《某發(fā)電機廠發(fā)電機組繼電保護的配置與整定計算課程設(shè)計》

1、1 引言水輪發(fā)電機的平安運行對保障電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起決定性的作用。水輪發(fā)電機發(fā)生故障后，如果繼續(xù)運行，不僅使發(fā)電機遭到嚴重破壞，而且可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，擴大事故范圍。為了使發(fā)電機的故障能夠迅速切除，可靠地從系統(tǒng)中退出運行，而在異常情況下，能根據(jù)其對系統(tǒng)和機組本身平安所造成威脅的程度，將發(fā)電機切除或及時發(fā)出警告信號，必須針對各種不同的故障和異常情況，設(shè)置專門的、性能好的繼電保護裝置。1發(fā)電機定子繞組相間短路   定子繞組相間短路會產(chǎn)生很大的短路電流，嚴重損壞發(fā)電機，甚至引起火災。 2發(fā)電機定子繞組匝間短路   定子繞組匝間短路會產(chǎn)生

2、很大的環(huán)流，引起故障處溫度升高，使絕緣老化，甚至擊穿絕緣開展為單相接地或相間短路，擴大發(fā)電機損壞范圍。  3發(fā)電機定子繞組單相接地   定子繞組單相接地是發(fā)電機易發(fā)生的一種故障。單相接地后，其電容電流流過故障點的定子鐵芯，當此電流較大或持續(xù)時間較長時，會使鐵芯局部熔化。 4發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組一點接地和兩點接地   轉(zhuǎn)子繞組一點接地，對發(fā)電機沒有直接危害。兩點接地那么轉(zhuǎn)子繞組一局部被短接，不但會燒毀轉(zhuǎn)子繞組，而且由于局部繞組短接會破壞磁路的對稱性，造成磁勢不平衡而引起機組劇烈振動，產(chǎn)生嚴重后果。水輪發(fā)電機組是凸極結(jié)構(gòu)，機組劇烈振動

3、后會破壞各軸承與軸瓦之間的間隙，造成“拉瓦，排除故障需要相當長的停機時間，故絕不允許轉(zhuǎn)子繞組兩點接地現(xiàn)象出現(xiàn)。  5發(fā)電機失磁   由于轉(zhuǎn)子繞組斷線、勵磁回路故障或滅磁開關(guān)誤動等原因，將造成轉(zhuǎn)子失磁，失磁故障不僅對發(fā)電機造成危害，而且對電力系統(tǒng)平安也會造成嚴重影響。發(fā)電機失去勵磁后，運行狀態(tài)將變?yōu)殡妱訖C運行。故不允許發(fā)電機失磁后繼續(xù)運行。1.2 發(fā)電機的不正常工作狀態(tài)（1） 由于外部短路、非周期合閘以及系統(tǒng)振蕩等原因引起的過電流。  （2） 過負荷。  3過電壓。特別是水輪發(fā)電機，因其調(diào)速系統(tǒng)慣性大，在突然甩負荷時

4、，將引起過電壓。  4逆功率。當汽輪發(fā)電機主汽門突然關(guān)閉而發(fā)電機斷路器未斷開時，發(fā)電機將過渡到同步電動機運行狀態(tài)，對汽輪發(fā)電機葉片特別是尾葉，可能過熱而損壞。1縱差動保護  反響發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短路故障，動作于瞬時跳開發(fā)電機開關(guān)、停機并滅磁。  2橫聯(lián)差動保護  當發(fā)電機定子繞組有2個以上的分支且連接成雙星形，每個分支都有引出線時，應裝設(shè)橫聯(lián)差動保護反響定子繞組匝間短路，動作結(jié)構(gòu)同縱差動保護。當不滿足該條件時，取消該保護，待故障開展為相間短時，用縱差動保護反響。  3零序保護

5、60; 當發(fā)電機電壓回路回路的接地電容電流未經(jīng)消弧線圈補償大于或等于5A時，保護動作于跳閘、停機、滅磁。；當接地電容電流小于5A時，保護應動作信號。對單機容量為100MW及以上的發(fā)電機，應盡量裝設(shè)保護范圍為100%的接地保護。  4過電流保護  一般應配置低電壓過流或復合電壓過流保護反響外部短路引起的定子繞組過電流狀態(tài)，并作為發(fā)電機的后備保護。對單機容量為50MW及以上的發(fā)電機，一般裝設(shè)負序過流及單相低電壓起動的過流保護。  5過負荷保護  由于發(fā)電機對稱過負荷引起的定子繞組過流，應裝設(shè)反響一相電流的過負

6、荷保護，延時動作于信號。 6過電壓保護  反響發(fā)電機突然甩負荷引起的定子繞組過電壓現(xiàn)象，延時動作于跳開關(guān)、停機、滅磁。  7轉(zhuǎn)子繞組一點接地保護  水輪發(fā)電機組一般裝設(shè)一點接地保護并動作于信號。汽輪機發(fā)電機采用定期檢測裝置，大容量機組才設(shè)一點接地保護和二點接地保護。一點接地保護動作于信號，二點接地保護動作于停機。  8失磁保護  當不允許失磁運行時，應在自動滅磁開關(guān)斷開時，連跳發(fā)電機斷路器。對單機容量100MW及以上或采用可控硅勵磁方式時，應設(shè)專門的失磁保護。  一

