4X300MW火電廠繼電保護(hù)及防雷設(shè)計

1、2016年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）4X300MW火電廠繼電保護(hù)及防雷設(shè)計院 系： 工學(xué)院自動化系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 2012級 學(xué)生姓名： 陶 林 學(xué) 號： 201201030609 導(dǎo)師及職稱： 雷競業(yè)（副教授） 2016年6月2016 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate4X300MW Relay protection and lightning protection design of thermal power plantDepartment:Colleg of Engine

2、eringMajor: Electrical Engineering and AutomationGrade: 2012Students Name: Tao LinStudent No: 201201030609 Tutor: Lei Jing Ye (associate proessor)June, 2016畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽

3、名： 陶林 日期： 2016/5/4 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名：陶林 指導(dǎo)教師簽名：雷競業(yè)日期： 2016/5/4 日期： 2016/5/4 陶林 畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯委員會(答辯小組)成員名單姓名職稱單位備注華靜講師工學(xué)院組長雷競業(yè)副教授工學(xué)院組員劉玉福副教授工學(xué)院組員謝鴻齡助教

4、工學(xué)院組員摘 要此次的畢業(yè)論文是對4X300MW火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)及防雷的保護(hù)進(jìn)行的設(shè)計。通過對火電廠提供的原始資料進(jìn)行閱讀、研究和根據(jù)實際情況下，根據(jù)電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等相關(guān)知識，在合理的選擇短路點后準(zhǔn)確的計算出火電廠內(nèi)非常重要部分的短路電流和火電廠所送電系統(tǒng)中重要部分的短路電流；接著分析清楚整個系統(tǒng)中每個重要部分的故障、正常工作及其不正常工作的狀態(tài)；最后再根據(jù)之前所求得的短路電流對火力發(fā)電廠內(nèi)的重要電氣設(shè)備配置相應(yīng)的保護(hù)。在給電力系統(tǒng)繼配置相應(yīng)的保護(hù)時;必須滿足基本的四性即：選擇上的嚴(yán)格性、要求上的速動性、靈敏度的較高性、必保上的可靠性。根據(jù)配置保護(hù)必須滿足的要求，本次畢業(yè)設(shè)

5、計給發(fā)電機(jī)、電力變壓器、母線重要的電氣設(shè)備配置了保護(hù)裝置。防雷保護(hù)也是每個發(fā)電廠所必須設(shè)計的，在雷雨天電廠的很多設(shè)備會因為雷擊而被損壞；所以防雷保護(hù)也是每個發(fā)電廠所必須設(shè)計的。為了使此火力發(fā)電廠能可靠、長久的運行和降低因廠內(nèi)各種設(shè)備的損壞而造成的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此必須要分析和完善好整個系統(tǒng)的繼電保護(hù)配置和防雷設(shè)計。關(guān)鍵詞：短路電流計算；重要電氣設(shè)備；保護(hù)配置；防雷設(shè)計ABSTRACTThe thesis is the design of the power plant protection and lightning protection 4X300MW conducted. Based

6、on the raw data provided by thermal power plants reading, research, and according to the actual situation, according to the power system analysis, power system protection and other related knowledge, after reasonable alternative short-circuit point accurately calculate the short-circuit within the v

7、ery important part of the Thermal Power Plant electrical short-circuit current system is an important part of the current and the thermal power plant sent; then analyzes the entire system for each fault clearly an important part of the normal work and its status is not working; Finally, based on the

8、 obtained before the short circuit current on fire important electrical equipment within the plant configuration corresponding protection.When the power system to configure the following protection; must meet four basic properties namely: strict selectivity, speed and mobility requirements, high sen

9、sitivity, a necessary reliability. Depending on the configuration protection must meet the requirements of this graduation project to generators, power transformers, bus important electrical equipment protection device is configured. Lightning protection is also necessary for each power plant design

10、ed in many devices will plant a thunderstorm because lightning is damaged; so lightning protection is also necessary for each power plant design. For this power plant reliable, long-term operation and reduce unnecessary economic losses due to damage to the plant caused by various devices. It is nece

