲击，同时还要承受原动机械力矩的作用和轴承摩擦力的作用。因此，发电机在运行过程中出现故障和不正常运行状态就不可避免。4.1发电机的故障和不正常运行状态及保护类型4.1.1发电机的故障发电机故障主要是由定子绕组及转子绕组绝缘损坏引起的，常见的故障有一下几种。定子绕组相间短路。定子绕组匝间短路。定子绕组单相接地。转子绕组一点接地或两点接地。4.1.2发电机的不正常运行状态（1）转子励磁电流的急剧下降或消失。（2）外部短路引起的定子绕组过电流。（3）负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷。（4）外部不对称短路或不对称负荷。（5）突然甩负荷而引起的定子绕组过电压。（6）励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷。（7）汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率运行等。4.1.3发电机的保护类型针对以上故障及不正常运行状态，按规程规定，发电机一般应根据容量的大小有选择性地装设一下保护。纵差保护。对1MW以上的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵差保护。定子绕组的接地保护。对于直接连接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流（不考虑消弧线圈的补偿作用）大于表4-1的允许值时，应装设有选择性的接地保护。对于发电机-变压器组，对于容量在100MW以下的发电机，应装设保护区不小于90%的定子接地保护；对于容量100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护，保护带有时限动作于信号，必须动作于切机。发电机定子绕组单相接地故障电流允许值如表4.1：发电机额定电压/KV发电机额定功率/MW接地电容允许值/A6.3410.5汽轮发电机50—1003水轮发电机10—10013.8—15.75汽轮发电机125—2002水轮发电机40—22518—20300—6001表4.1横差保护。对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星型连接、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端是，应装设横差保护；对200MW及以上的发电机，有条件时可以装设双重化横差保护。发电机外部相间短路保护。定子绕组的过负荷保护。对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过很符合负荷保护。定子绕组的过电压保护。对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。励磁回路一点及两点接地保护。对于发电机励磁回路的一点接地故障，对于1MW及以下的小型发电机，可装设定期检查装置；对于1MW以上的发电机，应装设一点接地保护。失磁保护。对于发电机励磁消失故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关时连锁断开的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电动机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。转子过负荷保护。逆功率保护。对于200MW及以上的大容量汽轮发电机宜装设逆功率保护；对于燃气轮发电机，逆功率保护。4.2纵联差动保护4.2.1发电机主要参数4*200MW火电厂中选取的汽轮发电机型号为QFQS-200-2其主要参数如下表4.2：型号QFQS-200-2额定功率（MW）200额定电压（KV）15.75额定电流（KA）8625功率因数0.85转速（r/min）3000同步电抗（）194.5定子接线Y—Y暂态电抗（）23.6次暂态电抗（）14.6额定励磁电压（V）450额定励磁电压流QUOTE（A）1763表4.24.2.2纵差保护原理发电机纵差保护是保护发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护，它应能快速而灵敏的切断内部所发生的故障。同时，在正常运行及外部故障时，有应能保证动作的选择性和工作的可靠性。在保护范围内发生相间短路时，应瞬间断开发电机断路器和自动灭磁开关。定子绕组相间短路时，由于短路电流大，故障点的电弧会破坏绝缘，烧毁绕组和铁芯，甚至引起火灾，这是发电机内部最严重的故障。发电机定子绕组不同地点发生相间短路时，由于定子绕组各个点感应电势不同，短路回路阻抗也不同，所以短路电流大小就不一样。定子一相绕组发生匝间短路时，绕组两端的电流都相同，流入差动继电器的差动回路电流只有不平衡电流，差动继电器不会动作，故它不能反应匝间短路。对于大容量的发电机（100MW以上），为了减少故障发生于发电机中性点附近而出现的纵差动保护的死区，要求将纵联差动保护的动作电流降低，提高保护动作的灵敏性，并要保证在区外短路时保护可靠不误动。考虑到不平衡电流随着流过电流互感器TA电流的增加而增加，往往采用性能更好的比率制动式纵差动保护，使其动作值随着外部电流的增大而自动增大（即利用外部故障时的穿越电流实现制动），其原理接线如图所示。在正常负荷状态下，电流互感器的误差是很小的，因此这时的差动回路不平衡电流很小。随着外部故障电流的增大，当超过保护动作电流时，纵差保护就要误动。