水電站繼電保護原理課程設計

一、根本資料：

繼電保護原理課程設計根本資料594.0012.4℃℃℃，雷電活動一般。800KWHmax=39Hjs=37.1米，最小工作水頭Hmin=20.0400KW41229KM處的一個變電站10.5KV側并網(wǎng)，電站無近區(qū)負荷。發(fā)電機組參數(shù)如下：型號TSW141 同步電抗額定轉速：n=1000轉/分額定電流：45.8A 效率：h=91.5%額定功率：400KW發(fā)動機裝有自動電壓調(diào)整裝置，有阻尼繞組。變電所裝有兩臺主變，并列運行。其參數(shù)如下：d1＃主變：SJ－3200KVA/35 Y/－11 U=7.09%d高壓側： I= U=35KV+5%e ee低壓側： I=176A Ue2＃主變參數(shù)與1＃主變一樣。e注: 從變電所35KV側向系統(tǒng)看，可以認為系統(tǒng)阻抗為零，即系統(tǒng)。二、設計任務書選擇水輪發(fā)電機、變壓器的根本保護方式。計算短路電流。整定發(fā)電機、變壓器保護并校驗其靈敏度。繪制發(fā)電機、變壓器繼電保護原理圖。第一章短路電流計算〔一〕.電氣一次主接線圖〔二〕.選取短路計算點〔三〕.短路電流計算〔1〕三相短路電流的計算基準值：Sd=100MVA，Ud=Uav①.最大運行方式d1點短路電流計算X1=X2=0.27*(100/0.5)=54X3=(5.5/100)*(100/12化簡：轉移電抗：X7=X1//X2=27計算電抗：Xca〔G12查表得：I*=4.12, I*=3.3, I*1=3.12, I*2=3.09, I*4G12供給短路電流：基準電流：Id=1MVA/I(3)=4.12*Id=0.378KAI3)124I3)=3.12*I3)=3.09*I3)=3.075*124系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/(1.732*6.3)I(3)d2點短路電流計算化簡：計算電抗：Xca〔G12查表：I*=3.45, I*=2.78, I*1=2.825, I*2=2.87, I*4G12供給短路電流：基準電流：Id=1MVA/(1.732*10.5kv)I(3)I3)124I3)=2.825*I3)=2.87*I3)=2.930*124系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/(1.732*10.5)73I(3)d3點短路電流計算化簡：計算電抗：Xca〔G12查表：I*=3.1, I*=2.58, I*1=2.67, I*2=2.73, I*4G12供給短路電流：基準電流：Id=1MVA/(1.732*10.5kv)I(3)=3.1*IdKA124I3)=2.58*IdKAI3)=2.67*IdKAI3)=2.73*IdKAI3)*IdKA124系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/(1.732*10.5)I*=1I(3)=KA②.最小運行方式d1點短路電流計算化簡：轉移電抗：X7=54計算電抗：Xca〔G12查表：I*=4.12, I*=3.3, I*1=3.12, I*2=3.09, I*4G1供給短路電流：基準電流：Id=0.5MVA/(1.732*6.3kv)I(3)=4.12*Id=KAI3)=3.3*Id=KA124I3)=3.12*Id=KAI3)=3.09*Id=KAI3)=3.075*Id=KA124系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/I(3)KAd2點短路電流計算化簡：計算電抗：Xca〔G1查表：I*=3.73, I*=2.93, I*1=2.97, I*2=2.97, I*4G1供給短路電流：基準電流：Id=1MVA/(1.732*10.5kv)I(3)I3)124I3)=2.97*I3)=2.97*I3)*124系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/(1.732*10.5)I(3)KAd3點短路電流計算化簡：計算電抗：Xca〔G1查表：I*=3.55, I*=2.83, I*1=2.875, I*2=2.9, I*4G1供給短路電流：32*10.5kv)I(3)I3)12I3)=2.875*I3)=2.9*124I3)=2.95*4系統(tǒng)供給短路電流：基準電流：Id=100/(1.732*10.5)I(3)KA〔2〕兩相短路電流的計算因缺乏發(fā)電機負序電抗的參數(shù)，無法用正序增廣法則計算兩相短路電流，故估取為86.6%。其次章發(fā)電機一、發(fā)電機的測量與表記配置溝通電流表3只〔每相一只2〕溝通電壓表1〔〕直流電流表1只〔測勵磁電流；4〕直流電壓表1只〔測勵磁電壓〔〕有功功率表1〕無功功率表1有功電度表1〔〕無功電度表1只裝在調(diào)速器油泵掌握箱的表計：1〕有功功率表1〕頻率表1二、發(fā)電機保護及整定計算置。1、防范發(fā)電機定子線圈及發(fā)電機出口至斷路器間的連接線間短路的縱聯(lián)差動保護，作為發(fā)電機的主保護；2、防范發(fā)電機外部短路引起的過電流及作為縱聯(lián)差動保護的后備保護的帶低電壓的啟動過電流保護裝置。3、防范發(fā)電機過電壓的保護裝置。4、防范發(fā)電機勵磁消逝的保護裝置。5、防范發(fā)電機的過負荷的保護裝置。6、防范發(fā)電機轉子一點接地的保護裝置。7、單項接地保護裝置。1-41BCJ，2BCJ調(diào)開發(fā)電機滅磁開關，使機組停機。當5-7各項保護裝置的整定計算1、縱聯(lián)安差動保護DCD-2DX-30/0.025A型信號繼電器組成。另裝有一只DL-31/2型電流繼電器CJJ保護動作電流按躲過外部短路時的最大不平衡電流確定：I k.I kk k fIdz.bh k bp.js k fzg tx i d.zd式中的kk