11、ssary to analyze and improve the good relay protection and lightning protection design of the entire system.Key words: Short circuit calculation; important electrical equipment; protection configuration; mine design 目 錄緒論11 設(shè)計任務(wù)書21.1原始資料21.2設(shè)計任務(wù)31.3提交成果32 短路電流的計算42.1短路電流計算的意義42.2短路電流計算的步驟42.2.1必須在同一

12、基準(zhǔn)容量下計算各元件的電抗標(biāo)幺值42.2.2合理的選取短路點52.2.3火力發(fā)電廠內(nèi)d1點發(fā)生了短路62.2.4火電廠內(nèi)d2點發(fā)生了短時（系統(tǒng)中）72.2.5火電廠內(nèi)d2點發(fā)生了短路時（火電廠的內(nèi)部）92.2.6 火力發(fā)電廠d3點發(fā)生短路時93 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)123.1發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置123.2發(fā)電機(jī)的差動保護(hù)133.2.1發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)133.2.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)133.3 橫聯(lián)差動保護(hù)173.3.1 整定計算173.4 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)183.4.1發(fā)電機(jī)的失磁原因及其危害183.4.2發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的要求及其保護(hù)原理193.4.3發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子的判劇20第四章 母線的繼電保護(hù)22

13、4.1母線的故障和繼電保護(hù)類型224.1.1母線的故障224.1.2 母線的保護(hù)類型224.2 母線的差動保護(hù)244.2.1母線差動保護(hù)的原則244.2.2母線差動保護(hù)的整定計算245 變壓器的繼電保護(hù)275.1變壓器的故障類型、不正常運行狀態(tài)及保護(hù)方式275.1.1油箱的內(nèi)部故障275.1.2油箱的外部故障275.1.3變壓器的異常狀態(tài)275.1.4變壓器的保護(hù)方式275.2變壓器相應(yīng)的保護(hù)原理及其整定計算275.2.1變壓器的瓦斯保護(hù)285.2.2變壓器縱差動保護(hù)295.2.3變壓器復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)326 防雷保護(hù)的設(shè)計356.1雷電過電壓的形成過程及其危害356.2電氣設(shè)備的防雷

14、保護(hù)356.2.1 發(fā)電廠的保護(hù)356.2.2架空線路的保護(hù)356.2.3 直配旋轉(zhuǎn)電機(jī)的保護(hù)356.3防雷保護(hù)的措施366.3.1 220kv架空線路的防雷配置366.3.2變壓器的防雷配置366.3.3機(jī)組廠房的防雷配置376.4架空輸電線路的避雷線選擇386.5非直配電機(jī)避雷器的選擇386.6母線避雷器的選擇396.7變壓器避雷器的選擇40總 結(jié)42參考文獻(xiàn)43致 謝44緒 論電力系統(tǒng)運行的要求是必須安全可靠，然而，電力系統(tǒng)的原件的數(shù)量是非常之多，結(jié)構(gòu)不相同，運行又非常復(fù)雜，覆蓋的地域廣泛。所以，受自然的條件、設(shè)備以及人為的因素的影響，電力系統(tǒng)的在運行中，會發(fā)生多種故障和不正常運行的情況

15、，最常見的同時也是最危險的就是各種形式的短路故障。 （1）通過短路點的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧，使元件遭受到的破壞。（2）短路的電流流過非故障的元件，會由于發(fā)熱造成其絕緣降低或者縮短其使用壽命。（3）部分地區(qū)電壓降低的程度非常大，影響了其產(chǎn)品的質(zhì)量。（4）毀壞了電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起了系統(tǒng)振蕩。故障和不正常運行狀態(tài)常常是難以避免的，但事故卻是可以防止。繼電保護(hù)裝置就是裝設(shè)在每一個電氣設(shè)備上，用來反映它們發(fā)生的故障和不正常運行情況的區(qū)別，從而動作于斷路器是跳閘或發(fā)出信號反映事故的自動裝置。繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)如下有：（1）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生了故障時，必須能自動、迅速、有選擇地將有故障的設(shè)備