如果将纵差继电器做成这样的特性，即它的动作电流是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，则上述误动就不会出现。实现这种动作特性的纵差继电器，最简单方法是继电器除了以差动电流作为动作电流外，还引入外部短路电流作为制动电流。这样，当外部短路电流增大时，制动地阿牛随之增大，使继电器启动的动作电流必然要相应加大，这种继电器被称之为比率制动式差动继电器。比率制动式差动保护原理接线见图4.1：图4.1比率制动式差动保护原理图动作区域如图4.2：图4.2图中是制动电流，即外部短路时流过制动线圈的电流，即差动继电器的动作电流，为差动继电器的最小动作电流，表示继电器开始具有制动作用的最小制动电流，通常取等于负荷电流，因为在电流互感器误差很小，不平衡电流很小，，所以此时没有制动作用的继电器也不会误动作，而当外部短路电流大于负荷电流，随增大时，若,调整继电器的制动特性使之具有,做出直线BP，则继电器具有这样性能，不管外部短路短路电流多大，继电器总不会误动，K为制动系数。4.2.3整定计算根据比率制动式发电机差动保护的动作特性，需要整定两个定值，即最小动作电流和制动系数。（1）最小动作电流：按躲开最大负荷下差动回路的不平衡电流整定，即式中QUOTE——可靠系数，取2；——继电器调整误差，取0.03；——发电机额定电流；运行中的设备可由实测决定，但不能小于继电器的固有动作电流，规程要求具有比率制动的发电机差动保护 一般取0.2，则有：（2）制动系数QUOTE：比率制动式差动保护防止外部短路误动作的方法，不是依靠增大动作电流，而是借助于当制动电流增大时，动作电流相应地增大，即通过制动系数的适当选择来加以保证。按定义: 式中——继电器的动作电流；——继电器的制动电流。 假定外部短路时的最大短路电流为QUOTE，则此时流过差回路的电流，即继电器的动作电流为式中——非周期分量系数，取1；——电流互感器同型系数，取0.5；——电流互感器误差，取0.1；——可靠系数，取1.5；——外部故障时流过继电器之不平衡电流；而此时的制动电流为：由以上式子得：取=0.075~0.1在工程中，为保证可靠起见，制动系数不宜过小，一般建议去0.3~0.4。这里取=0.3，又有=0.3QUOTE43.285=12.9855A（3）灵敏系数校验：发电机差动保护灵敏度按发电机孤立运行时机端两相短路校验，设此时短路电流为QUOTE,则,根据值，查动作特性上相应的值，则灵敏度为满足要求4.3横联差动保护由于发电机纵差动保护不反应定子绕组一相匝间短路，当发电机定子绕组一相匝间短路时，如不及时处理，故障温度就会升高，使绝缘损坏，很可能发展成相间短路或单相接地故障，造成发电机严重损坏。因此，在发电机上（尤其是大型发电机）应装设定子匝间短路保护。对于双星形接线且中性点引出6个端子的发电机，通常装设单元件式横联差动保护。定子绕组匝间短路时，被短路的各匝将有短路电流流过，产生局部过热，破坏绕组绝缘，以致转变为单相接地或相间短路。同一支路绕组间短路，或同相不同支路绕组匝间短路，都称为定子绕组的匝间短路，发生匝间短路时纵联差动保护不能反应，故必须装设专用保护既横联差动保护。横联差动保护原理图如下图4.3：图4.3横联差动保护原理图在双星型中性点N.，间加装电流互感器作为横联差动电流继电器I的电流源，为横联差动保护。发电机正常运行或外部短路时，N，间无电流过，横联差动保护不动作。当定子绕组的同一分支的匝间发生短路时，短路分支的三相电势不平衡，于是在N，间有电流流过，当其值大于横联差动保护的动作电流时，保护跳开发电机。这种保护的优点是接线简单，灵敏度也可以很高，其缺点是发电机中性点侧必须有6个引出端子，保护有不大的死区。在大容量发电机中，由于额定电流很大，其每相都是由两个或多个并联的绕组组成。在正常运行的时候，各绕组中的电动势相等，流过相等的负荷电流。而当任一绕组发生匝间短路时，绕组中的电动势就不再相等，因而会出现因电动势差而在各绕组间产生均衡电流。利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝间短路的保护，即横差动保护.这种接线方式只用一个互感器装于发电机两组星形中点的连线上，其本质是把一半绕组的三相电流之和去与另一半绕组三相电流之和进行比较。这种接线方式没有由于互感器误差所引起的不平衡电流，其起动电流比较小，灵敏度高，且接线非常简单。转子回路两点接地时，横联差动保护可能误动作，但不必在转子回路两点接地时闭锁横联差动保护在投入两点接地保护的同时，横联差动保护应切换至带0.5～1S的延时动作于跳闸，可防止转子回轮偶然性的两点接地时引起的横联差动保护误动作。4.3.1整定计算保护动作电流按躲过外部短路故障时最大不平衡电流以及装置对高次谐波过比的大小整定，由于不平衡电流很难确定，因此工程设计中可根据经验公式计算。（1）3次谐波滤过比不小于10时，继电器动作电流为=(0.2～0.3)/式中：——发电机额定电流——电流互感器变比可得：=(0.2～0.3)×8625/2400=0.718～1.07A（2）灵敏系数校验。灵敏系数是以保护动作死区占整个绕组的百分比表示的，由下式可求出保护动作死区占的百分比=a/式中——等于——发电机零序电抗0.0785a——表示发电机动作死区占的百分比S——发电机的视在功率为235MW可得：常用DL—11/b继电器整定电流范围是：串联为2—4A，并联为4—8A从上述计算可知，保护动作整定值越高，保护死区越大，为了减小保护死区，应经三次谐波滤过器，尽量减小3次谐波不平衡电流。（3）动作时间整定：在励磁回路未发生接地故障的情况下，横联差动保护瞬时动作于跳闸。当励磁回路发生一点接地时，应将横联差动保护切换到带0.5~1.0s的时限跳闸，以防励磁回路发生偶然性的瞬间两点接地时而误动。