1.3；I ——計算不平衡電流；bp.jskfzg

——考慮非周期重量的影響的系數(shù)，對DCD-2，承受1.0；k 0.5；txf——電流互感器最大相對誤差，承受0.1；iId.zd——在發(fā)電機外部三相短路時，流過保護裝置的最大周期性短路電流，計算得Id.zd=189AIdz.bhA為避開保護在電流互感器二次側的回路斷線時的誤動作荷電流。I k.Idz.bh k cf式中kk

1.3Icf

——發(fā)電機額定電流，I Acf所以I Adz.bh應選I A作為保護動作電流。dz.bh差動繼電器動作電流KI

.Idz.bh

1*59.54

5.954Adz.j

n 10cKjx

1.0；nc

——電流互感器變比nc

=10因DCD-2型差動繼電器的動作安匝數(shù)AW =60At，故DCD-2型差動繼電器差動線圈匝數(shù)0AWW 0cd Idz.j

605.95410.1匝取Wcdz

10匝

WAWn 60W保護裝置的實際動作電流I

dz.bh

0 c10*1060AKm

Id.zxI

cd.zdz.bh式中I ——發(fā)電機出口兩相短路時，流經(jīng)保護的最小短路電流，d.zx計算I =887Ad.zx887所以K m

60>2故差動保護靈敏度滿足要求。因信號繼電器動作滿足電流要求，故在保護引出繼電器IBCJ上并聯(lián)一電阻R1400025W。2、低電壓啟動的過電流保護由于發(fā)電機為電站的主要設備為了提高保護動作的靈敏度牢靠性和選擇性承受低電壓啟動的過電流保護作為發(fā)電機縱聯(lián)差動保護的后備保護，保護裝置由三只DL-31/10型電流繼電器，三只 DY-36/160V電壓繼電器，一只 DZY-206/220V中間繼電器，始終DS-32C/220V，0.5~5秒型的時間繼電器和一只DX-30/型信號繼電器組成，基于同差動保護同樣的緣由，保護出口繼電器2BCJ上并聯(lián)一電阻R2，其參數(shù)為4000歐，75W。電流繼電器動作電流，按躲過最大負荷電流整定。K.II k

1.2*45.8

6.5Adz.j Knf c

0.85*10Kk

-----牢靠系數(shù),承受1.2; Ief

----發(fā)電機額定電流,為AK -----繼電器返回系數(shù),承受0.85; nf

---50/5=10電壓繼電器動作電壓,按躲過電動機自啟動的條件確定Udz.j

ny

60式中Ue

-----發(fā)電機額定電壓,6300Vn 電壓互感器變比,6000/100=60y取Udzj=60V靈敏度校驗:按后備保護末端(變壓器KV側)短路校驗;.I對電流元件:

d.zxI ndzj c式中I ——變壓器KV母線短路時,流過保護裝置最小的一次電流(t=2s),d.zx71*10.5Idz.x

6.3

118.3AKm

118.36.5*10

1.81.2U U *n對于電壓元件:Km

dz,bhUd,zd

dz,J yUd,zd式中U 當母線上最大剩余電壓,d,zdUd,zd

= 5.5 *63001066V54/25.5Km

=60*603.381.21066故靈敏度滿足要求.2為了防止機組甩負荷過程中或調(diào)壓器失靈的狀況下由于機組轉速急劇上升而產(chǎn)生的過電壓,應裝設過電壓保護裝置,該裝置由一只DY—31/20050~~200V電壓繼電器合一只DS—。由于目前規(guī)定不允許發(fā)電機在無勵磁的狀況下運行,故在滅磁開關跳閘時,利用其關心接點啟動保護出口繼電器2BCJ,是發(fā)電機油開關調(diào)閘并停機.為了防止開機自同期合閘時的41ZJ—31/10A電流繼電器和一只DS—33/220V,1—10秒時間繼電器組成.在正常運行狀況下,覺察過負荷時發(fā)出故障信號.電流繼電器動作電流整定:II dz,bh