16、切除，保證系統(tǒng)中的其余部分迅速的恢復(fù)正常運行，防止故障進(jìn)一步的擴(kuò)大。 （2）當(dāng)發(fā)生了不正常的工作情況時，可以自動有選擇的將信號上傳給運行的人員進(jìn)行處理，或者切除那些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設(shè)備。 由此可見繼電保護(hù)是任何電力系統(tǒng)中不可或缺的部分。所以在設(shè)計電氣設(shè)備的保護(hù)裝置時，需要需要綜合考慮以下幾方面的因素：(1)故障可能出現(xiàn)的幾率及其產(chǎn)生的后果；(2)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行的特性；(3)經(jīng)濟(jì)上的合理性；(4)電力系統(tǒng)近期的發(fā)展情況；(5)國內(nèi)外先進(jìn)的成熟經(jīng)驗；1 設(shè)計任務(wù)書 1.1原始資料在某地區(qū)建有一個火電廠，該火電廠總共有4臺發(fā)電機(jī)；單臺發(fā)電機(jī)是裝機(jī)容量為300MW的汽輪發(fā)電機(jī)，此工程共有

17、兩期；前期的投入容量為2X300MW，后期的投入容量為2X300MW。電廠的所有功率（除去廠用電功率）使用用長度為150km的220KV的雙回的輸電線路輸送入到整個系統(tǒng)中。整個系統(tǒng)的接線如圖1-1所示。圖1-1 系統(tǒng)接線圖待設(shè)計的火電廠的母線所用的接線的方式是為：雙母線的接線。詳細(xì)的接線如下圖1-2所示。各元件的相關(guān)參數(shù)：火電站中的相關(guān)參數(shù)： 運放系統(tǒng):X=0.18待設(shè)計電廠中的有關(guān)參數(shù)：4X300MW發(fā)電機(jī)的型號是為QFSN-300-2-20 四臺變壓器(T1、T2 、T3、 T4)完全相同且的型號為SFP10-24000/220 系統(tǒng)中的所有輸電線線路的單位阻抗均為0.4。圖1-2 火電廠

18、電氣一次主接線圖1.2設(shè)計任務(wù)經(jīng)過對發(fā)電廠廠內(nèi)短路電流的的整定計算后；完成對火力發(fā)電廠中的：發(fā)電機(jī)、變壓器、母線進(jìn)行繼電保護(hù)的配置。還有對整個火力發(fā)電廠進(jìn)行防雷的設(shè)計。 1.3提交成果提交最終的短路電流計算結(jié)果、論文、相應(yīng)的圖。2 短路電流的計算 2.1短路電流計算的意義所謂短路：就是某相與大地發(fā)生了連接；或者是它們相與相之間發(fā)生了連接。造成短路的原因主要是由于元件自身的老化、自然氣象條件的惡化、在設(shè)計、安裝存在一些不合理的地方以及技術(shù)人員的操作不合理。一般的短路類型有好幾種單相接地 兩相接地、兩相相間短路、三相短路。其中電力系統(tǒng)中罪惡力的短路為三相對稱短路，我們在對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計時只要滿足

19、了發(fā)生三相短路時的情況，那么其他的短路情況也同時滿足了保護(hù)的條件。電力系統(tǒng)中導(dǎo)致電氣設(shè)備毀壞的原因之一是由于短路。同時，還會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；導(dǎo)致片區(qū)停電給人們的生活造成影響以及會對通信造成干擾讓我們做出錯誤的判斷從而可能對我們的人身安全有威脅。短路的計算給我們在對配置保護(hù)的整定計算、接線的設(shè)計、系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面有了選擇的依據(jù)。2.2短路電流計算的步驟2.2.1必須在同一基準(zhǔn)容量下計算各元件的電抗標(biāo)幺值取基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 由原始資料可得：系統(tǒng)中的變壓器T1：火電站中的發(fā)電機(jī)：L1線路：L2線路：L3線路：L4線路：L5線路： L6線路： 火電廠中發(fā)電機(jī)：火電廠中的變壓器：2.2.2合理的選取