4.4发电机的失磁保护发电机正常运行，向系统送出无功功率，失磁后将从系统吸取大量无功功率，使机端电压下降。当系统缺少无功功率，严重时可能使电压低到不允许的数值，以致破坏系统稳定。发电机失磁后，对电力系统和发电机本身会产生诸多不利影响，如需要从电力系统中吸收很大的无功功率以建立发电机的磁场,由于从电力系统中吸收无功功率将引起电力系统电压下降，如果电力系统的容量较小或无功功率储备不足，则可能使失磁发电机的机端电压、升压变压器高压侧的母线电压或其他邻近的电压低于允许值，从而破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可能因电压崩溃而使系统瓦解。发电机失磁后不但不发出无功功率还要从系统吸收无功功率。当系统无功功率储备不足时将导致发电厂母线电压、发电机机端电压下降。发电机失磁后,由于发电机吸收无功量的增大及定子电压的降低,定子电流就会增大。有功功率越大,定子电流就会越大。发电机从失磁到功角增大到90°的过程中,发电机的电磁功率先减小,但原动机的机械功率来不及减小,造成转子加速使功角不断增大,当功角大于90°发电机失步运行时发电机的异步功率维持着输入、输出功率平衡。发电机失磁后无功很快减小到零,然后向负变化到较大值。失步后发电机的无功功率按照滑差周期有规律的摆动。失磁发电机维持的有功功率越大及滑差越大,发电机从系统吸收的无功越大。发电机从失磁开始到稳定异步运行其机端测量阻抗沿着等有功阻抗圆由第1象限向第4象限变化失磁原因主要有三种：1励磁回路开路，励磁绕组断线，灭磁开关误动作，励磁调节装置的自动开关勿动，可控硅励磁装置中部分元件损坏。2励磁绕组由于长期发热，绝缘老化或损坏引起短路。3运行人员调整等失磁保护有三点：1发电机虽然失磁，但对失磁发电机和电力系统尚未形成危害时，应能即时发出信号。2发电机失磁后威胁到发电机及电力系统安全运行时，失磁保护应能即时动作，切除失磁发电机。3在发电机外部故障，电力系统震荡，发电机自同期并列等非正常运行状态下，失磁保护不应误动作。失磁保护由阻抗元件，母线低电压元件和闭锁元件组成，阻抗元件用于失磁故障，母线低电压元件用于监视母线电压，以保证系统安全，闭锁元件用于保护装置在外部短路，系统震荡。自同步及电压回路断线等情况下不误动作，当失磁后母线电压低于允许置时，失磁保护带时限动作于断路器跳闸，当母线电压未低于允许值时，保护带时限动作于信号，同时动作于切换励磁回路和自动减出力。失磁保护的原理图如图4.4：图4.4失磁保护的原理图4.4.1整定计算系统侧主判据——高压母线三相同时低电压继电器。本判据主要用于防止由发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，造成大面积停电，其动作判据为式中QUOTE——三相同时低电压继电器动作电压(此值应经调度部门确定)；——高压系统最低正常运行电压。经辅助判据“与门”输出，短延时动作于发电机解列。图4.5发电机侧主判据：（1)异步边界阻抗继电器；（2)静稳极限阻抗继电器；（3)静稳极限励磁低电压继电器。低励失磁保护的辅助判据有：（1)负序电压元件；（2)励磁低电压元件；（3)延时元件。4.4.1.1阻抗元件整定按异步边界圆征整定:当发电机低励或失磁时，发电机机端测量阻抗轨迹进入异步边界阻抗圆（作为发电机进入异步运行状态的判据）内，此时保护动作。发电机失磁异步边界圆，阻抗圆1为动作区，圆1的圆心在轴上，圆心坐标为（0，）,圆1和轴的交点A、B由下式决定式中——发电机额定容量——发电机额定电压——发电机电流互感器之比——发电机电压互感器之比——可靠系数，取1.2——发电机暂态电抗,取0.236——发电机同步电抗，1.95(2)按静稳边界圆整定：得——为系统联系阻抗，为QUOTE=0.05833+0.03342=0.09175图4.6系统联系阻抗图4.4.1.2电压元件整定保护动作电压 式中——为高压侧母线额定电压——为高压侧母线电压互感器之比为230/0.1得：=（0.7～0.8）×230/2300=(70～80)V3励磁低电压闭锁元件的整定式中——励磁低电压的整定值P——给定有功功率，取0.5——为综合阻抗，为发电机同步电抗，为系统阻抗——空载励磁电压得：=0.5×（1.95+0.09175）×120=122.505V（2）延时元件按异步边界整定：t=0.5～1.0S按静稳边界整定t=1.0～1.5S4负序电流（或电压）闭锁元件的整定负序电流元件动作电流：负序电压元件动作电压：式中：QUOTE（）——负序电流（负序电压）的动作值（）——发电机的额定电流（额定电压）得：QUOTE=(0.05～0.06)×8625/2400=0.18～0.21AQUOTE=(0.05～0.06)×15750/157.5=5～6V延时元件：延时返回时间为8～10s4.5过电压保护发电机出现过电压，不仅对定子绕组绝缘带来威胁，同时使变压器励磁电流剧增，引起变压器的过励磁和过磁通。过励磁可使绝缘因发热而降级，过磁通使变压器铁芯饱和并在铁芯相邻的导磁体内产生巨大的涡流损失，严重时可因涡流发热使绝缘材料遭永久性损坏。过电压保护用来保护发电机各种运行情况下引起的定子过电压。发电机定子绕组过电压保护反应发电机机端电压大小，该电压取自发电机机端TV的线电，过电压保护动作于跳闸。该两段过电压保护跳闸段，反应机端相间电压的最大值，动作于跳闸出口，过电压保护可作为过压启动、闭锁及延时元件、保护取三相线电压，当任一线电压大于整定值，保护即动作。保护的原理图如图4.7：图4.7过电压保护原理图4.5.1整定计算定子过电压保护的整定值，应根据电机制造厂提供的允许过电压能力或定子绕组的绝缘状况决定。