KK

1.05*45.8

5.7Adz.j ny

K.nh e

0.85*108保護裝置選用LD-3型轉子一點接地保護成套裝置,整個裝置用兩只電容器與轉子直流回路隔開,當發(fā)生轉子一點接點時,發(fā)出故障信號,以使值班人員準時處理,防止事故擴大.接地裝置的整定,要使其動作電流大于轉子最大對地電容電流,此值應在現(xiàn)場調(diào)試時實測得出.第三章 變壓器一、測量表計有功功率表一只；〔2〕溝通電流表一只二、變壓器保護及整定計算〔參與變壓器保護、測量、掌握回路接線圖〕本電站變壓器裝設以下保護：防范變壓器內(nèi)部短路及油面降低的瓦斯保護；防范變壓器內(nèi)部繞組，套管及引出線上多相短路的差動保護；電壓啟動的過電流保護發(fā)事故信號，并跳開變壓器高、低壓側油開關。過負荷保護；防止變壓器油溫上升的溫度保護；其中輕瓦斯保護、過負荷保護及油溫上升發(fā)故障信號，重瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護、低電壓啟動的過電流保護發(fā)事故信號，并跳開變壓器高、低壓側開關。各項保護的整定計算：縱聯(lián)差動保護〔1〕由三只DCD-2型差動繼電器一只DX-30/0.025型信號繼電器組成。列表計算有關數(shù)據(jù)(見下表)額定電壓額定電壓KV變壓器線圈接線方式△Y變壓器額定電流100036.391.6A1000310.5A電流互感器接線方式Y△電流互感變比100/5=20100/5=20差動回路各臂電流91.64.58A20355.04.76A20所以選KV側為根本側。計算保護裝置根本側的一次動作電流按躲過變壓器的最大勵磁涌流確定Idz.bh=Kk××55=A按躲過外部短路時的最大不平衡電流確定Idz.bh=Kk〔Kfzg﹒Ktx﹒fwc+△U+△fph〕﹒Idzd式中的Kk—牢靠系數(shù)，承受1.3；Kfzg1.0；Ktx1.0；fwc—電流互感器容許最大相對誤差為0.1；△U—由于調(diào)壓轉變抽頭引起的相對誤差，取0.05；△fph—繼電器平衡線圈整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差；Idzd—在所計算的外部短路時，流經(jīng)保護裝置的最大短路電流，計算得Idzd=190A所以×〔1×1×0.1+0.05+0.05〕×A按躲過電流互感器二次回路斷線條件確定：Idz.bh=Kk﹒×55=A—變壓器最大負荷電流，按變壓器額定電流計。故取確定各繞組接發(fā)及匝數(shù)〔根本側〕6.3KVKV根本側的二次動作電流計算KjxIdz.jb 171.5Idz.jb=ne

3.58A20NA根本側工作匝數(shù)Ng.gb=

60 16.8匝Idz.j.jb 3.5820=20匝數(shù)，平衡繞組I的匝數(shù)Wph.z=0繼電器實際動作電流Idz.j.jb=

(NA)0

603ANg.jb 20一次動作電流Idz.bh=Idzjjb32060AKjx(4)確定非根本側平衡線圈及工作線圈匝數(shù)Nph.fi.j=

IIe2

Ng.jb.zNcd.z4.7620200.79I.2 4.58平衡線圈Ⅱ的匝數(shù)整定為Nph.z.fj=1匝工作匝數(shù)Np.fi.z=Npj.fj.z+Ncd.z=20+1=21匝驗算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的先對誤差△fphNph.jsNcdph

0.010.050.790.791201確定短路繞組抽頭：初選“C—C”抽頭。靈敏度校驗IdzxKm=ne

Ijx—變壓器差動范圍內(nèi)兩相短路時流經(jīng)保護的最小短路電流〔歸算到根本側〕 ，計算得IdzxId.zx=958A.所以Km=

958

162故靈敏度滿足要求。

nIjx 203e2、低電壓啟動的過電流保護為防止變壓器外部短路引起的過電流保護，裝設低電壓啟動的過電流保護，保護只有三DL-31/10電流繼電器、三只DY-36/16040-160V電壓繼電器，一只DZY-204/220電器及一只DS-32C/2200.5-56.3KV2HL6.3KV2YL過電流元件動作電流的整定Idz.j

Kk.IeKn

1.2*91.66.5A0.85*20h c低電壓元件動作電壓整定Udz.j

ny

60取Udzj=60V時間元件：整定動作時限t=1秒靈敏度校驗:對電流元件:Km=

IdminIdzjne本電站最小運行方式時KV線路末端短路Id.min=68.410.5114A6.3所以K m

1146.5*20

0.881.2靈敏度不滿足要求，可實行以下措施：6.3KV〔第一套電流按下式整定：Ij

Kk.IeKn

1.2*91.66.5A0.85*20h c檢驗靈敏度IKm=

dminIdzjneIdmin

，Idmin

=127.3