20、短路點此次共選取的三個短路點分別為d1、d2；d3;各自的具體位置如下圖2-1、2-2所示：圖2-1 系統(tǒng)中的短路點圖2-2 電氣主接線中的短路點2.2.3火力發(fā)電廠內(nèi)d1點發(fā)生了短路1.畫出d1短路點的等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖圖2-3 d1點的等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖2.進(jìn)行短路電流計算（1）求出電抗值（2）經(jīng)查電力系統(tǒng)分析附表中的運算曲線表可得：在0.2s時短路電流的標(biāo)幺值：(3)d1點的短路電流為：(4)由于是雙回線路，因此每條線路的短路電流為：2.2.4火電廠內(nèi)d2點發(fā)生了短時（系統(tǒng)中）1. 畫出d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖圖2-4 系統(tǒng)中d2點的等值網(wǎng)絡(luò)圖圖2-5 系統(tǒng)中d2點的等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖圖

21、2-6 系統(tǒng)中d2點的最簡圖2.進(jìn)行短路電流的計算（1）求出電抗值：（2）經(jīng)查電力系統(tǒng)分析附表中的運算曲線表可得：在0.2s時短路電流的標(biāo)幺值： （3）系統(tǒng)中d2發(fā)生了短路的短路總電流： （4）由于是雙回線路，因此每條線路的短路電流為：2.2.5火電廠內(nèi)d2點發(fā)生了短路時（火電廠的內(nèi)部）1.畫出d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖圖2-7 火電廠內(nèi)d2點的等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖2.進(jìn)行短路電流的計算（1）求出電抗值（2）經(jīng)查電力系統(tǒng)分析附表中的運算曲線表可得：在0.2s時短路電流的標(biāo)幺值：（3）火電廠內(nèi)部d2點短路時的總電流為：（4）由于是有4臺發(fā)電機(jī)，所以每臺發(fā)電機(jī)的短路電流為：2.2.6 火力發(fā)電廠d

22、3點發(fā)生短路時1.畫出d3短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖及最簡圖圖2-8 d3點的等值網(wǎng)絡(luò)圖圖2-9 d3點的最簡圖2.進(jìn)行短路電流的計算（1）求出電抗值（2）經(jīng)查電力系統(tǒng)分析附表中的運算曲線表可得：在0.2s時短路電流的標(biāo)幺值： （3）火電廠內(nèi)d3點短路時的電流為：（4）d3點短路時的總電流為： 3 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù) 3.1發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置電力系統(tǒng)所占地位非常重要的設(shè)備之一就是發(fā)電機(jī)。它相當(dāng)于人的心臟。同時發(fā)電機(jī)也是系統(tǒng)中十分昂貴的設(shè)備。系統(tǒng)的正常運行、用戶的不間斷的供電以及在保證電能的質(zhì)量等方面，都受到發(fā)電機(jī)是否能正常穩(wěn)定的工作的影響。1縱差保護(hù)。在發(fā)電機(jī)容量大于1MW的發(fā)電機(jī)的定子的繞組及其引出線也會

23、發(fā)生的相間的短路，故要裝設(shè)縱差保護(hù)。2. 定子繞組接地保護(hù)。直接的連接在母線上的發(fā)電機(jī)；定子的繞組單相的接地故障。在單相接地的故障情況下；若短路后的電流在可能會大于允許值時。要配備在發(fā)生了接地時有良好的選擇性。像這樣的發(fā)電機(jī)變壓器組，容量在100MW以下的，根據(jù)要求保護(hù)區(qū)不能小于90%的定子的接地的保護(hù)；而容量在100MW以上的，保護(hù)區(qū)為100%的定子的接地保護(hù)。保護(hù)要有時限的動作信號，并動作于跳閘。表3-1 發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地時的故障電流的許可值發(fā)電機(jī)額定電壓（KV）發(fā)電機(jī)額定功率（MW）接地電容許可值（A）6.3410.5汽輪發(fā)電機(jī)501003水輪發(fā)電機(jī)1010013.815.75