对于200MW及以上汽轮发电机：所以继电器的动作电压整定值：t=0.5s动作于解列灭磁发电机过电压保护是一个带频率补偿（或对频率不灵敏）过电压继电器。这个继电器应该由一个瞬时动作单元和有一个反时限特性的延时单元。瞬时动作单元整定为在130-150％额定电压下动作，而反时限单元整定为在110％额定电压下动作。由接在发电机输出端电压互感器上的一个过电压继电器YJ以及时间继电器SJ，信号继电器XJ，保护出口中间继电器BCJ等组成。5变压器的保护配置及整定计算变压器是电力系统中十分重要的供电设备。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。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，同时大容量的变压器又是十分重的设备，因此，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、电压等因素装设必要的、动作可靠的继电保护装置。本次设计的电厂的电力变压器的主要参数如下：变压器T1，T2：型号SSPS-240000/220变压器T3，T4：型号SFP3-240000/2205.1电力变压器的故障和不正常运行状态及保护类型5.1.1电力变压器的故障和不正常运行状态（1）油箱内故障。绕组的匝间短路、相间短路、接地短路以及铁芯的烧损等。这些故障将产生电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸。（2）油箱外故障。变压器套管和引出线上发生相间短路和接地短路。（3）变压器的不正常运行状态。系统发生相间短路引起的过电流；中性点直接接地短路引起的过电流，中性点非直接接地系统接地故障引起的中性点过电压；过负荷；漏油引起的油面降低。5.1.2电力变压器的保护类型（1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。少量气体和油流速度较小时，轻瓦斯保护动作于信号；故障严重、气体量大、油流速度较高时，重瓦斯保护瞬时动作于跳闸。800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均装设瓦斯保护。（2）纵差保护或电流速断保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差保护或电流速断保护。电压在10KV以下，容量10000KVA以下的变压器采用电流速断保护；电压在10KV以上，容量10000KVA以上的变压器采用纵差保护。对于电压为10KV的变压器，当电流速断保护的灵敏性不满足要求时，也应装设纵差保护。上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。（3）复合电压闭锁过电流保护反应外部相间短路引起的变压器过电流的保护。宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。保护动作后，应带时限动作于跳闸。（4）零序过电流保护外部接地短路时的保护，110KV及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变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为其他元件的后备保护。（5）过负荷保护对于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。保护接于一相电流上，延时作用于信号。根据本次设计的要求选择的保护主要是瓦斯保护、差动保护、复合电压过电流保护。5.2瓦斯保护5.2.1保护原理当在变压器内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部，。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护。保护装置由排出气体的数量和速度直接反应变压器故障的性质和严重程度，分重瓦斯和轻瓦斯。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，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量的气体，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。5.2.2瓦斯保护的整定一般瓦斯气体容积整定范围为250-300cm3，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。5.2.3重瓦斯保护油流速度重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6-1.5m/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，管中的油流速度整定为0.6-1m/sJ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，在导油管中的流速为准约为0.4-0.5m/s。因此，为发防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定范围为1m/s。5.3差动保护变压器的差动保护是作为较大容量变压器的主保护，用来反映变压器绕组、套管及引出线的各种故障，且与瓦斯保护配合作为变压器的主保护，使保护性能更加全面和完善。