7、般成套的可控硅勵磁裝置自身都設(shè)有失磁保護和轉(zhuǎn)子回路過負荷保護，所以發(fā)電機上不再單獨配置該保護。1.4 水輪發(fā)電機保護動作結(jié)果水輪發(fā)電機的繼電保護應根據(jù)故障和異常運行方式的性質(zhì)，分別動作于以下的結(jié)果：1） 停機：斷開發(fā)電機的斷路器、滅磁，關(guān)閉導水葉至機組停機狀態(tài)；2） 解列滅磁：斷開發(fā)電機斷路器、滅磁、關(guān)閉導水葉至機組空轉(zhuǎn)；3） 解列：斷開發(fā)電機斷路器，關(guān)閉導水葉至空載；4） 減出力：將水輪發(fā)電機出力減到給定值；5） 縮小故障影響范圍；6） 信號：發(fā)出光聲信號。2 發(fā)電機的短路電流2.1 各元件阻抗參數(shù)的計算 基準值的選?。簽楦骷壠骄~定電壓，分別為37V和6.3V。 1發(fā)電機： 2主變壓器：

8、3所用變壓器： 4廠用架空線；2.2 各短路點的短路電流2.2.1 系統(tǒng)供應個短路點的電流短路容量/MVA短路電流/AK1K2K3最大運行方式100最小運行方式802.2.2 發(fā)電機供應各短路點的短路電流發(fā)電機G1和G2對K1點的轉(zhuǎn)移阻抗是1.32，查水輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字表，電流的標幺值是0.805，所以，短路電流發(fā)電機G1和G2對K2點的轉(zhuǎn)移阻抗是0.32，查水輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字表，電流的標幺值是3.494，所以短路電流2.3 電流互感器的變比發(fā)電機的額定電流：選擇電流互感器的變比：3 設(shè)置發(fā)電機保護并整定計算針對故障類型以及不平衡運行狀態(tài)，發(fā)電機自身參數(shù)等等，應裝設(shè)一下繼電保護裝置：1

9、) 由于發(fā)電機的功率為3.2MW，所以應裝設(shè)縱差動保護。其原理是在發(fā)電機兩側(cè)中性點側(cè)與出口開關(guān)側(cè)裝有兩組變比相同的電流互感器，按環(huán)流法連接將該相的差流回路接入電流繼電器，在正常或保護范圍外發(fā)生短路故障時，中性點與出口側(cè)的電流數(shù)值和相位都相同，差流回路沒有電流或極小，繼電器不會動作；而當保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，將產(chǎn)生一個回路差流，當其超過電流繼電器整定值時即啟動發(fā)電機縱差保護動作。2) 容量小于50MW的發(fā)電機定子繞組單相接地故障電流允許值為4A，裝設(shè)接地保護裝置。3) 對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當定子繞組星形接線時，每相由并聯(lián)分支，且中性點側(cè)有分支引出端，應裝設(shè)橫差保護。4) 裝設(shè)復合電壓包

10、括負序電壓以及線電壓啟動的過電流保護。5) 對于水輪發(fā)電機的定子繞組過電壓，應裝設(shè)帶延時的過電壓保護。6) 勵磁回路一點接地保護。3.2 發(fā)電機保護的整定計算差動保護采用DCD-2型繼電器。動作電流計算值：a.躲過區(qū)外短路故障時的最大不平衡電流：b.躲開電流互感器TA二次側(cè)斷線影響，流過差動保護的電流：c.差動繼電器的工作線圈匝數(shù)：取差動線圈10匝。d.差動線圈的實際動作電流6A。f.差動回路斷線監(jiān)視繼電器的動作電流：3.2.2 過電流保護的整定1） 過電流繼電器的動作電流及靈敏系數(shù)： 2負序電壓繼電器的動作電壓： 3.2.3 過電壓保護 防止定子繞組的絕緣遭受破壞，動作于發(fā)電機斷路器，滅磁開

11、關(guān)以及停機。圖3-1 發(fā)電機過電壓保護原理接線圖3.2.4 轉(zhuǎn)子繞組一點接地 圖3-2 轉(zhuǎn)子繞組一點接地原理接線圖4 發(fā)電機繼電保護展開圖5 發(fā)電機保護屏屏面布置圖圖中，TA1和TA6構(gòu)成了發(fā)電機兩端的縱差動保護，TA5為過電流及過負荷保護，TA2為各種測量表計，PV2，PW2，PF2分別為電壓表，功率表，頻率表。KV1為過電壓保護。6 心得體會 通過兩周的繼電保護課程設(shè)計，雖然時間不長，但期間有許多事情讓我難忘，我從中學到了很多珍貴的經(jīng)驗和知識。對繼電保護設(shè)計的過程有了一個很大程度了解，為以后的工作打下了一個堅實的根底。在實際操作中我們應該學會如何和同學一起合作，以提高工作效率。合作之間其實并不是單純的操作，相互照應，還可以提高我們的實際解決問題的能力。 通過這次設(shè)計，我深刻的認識到了，理論知識和實踐相結(jié)合是教學環(huán)節(jié)中相當重要的一個環(huán)節(jié)，只有這樣