24、汽輪發(fā)電機(jī)1252002水輪發(fā)電機(jī)40225182030060013.發(fā)電機(jī)的外部，發(fā)生了外部的短路時的相間的短路的保護(hù)。 4.橫差保護(hù)。能反映發(fā)電機(jī)定子繞組之間所發(fā)生匝間短路情況。橫差保護(hù)適用于：定子的繞組是采用了星型連接、每相都有并聯(lián)分支同時中性點側(cè)又是有分支的引出端。300MW的發(fā)電機(jī)，在條件允許的情況下一定要裝設(shè)雙重化的橫差保護(hù)。5.定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)。對于對稱的負(fù)荷所造成的定子繞組電流過大的，應(yīng)要裝設(shè)接于；一相電流的定的子繞組的過負(fù)荷的保護(hù)。6.失磁保護(hù)。因勵磁不足或勵磁消失引起的不正常狀態(tài)。它一般都是不允許失磁運行，所以要在自動滅磁開關(guān)，連鎖的時候斷開斷路器。采用半導(dǎo)體勵磁和10

25、0MW及其以上；采用電動機(jī)來產(chǎn)生勵磁的發(fā)電機(jī)，都必須要增設(shè)能夠直接反應(yīng)出，在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了失磁的情況下各相關(guān)的電氣的參數(shù)變化的專用的失磁的保護(hù)。3.2發(fā)電機(jī)的差動保護(hù)3.2.1發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)表3-2 300MW汽輪發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)型號QFSN-300-2-20型額定功率（MW）300額定電壓（KV）20額定電流（A）10190額定功率因數(shù)0.85額度轉(zhuǎn)速（r/min）3000額定勵磁電壓（V）426額定勵磁電流（A）2030空載勵磁電壓（V）180發(fā)電機(jī)零序阻抗的標(biāo)幺值0.095發(fā)電機(jī)的視在功率(M)352.3定子接線Y-Y3.2.2發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)縱差保護(hù)是發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線相間短路的主保

26、護(hù)，它除了要能夠迅速和靈敏度地切斷內(nèi)部的故障之外。與此同時還需要能在電動機(jī)在正常的運行、保護(hù)范圍之外的情況下，確保能選擇性動作及工作上的可靠。在保護(hù)的范圍之內(nèi)發(fā)生了相間的短路時，要能夠很快的把斷路器斷開及切斷自動的滅磁開關(guān)。在正常情況及電動機(jī)外部短路的時候差動繼電器中沒有電流通過，差動繼電器不會動作；其一相差動保護(hù)原理圖3-1所示：圖3-1 發(fā)電機(jī)單相差動保護(hù)原理圖比率制動式差動保護(hù)原理：如果是在保護(hù)范圍外發(fā)生短路時；制動的電流所發(fā)生的大小變化，是根據(jù)其在外部短路的電流大小的變化而相應(yīng)進(jìn)行變化，原理如圖3-2所示：圖3-2 比率制動式縱差保護(hù)原理圖比率制動式縱差保護(hù)的動作的區(qū)域如圖3-3所示：

27、圖3-3 比率制動式差動保護(hù)特性曲線啟動電流；拐點電流；制動電流從圖我們可以看此種保護(hù)；相較于一般類型的差動保護(hù)相比較而言，它引入了拐點的電流和其啟動的電流這兩種。它的制動已經(jīng)不是過在一有微小的差動電流就會啟動差動繼電器，而是要必須達(dá)到它的啟動電流后，它才會根據(jù)電流的大學(xué)開始判別是否動作于跳閘。這樣也就可以避免因TA誤差而導(dǎo)致的不正確動作的情況。它的靈敏度和一般了差動保護(hù)的比較有了進(jìn)一步的提高。然而，對于在外部發(fā)生短路的這種情況，繼電器制動電流又是可以隨外部短路短路電流的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，來保證繼電器總不會誤動。3.2.3 進(jìn)行整定值的計算通過上面的分析可知需要對、進(jìn)行整定計算。1.的整定

28、：按躲開發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下，流過差動繼電器中的不平衡電流來進(jìn)行整定。 （3-1）式子中 可靠系數(shù)，?。?保護(hù)發(fā)電機(jī)兩側(cè)的TA變比誤差產(chǎn)生的差流，?。?保護(hù)兩側(cè)的二次誤差產(chǎn)生的差流，取 ； 發(fā)電機(jī)額定電流；一般取為： （3-2）2.的整定計算。3.制動系數(shù) 和制動線的斜率的整定計算。發(fā)電機(jī)外部不正常運行時所產(chǎn)生的與差動繼電器中的可以確定特性曲線C點，并可以近似為： （3-3）式子中 非周期分量，取； TA的同型系數(shù)，取0.5；在0.260.45之間，對于完全差動保護(hù)，可以取0.3；而不完全差動保護(hù)，可以取。特性曲線的斜率： （3-4）在發(fā)電機(jī)發(fā)生了外部故障時，為了躲過，此時C點的電流值為： （3