变压器的差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。图5.1所示为其单相原理接线图，两侧TA1和TA2之间的区域为差动保护的范围，保护动作于跳开两侧的断路器QF1、QF2。变压器的单相原理接线图如图5.1：图5.1变压器纵差保护的单相原理接线图5.3.1整定计算（1）按躲过励磁涌流整定励磁涌流计算如下：又因为（取1.3）所以有：(2)按躲过最大的负荷电流整定最大负荷电流计算如下：220KV变压器高压侧线路又有（取1.3）所以有：（3）按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定根据分析，变压器的差动保护的最大不平衡电流为：式中：10%——电流互感器容许的最大相对误差；——非周期分量影响系数，一般取1.3—1.5；——电流互感器的同型系数；——由变压器带负荷调压引起的相对误差，一般取电压调整范围的一半；——由所采用的中间互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同时，所引起的相对误差，初算时取0.05；——流过变压器的最大短路电流。对于变压器T1，T2：对于变压器T3，T4：又因为：（取1.3）所以有：5.4零序电流保护本次设计零序保护采用的是变压器零序电流差动保护。5.4.1零序电流计算变压器T1，T2外部故障的零序网络图如下图5.2：图5.2T1，T2零序网络图零序电抗：所以有零序电流：变压器T3，T4外部故障的零序网络图如下图5.3：图5.4T3，T4零序网络图零序电抗：所以有零序电流：5.4.2整定计算（1）按躲过变压器外部接地短路故障的最大不平衡电流计算：式中：——可靠系数，取1.3—1.5；——电流互感器误差，取0.1；、——差动继电器平衡线圈计算匝数与实际采用匝数不等所引起的相对误差，计算时一般取0.05；——外部故障时流过变压器的零序电流最大值。由于外部接地故障时，对于零序差动保护而言，总的零序电流之和恒为零，因此计算中不必考虑电压分接头的影响。（2）按躲过变压器外部三相短路故障时产生的最大不平衡电力计算：式中：——可靠系数，取1.3—1.5；——电流互感器误差，取0.1；——变压器外部三相短路故障时，流过变压器的最大短路电流。所以有：对于变压器T1，T2对于变压器T3，T4（3）按躲过变压器零序差动保护二次回路断线计算：式中：——可靠系数，取1.3—1.5；——变压器额定电流。又有所以有：5.4.3灵敏度校验式中：——外部故障时流过变压器的零序电流最大值；——实际的动作电流。所以有：满足要求5.5后备保护：复合电压过电流保护复合电压闭锁的过电流保护一般用于升压变压器或过流保护灵敏度达不到要求的降压变压器上，适用于大多数中、小型变压器，保护原理接线图如图5.4所示。图5.4复合电压过电流保护原理接线图这种保护的电压启动元件由反应不对称短路的负序电压继电器KVN（内附有负序电压过滤器）和反应对称短路接于相间电压的低电压继电器KV组成；电流元件由于接于相电流的继电器KA1—KA3组成；时间元件由时间继电器KT构成。装置的动作情况如下：当发生不对称短路时，故障相电流继电器动作，同时负序电压继电器动作，其动断触点断开，致使低电压继电器KV失压，动断触点闭合，启动闭锁中间继电器KM。相电流继电器通过KM常开触点启动时间继电器KT，经整定延时启动信号和出口继电器，将变压器两侧断路器断开。因此，当负序电压消失后，KVN返回，动断触点闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，只要该电压小于低电压继电器的返回电压，KV不致于返回，而且KV的返回电压是其启动电压的（大于1）倍，因此，电压元件的灵敏度可提高倍。复合电压启动的过电流保护在对称短路和不对称短路时都有较高的灵敏度。5.4.1整定计算普通的过电流保护的动作值是按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定，因此保护灵敏度不够。负荷电压启动的过电流保护由于采用了复合电压元件，因此必须当电流元件和复合电压元件都启动时，才能启动时间元件，经延时去跳闸，因此过电流继电器的动作电流只需躲过变压器的额定电流整定，即式中：为变压器的额定电流；取0.85；取1.2—1.3.对于变压器：所以有：低电压元件的动作值应小于正常情况下母线上可能出现的最低工作电压，还要保证在外部故障切除后电动机自启动时低电压元件能可靠返回，根据运行经验取：负序电压继电器的启动电压按躲开正常情况下负序电压过滤器输出的最大不平衡电压整定。根据运行经验。取：复合电压启动的过电流保护在不对称短路时，电压元件有较高的灵敏度，且在变压器后的不对称短路，与变压器的接线方式无关。5.4.2灵敏度校验对于变压器T1和T2，当f2（发电厂母线短路），f4点短路时流过变压器的最小短路电流：满足要求对于变压器T3和T4，当f2（发电厂母线短路），f5点短路时流过变压器的最小短路电流：满足要求6母线的保护配置及整定计算母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电站母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。运行经验表明，母线故障绝大多数是单相接地短路和由其引起的相间短路。母线故障的类型比例与输电线路不同，在输电线路的故障中，单相接地故障约占故障总数的70%以上。而在母线故障中，大部分故障时由绝缘子对地放电引起的，母线故障开始阶段大多数表现为单相接地故障，而随着短路电弧的移动，故障往往发展为两相或三相接地短路。