29、-5）式子中 可靠系數(shù)，取； 暫態(tài)特性系數(shù)，取值； 最大動作電流；則有：在實際的計算一般的取值范圍是，在這里我們?nèi)。瑒t：4.靈敏度系數(shù)的校驗 3.3 橫聯(lián)差動保護(hù)在定子繞組一相的匝間發(fā)生了短路的情況時，然而，一般的縱差動保護(hù)是反應(yīng)不了的。但對于這樣的短路如過沒有快速處理，就會使得故障點的溫度就會上升很多，破壞絕緣受損，這樣就很有可能發(fā)展成了相間的短路或單相之間的接地故障，造成發(fā)電機(jī)的嚴(yán)重的損壞。所以，在對于大型的發(fā)電機(jī)上，都要求必須裝設(shè)定子的匝間的短路保護(hù)。若采用的是雙星形的接線、而中性點又是引出了6個端子的方式，一般都是要求裝設(shè)單元件式的橫聯(lián)差動保護(hù)?？墒窃谵D(zhuǎn)子回路的兩點接地時，橫聯(lián)的差動保

30、護(hù)有可能是會誤動作的，但不必在轉(zhuǎn)子回路發(fā)生了兩點的接地時就去閉鎖保護(hù)，在投入了兩點的接地保護(hù)的同時。保護(hù)應(yīng)該切換至帶0.51S的延時后再去動作于跳閘，這樣就可以防止轉(zhuǎn)子回輪因為偶然性的兩點的接地時引起的橫聯(lián)的差動保護(hù)誤動作情況。在雙星型的中性點間加裝TA作為橫聯(lián)差動電流繼電器的電流源。發(fā)電機(jī)的正常運行或是保護(hù)以外的短路情形。差動的繼電器中是沒有電流的流過的，因此是不會動作的。但是，在定子的繞組的同一分支的匝間發(fā)生了短路的情況時，短路的分支的三相的電流有了偏移，于是在兩中性點之間就有了電流的流過，在當(dāng)差動的繼電器中的電流值大于了設(shè)定的動作的電流值時，就會動作與跳閘。圖3-4 單元件橫差保護(hù)原理圖

31、3.3.1 整定計算動作值應(yīng)按躲過外部短路時的最大的不平衡電流和裝置對高次諧波的濾過比來進(jìn)行整定。1.三次諧波的濾過比在大于等于10時，繼電器的整定電流值為： （3-6）式子中：發(fā)電機(jī)額定電流；電流互感器變比；所以:=( 0.20.3 )10190/2400=0.0.8491.274A2.進(jìn)行靈敏系數(shù)的校驗。靈敏系數(shù)的大小。用保護(hù)的動作死區(qū)占整個繞組的百分比的多少來進(jìn)行表示： (3-7)式子中： 發(fā)電機(jī)零序電抗； 發(fā)電機(jī)動作的死區(qū)所占的比例； ； (3-8)式子中： S發(fā)電機(jī)的視在功率為352.3MVA； 所以： 可以看出。，死區(qū)的大小關(guān)系與動作值得大小成正比。所以要使保護(hù)死區(qū)變小，需要降低3

32、次諧波中的不平衡的電流。3.動作時間整定：在勵磁回路還沒有發(fā)展為接地故障的的情況時，橫聯(lián)差動保護(hù)就會瞬間跳閘。倘若在勵磁回路中發(fā)生了一點的接地時，需要要將橫聯(lián)差動的保護(hù)延時0.51.0s之后才可以跳閘，以預(yù)防勵磁回路由于偶然性的瞬間的兩點的接地時而發(fā)生的不正確動作的情況。3.4 發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)3.4.1發(fā)電機(jī)的失磁原因及其危害發(fā)電機(jī)在運行過程中，會出現(xiàn)全部的或部的份失去勵磁的這兩種情況。其原因大致的可分為下面幾個原因： (1) 勵磁的回路是處于斷開，勵磁的繞組出現(xiàn)了斷線情況。如：滅磁的開關(guān)、接觸器的不正確的跳閘。磁場的變阻器的接頭是接觸不良。勵磁的回路出現(xiàn)了開路，以及其中的一部份元件出現(xiàn)了老