6.1母线的故障及保护类型6.1.1母线的故障短路的主要原因有：母线绝缘子、断路器套管以及电流、电压互感器的套管和支持绝缘子的闪络或损坏；运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷断开隔离开关产生电弧等。6.1.2母线的保护类型(1)利用母线上其他供电元件的保护来切除母线故障由于低压电网中发电厂或变电所母线大多采用单母线或分段母线接线，与系统的电气距离较远，母线故障不致于对系统稳定和供电可靠性带来很大的影响，所以通常可不装设专用的母线保护，而是利用供电元件（发电机、变压器或有电源的线路等）的后背保护来切除母线故障。如图6.1所示的采用单母线接线的发电厂，若接于母线的线路对侧没有电源，则此时母线上的故障就可以利用发电机的过电流保护使发电机的断路器跳闸而予以切除。图6.1利用发电机的过电流保护切除母线故障如图6.2所示的降压变压所，其低压侧的母线正常时分开运行，若接于低压侧的线路为反馈电线路，则电压母线上的故障就可以由相应变压器的过电流保护使变压器的断路器跳闸而予以切除。图6.2利用变压器的过电流保护切除低压母线故障对图6.3所示的双侧电源网络（或环形网络），当变电所母线上的K点短路时，则可以由保护1和2的第段动作予以切除等。图6.3在双侧电源网络上利用电源侧的保护切除母线故障如图6.4所示的单侧电源辐射形网络，当母线上K点发生故障时，可以利用送电线路电源侧的保护的第段或第段（当没有装设第时）动作切除故障。图6.4利用送电线路电源侧的保护切除母线故障这些保护方式简单、经济。但切除故障时间较长，不能有选择性地切除故障母线（例如分段单母线或双母线），特别是对于高压电网不能满足系统稳定性和运行上的要求。（2）装设专用的母线保护根据规程规定，下列情况应装设专用的母线保护：由于系统稳定性的要求，当母线上发生故障时必须快速切除。在某些较简单或较低电压的网络中，有事没有提出稳定性的要求，这时应根据母线发生故障时，主要发电厂用电母线上残余电压的数值来判断。当残余电压低于50%--60%额定电压时，为了保证厂用电及其他重要用户的供电质量，应考虑装设专用保护。双母线和分段母线上，应装设专用的母线保护，可以有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组无故障的母线仍能继续运行，保证了供电的可靠性。对于固定连接的母线和元件由双断路器连接母线时，应考虑装设专用母线保护。当发电厂或变电所送电线路的断路器，其切断容量按电抗器后短路选择时，在电抗器前发生短路时保护不能切除，这时应尽量装设母线保护，来切除部分或全部供电元件，以减少短路容量。6.2电流差动母线保护保护原理图如图6.5所示，在母线所有连接元件装设具有相同的变比和特性的电流互感器。所有电流互感器的二次绕组极性相同的端子相互连接，然后接入差动电流继电器。图6.5电流差动保护原理图对于中性点直接接地系统母线保护采用三相式接线，对于中性点非直接接地系统母线保护一般采用两相式接线。在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为不平衡电流。当母线故障时，流入差动继电器的电流为故障点短路电流的二次值，该电流足够使差动继电器动作，使断路器QF1、QF2和QF3跳闸。6.2.1差动保护动作电流的整定计算差动保护的动作电流按以下条件计算，并选择其中较大的一个为整定值。（1）躲过外部短路时的最大不平衡电流。当所有电流互感器均按10%误差曲线选择，且差动继电器采用具有速饱和铁芯继电器时，其动作电流按下式计算式中：——可靠系数，取1.3；——流过该器件的最大不平衡电流；又有所以有（2）按躲过最大负荷电流整定最大负荷电流计算如下：220KV高压侧线路：所以6.2.2灵敏度系数校验保护范围内部故障时，应按以下校验灵敏系数：其中：——母线故障时的最小短路电流。又应为=2.045所以满足要求6.3断路器失灵保护断路器失灵保护是指当故障线路的继电保护动作发出跳闸信号，断路器拒绝动作时，能够以较短的时限切除同一发电厂或变电所所内其他有关的断路器，将停电范围限制到最小的一种后备保护，也称后备接线。其保护的基本原理图如图6.6，断路器失灵保护由启动元件、时间元件和出口回路组成。图6.6断路器失灵保护原理图所有连接到一组（或一段）母线上的元件的保护装置，当其出口继电器（KCO1、KCO2）动作于跳开本身断路器的同时，也启动失灵保护中的公用时间继电器KT，此时，时间继电器的延时应大于故障线路的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和，因此，并不妨碍正常的切除故障。如果故障线路的断路器拒动时，如K点短路，KCO1动作后QF1拒动，则时间继电器KT延时动作，启动失灵保护的出口继电器KCO3，使连接到该组母线的所有其他有电源的断路器（如QF2、QF3）跳闸，从而切除k点的故障，起到了QF1拒动时的后备作用。由于断路器失灵保护要动作于跳开一组母线上的所有断路器，而且在保护的接线上将所有断路器的操作回路都连接在一起，因此，应注意提高失灵保护动作的可靠性，以防止误动而造成严重的事故。为提高断路器失灵保护动作的可靠性，要求启动元件必须同时具备以下两个条件才能启动。（1）故障元件的保护出口继电器（KCO1、KCO2）动作后不返回。（2）在故障保护元件的保护范围内短路依然存在，即失灵判别元件启动。当母线上连接元件较大时，失灵判别元件一般采用检查母线电压的低电压继电器，以确定故障未被切除，其动作电压按最大运行方式下线路末端短路时保护应有足够的灵敏性来整定。当母线上连接元件较少或一套保护动作于几个断路器（如采用多角形接线时）以及采用单相合闸时，一般采用检查通过每个或每相断路器的故障电流的方式，作为判别拒动断路器之用，其动作电流在满足灵敏性的情况下，应尽可能大于负荷电流。由于断路器失灵保护的时间元件在保护动作之后才开始计时，所以延时只要按躲过断路器的跳闸时间与保护的返回时间之和来整定即可，通常取0.3——0.5s。当采用单母线分段或双母线时，延时可分两段，第一段以短时限动作于分段断路器或母联断路器，第二段再经一时限动作跳开有电源的出线断路器。7设计总结与体会本设计基本完成了毕业设计的大多数的要求，基本达到了预期的目标。在这期间可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多书本上没有接触过的知识。比如这次设计过程中学会了如何使用CAD软件来绘制电力主接线图和其他的一些基本图集，以及最后绘制的火电厂的继电保护装置配置图。设计过程中我们要查阅许多电气工程手册，这锻炼了我们查阅资料的能力和搜集信息的能力，如何从中选出对设计有用的信息。本次设计的内容只要是针对4*200MW的火电厂的继电保护的设计。这其中包括了前期的准备工作：搜集电厂的主接线图；发电机，变压器，母线以及其中的断路器等等设备的选型；利用选出来的设备的参数来计算标幺值，短路电流（这个部分需要花大量的时间以及耐心）。然后就是本次设计的整体，对发电厂的继电保护装置的整定计算。利用计算出来的短路电流主要针对发电机、变压器以及母线的整定计算设备的选型。通过本次毕业设计，使我掌握了发电机保护、变压器保护以及母线保护的基本原理、短路电流的计算和保护的整定计算等，更加认识到继电保护的重要性。因此，无论是从保护设备的角度还是从保护电网安全运行的角度,都应积极重视继电保护装置的保护配置。目前，随着微机保护的广泛运用，使得传统保护理论有了新的发展，在不断研制和开发新型原理的基础上，整个保护装置的性能和功能也将得到提高。微机保护作为现今大型发电机变压器组的主流保护,现已得到广泛应用并得到了一致认可,由于它的强大记忆性，将保护、数据采集、故障录波等多种功能集中在一起；并随着网络技术的发展，将保护数据、故障录波数据、保护事件通过保护的网络接口发送到上位机，通过调度远传系统发送到调度中心。随着新技术、新原理的不断应用，主设备保护的功能将越来越完善，保护装置将向一体化、信息网络化，智能化，自适应方向发展。8致谢继电保护是切除电力系统的故障，防止事故扩大的最为有效的技术手段，必须保证其动作的选择性、正确性、灵敏性以及可靠性。在四年学习期间，我得到了学院老师及同学们的关心、帮助和鼓励，学到了许多过去没有学到的知识，掌握了本专业的基本理论知识，提高了自身专业技术水平。坚持学习，知识才能得到巩固和提高。今后，我将更加努力学习有关专业知识，并将其应用于生活学习领域，更好的为社会服务。感谢我的母校——西华大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；感谢大学来四年来所有的老师，是你们教会我专业知识，为我以后的工作中打下了坚实的基础；特别感谢身边同学的帮助和指导使我顺利的完成了这次毕业设计；感谢导师余建华老师的指导和提供的信息。9参考文献[1]崔家沛.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：水利水电出版社，1993[2]曹绳敏.电力系统课程设计毕业设计参考资料[M].北京：中国电力出版社，1998[3]陈生贵.电力系统继电保护[M].重庆大学出版社，2002[4]许建安、王风华.电力系统继电保护整定计算[M].北京：中国水利水电出版社，2007[5]刘天琪、邱晓燕.电力系统分析理论[M].北京：科学出版社，2005[6]许建安.电力系统继电保护[M].北京：中国水利水电出版社，2005[7]詹红霞.电力系统继电保护原理及新技术应用[M].北京：人民邮电出版社，2011[8]继电保护及安全自动装置设计技术规程[M].中华人民共和国水利电力部：中国电力出版社，2000[9]电力工程设计手册[M].中国电力出版社，1998；[10]电力工程设备手册[M].中国电力出版社，1998；附录附录1火电厂的继电保护配置图附录2外文资料翻译译文：智能电网在中国发展的相关探讨自进入二十一世纪,中国的电力需求一直很高,由于经济的高速发展。与此同时,与气候变化相关的问题,环境保护和可持续发展已越来越明显。作为基础产业相结合的生产资料和生活的必需品,电力行业必然会更重视从社会、政府和公众做起。与此同时,作为全球最大的用户的主要能源、电力工业不能推卸在降低温室气体的排放和衰减其负面影响气候中的责任,中国来说尤为重要。2008年,中国的温室气体排放总量与其他20个污染最严重的国家相比排在16个顶尖国家的第二位。此外,直接经济损失所带来的酸雨有超过1000亿元。因此,这是一项迫切任务节约能源和减弱排放,把社会向资源节约和环境友好的一个。数字经济的发展和信息时代,消费者的要求对供电可靠性、电能质量和服务越来越高。因此,它会变成一个社会问题,加快模式过渡电力生产、传播和消费和电力工业的发展。在这种情况下,中国和一些欧洲和美国国家做出了一些努力解决相关问题根据自己的条件。取得的成就包括特高压电网的应用,分布式发电、电力电子技术、电力市场的发展,快速发展可再生能源。令人印象深刻的,从这些努力上升和生长的概念中我们发现了智能电网。通过比较智能输电网,美国和欧洲,并考虑到条件的能源资源和企业内部驱动力输电网在中国,本文提出了其主要特色的中国输电网,分析四个方面需要注意在构建中国智能电网,并表明,只有稳定和智能输电网可以满足要求,为建设一个资源节约型、环境友好型社会。