33、化、開焊等情況。 (2) 勵磁的繞組的持續(xù)的發(fā)熱，造成了絕緣的損壞從而導(dǎo)致了接地短路。 (3) 系統(tǒng)振蕩，功率發(fā)生了嚴(yán)重的不平衡的現(xiàn)象，系統(tǒng)不但沒有發(fā)出來無功。還吸收了大量的無功的負(fù)荷。在靜穩(wěn)定遭到了破壞后，發(fā)電機(jī)的機(jī)組就將會搶無功。原動機(jī)的系統(tǒng)的失靈也是會所引起發(fā)電機(jī)失去了平衡。進(jìn)而引起振蕩、失磁跳閘。 (4) 運行人員的不正確調(diào)整，如：調(diào)節(jié)器的運行方式的不合理。在投退操作開關(guān)的過程中的失誤、調(diào)整的得不夠及時等等。發(fā)電機(jī)在出現(xiàn)失磁后，向電網(wǎng)送出的有功減小。而轉(zhuǎn)速在迅速的提高。它會從電網(wǎng)中吸取大量的無功。造成電網(wǎng)的電壓有所下降。而在電壓降低得比較過大的時候，系統(tǒng)就會變得不在是穩(wěn)定的。引起了電網(wǎng)

34、的振蕩、電壓的崩潰這些等從而導(dǎo)致大范圍的停電現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)本身來說，其端部的鐵芯溫度過高時。鐵芯會被損壞。軸瓦會因為振動過大而被破壞。3.4.2發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)的要求及其保護(hù)原理發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)的要求應(yīng)該滿足以下幾點要求：1.發(fā)電機(jī)盡管失磁，但是；失磁后在未對發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)尚未形成危害的情況下，也要能夠即時的發(fā)出相應(yīng)的信號。2.若是發(fā)電機(jī)發(fā)生了失磁后，對發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)安全運行有了威脅時，保護(hù)要能即時動作于跳閘。3.在發(fā)電機(jī)的外部故障或是電力系統(tǒng)震蕩。自同期并列等這些不正常運行狀態(tài)下，保護(hù)要能夠不誤動作，發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)的原理接線圖如下圖3-5所示：根據(jù)保護(hù)原理圖可知：阻抗元件，母線低電壓元件和

35、閉鎖元件。構(gòu)成了發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)。組成元件各自的作用分別是：阻抗元件用是用于失磁故障。母線低電壓元件的作用是用于監(jiān)視母線的電壓變化，來保證系統(tǒng)的安全。閉鎖元件的作用是用于保護(hù)裝置在外部短路，系統(tǒng)震蕩的情況。在自同步和電壓的回路斷線等情況下保護(hù)要能正確的動作。在失磁后母線的電壓低于整定值時，失磁保護(hù)要帶有時限的動作于斷路器跳閘。當(dāng)母線的電壓未不大于等于給定的許可值時，保護(hù)要帶時限地動作于信號。同時還要動作于切換勵磁回路和自動減出力。圖3-5 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)原理圖3.4.3發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)轉(zhuǎn)子的判劇只要是發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了失磁，就會出現(xiàn)勵磁繞組的電壓的的變小。由于失磁方式的有所不同，所以勵磁繞組的電壓降低

36、的幅值也是不相同。發(fā)電機(jī)的勵磁繞組的電壓的變化是對失磁保護(hù)整定計算的主要依據(jù)。其整定方式主要有兩種：1.如果發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的整定值在不變時，就可以根據(jù)轉(zhuǎn)子欠電壓繼電器來對發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)進(jìn)行整定計算。即： （3-9） 式子中 空載勵磁電壓。根據(jù)發(fā)電機(jī)的參數(shù)得所以：在整定值不變的情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)所輸出的有功功率值比較大的時候下發(fā)生了部分失磁時，其測量阻抗可能已經(jīng)不在靜穩(wěn)邊界。然而，此時的還是大于其動作值，故在這樣的情況下保護(hù)不會動作?；谶@種原因現(xiàn)目前一般都是采用以有功負(fù)荷下靜穩(wěn)邊界下所對應(yīng)的勵磁電壓來進(jìn)行整定值得確定。1.根據(jù)整定值隨著有功功率發(fā)生相應(yīng)的變化，來進(jìn)行整定值的計算。如果在某一時刻發(fā)