1比较中国、美国和欧洲的智能输电网比较中国、美国和欧洲的智能输电网是由如下方面的背景、目标及主要特点。1.1美国的智能电网1.1.1背景1)存在的主要问题包括电力基础设施网格老化、输电阻塞,降低市场效率、可靠性差和二次系统间的差距和数字和信息技术。2)有许多电力设施,以及各种管理模式。大多数制衡发电和功耗实现局部。很少进行远距离传输。3)许可构建电力线路难以得到因为关注环境保护是巨大的,募集资金在电力市场是困难的。4)尽管有国家互连,还存在一些问题和安全管理由于缺乏全国性的骨干网络和统一调度控制。1.1.2目标1)数字化改造输配电系统,优化运行的系统、开放市场和提供多样化的选择替代能源对电力消费者。2)增加可靠性、安全性和效率的电力传输和消费与先进技术信息、通讯和控制。3)转向未来网络引入到智能电网的韧性、可靠性、互动性和自我平衡。1.1.3主要特点1)参与的消费者从配电系统。安装先进的计量系统为消费者在第一阶段。2)重视附属于需求的对策及发展资源和高效的资源。消费者可以提供实时信息和期权。3)能够实现集成的智能电器和用户的设备输电网,应用先进的储能系统和高峰负荷削弱技术。4)适应输电网分布式发电能源和可再生能源。1.2欧洲的智能电网1.2.1背景1)输电网在欧洲国家都是相互之间的互操作,联系是越来越紧密。2)能源政策解决环境保护的重要性和发展可再生能源。(3)由于电力需求与有限的饱和的发展空间,能源开发的最终目的是分布式发电,而不是扩大规模的输电网。(4)以用户为中心的理念成为受欢迎的和更自由的电力市场的扩大。1.2.2目标1)适应变化和所面临的挑战的未来网格和相容的各种需求的消费者。2)保证所有用户访问网格和容易获得再生、高效、清洁的能源。3)使供电可靠性和安全性的要求,依法数字社会和信息时代。4)电力市场效率的提高,创新技术,有效地节约能源和引入市场竞争有序。1.2.3主要特点1)终端用户方面发挥更加积极主动的角色在电源供应器。需求侧管理(DSM)成为一个间接产生方式,突显出用户正在奖赏他们的参与。2)新系统将覆盖整个欧洲大陆并确保终端用户可以访问尽可能多的资源,实现高效的电力交流。3)问题可以解决有关环境保护和充分利用可再生能源。1.3中国的智能电网1.3.1背景1)由于社会经济的增长输电网与大容量发展迅速增长的电力需求的迅速增加。2)突破在特高压输电技术,奠定了基础,提高了输电网的能力的优化配置资源的区域。3)电能占小部分终端能源消耗。能源应用效率低、参与的用户是不够的,电力行业的市场化应加快。4)有关输电网能力的问题,适应网格接收终端市场,并派遣经营已成为突出由于赫然迅速发展的可再生能源。1.3.2目标1)服务于社会经济的发展,帮助建立一个资源节约型、环境友好型社会,使供电安全、可靠、清洁、高效的。2)为功率源和用户,导致的协调发展和可持续发展发电、传输、分配和消费。3)使电力系统优化运行和提高网格的优化配置资源的能力,实现高效应用社会资源,获得最大的好处。4)实施“即插即用”整合可再生能源和分布式发电强大的网络结构和灵活的运作模式。1.3.3主要特点1)提出了一种基于数字变电站和智能输电网,可得到的自愈性能通过智能管理和智能调度。2)将被强调的互动性信息交流和数据传输在能源、系统和用户之间的各级配送中心。3)电力系统的重要性将被纳入智能电网规划之间的协调发展和设计、散装的骨干网络系统,并融合的规划为各种各样的电力来源。4)智能电网的融合与信息化施工及其主要功能将突出。5)相互联系、协调统一,强调管理行业规划、设计、施工和运营,在生产部门如发电、和消费等。6)重点会放在生命周期资产管理、协调规划的电力来源和网格、标准化、规范化建设的电力来源和网格一样。2智能电网在中国的必要性及基本条件2.1选择智能电网的道路,是由中国的基本路线和内部动力由于这样的事实,即中国能源资源位于远离负荷中心,能源必须被转移在很长的距离,在大容量、低损失。希望的出现,将会提供机会给特高压输电最优分配资源,涉及面广,使电流从大型能源基地交货。但是,电压等级的提高仅仅是外部形态对电网的发展。它的内部驱动力包括灵活的控制、高效率的管理和与消费者的互动,这有助于形成智能电网。首先,构建过程中的智能电网就业先进技术和设备,将有助于形成一个实质性的平台稳定、安全运行的网格和提高强度的网格的主要系统。其次,在智能电网建设过程中,系统的优化运行、优化资源、生命周期资产管理可以实现通过利用先进理念,加强专业人员素质,整合内部资源的企业、挖掘内部潜力的企业。第三,公用事业和消费者之间的互动行为及有效的方法可以促进电力需求方管理积极转变峰填谷载荷负载,降低系统储量和降低运行成本、提升的承载能力和提高网格利用电网投资。2.2我国智能电网基地的构建一些工作领域的智能电网已经在中国进行。更确切地说,工作可以被分为三组,即、发电、和消耗。发电集团包括分布式发电,可再生能源、节能技术和auto-generation导向的调度控制。这个小组由特高压交流和特高压直流输电、事实、数字化变电站的技术的维护和生命周期资产管理等。电力消耗量组包含用户电力,自动测量和自动转换等等。此外,大多数电力公司都让自己有更多的数字电视，设立智能电网建设的基础。从客观上说,基地的智能电网正在形成,它能经受如下:1)强烈的网格和特高压电网作为他们的脊椎和协调发展的各级电网还正在建设之中，广域电网配置能力也有待改善。2)全国统一的电力市场的初级阶段,交易机制和定价政策还不够成熟。因此,对清洁能源的基本情况,并参与市场竞争的分布式发电还没。效益和效率的电力市场还没有被充分显示了。3)电力用户没有享受福利所产生的互动与网格迄今为止。他们能得到什么是单向的被动服务。仪表只能自动读取。很多工作需要做,以指导电力用户的消费习惯和消费需求。4