37、電機(jī)出現(xiàn)了失磁的情況，并且此時的有功又是為P。這時會有一個與之相對應(yīng)的達(dá)到靜穩(wěn)態(tài)的邊界。所胃的整定值隨有功功率的改變的轉(zhuǎn)子判據(jù)，就是在有功功率P發(fā)生變化的同時，整定值以會隨著發(fā)生相適應(yīng)的變化，發(fā)電機(jī)有功功率P為： （3-10）式子中 跟發(fā)電機(jī)相連接的無窮大的電源的母線電壓； ； 發(fā)電機(jī)的同步電抗； 發(fā)電機(jī)與母線之間的連接阻抗；在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了失去勵磁后，會使得發(fā)電機(jī)的變低。正是由于的變小，所以會引起勵磁電流的變小。同時它的感應(yīng)電動勢也是會隨著降低。在靜穩(wěn)極限時。度。此時（表示極限的意思）。用其標(biāo)幺值時則有：，所相對應(yīng)的靜穩(wěn)態(tài)的極限的勵磁電壓，則： （3-11）4 母線的繼電保護(hù) 4.1母線的故障

38、和繼電保護(hù)類型4.1.1母線的故障母線上的短路的故障可能是接地的故障、相間的短路故障以及多種類型的故障的混合。輸電線路的故障的類型的比例與母線的有所不同。在輸電線的短路故障中，最容易發(fā)生而且發(fā)生得最多的是單相間的接地短路，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計了解到單相的接地短路大約占了總的故障的百分之八十以上。母線故障的發(fā)生，絕大部分都是因為絕緣子的絕緣受到了破壞后像大地發(fā)生了放電；一般母線故障的初始時期其大部分都是表現(xiàn)為單相的接地故障。但是，由于短路的電弧的會不斷的移動，這樣原來的單相接地故障就可能會發(fā)展成為兩相的接地短路或者是三相的接地短路。究其原因母線故障的主要有兩點：(1)母線的絕緣子、斷路器的套管以及電流

39、互感器、電壓互感器的套管的絕緣子的閃絡(luò)或其損壞；(2)運行人員的一些不合理操作。比如：帶地線進(jìn)行了錯誤的合閘；在帶負(fù)荷的情況下就斷開隔離開關(guān)等。4.1.2 母線的保護(hù)類型通常我們一般都不會去給母線單獨的去配置保護(hù)，而用向它供電的元件的保護(hù)裝置去切除母線上所發(fā)生的一些故障情況。1.利用發(fā)電機(jī)的過電流保護(hù)來切除其母線的相應(yīng)故障在母線與系統(tǒng)的電氣距離比較遠(yuǎn)，并且就算母線發(fā)生了故障也不至于對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、供電的可靠性帶來非常大的威脅時；一般可以不用配備專用的母線的保護(hù)，而是例如一些供電元件的后備保護(hù)來切除母線上的故障。(1)當(dāng)發(fā)電廠的接線是其采用的單母線的接線方式，且線路的對側(cè)又是沒有電源的時候，

40、我們就可以利用其發(fā)電機(jī)的過電流保護(hù)；使發(fā)電機(jī)的兩旁的斷路器跳閘以此來達(dá)到將故障切除的目的。下圖4-1為用發(fā)電機(jī)的過電流保護(hù)來切除其母線上的故障的原理圖：圖4-1 利用發(fā)電機(jī)的過電流保護(hù)切除故障(2)對于降壓的變壓所，低壓側(cè)的線路是為其反饋的線路時，母線正常運行時又是期分開運行的，對于這樣的母線的故障，就可由相應(yīng)的變壓器的過電流保護(hù)；利用其變壓器的兩旁的斷路器跳閘來達(dá)到切除故障的目的。下圖4-2是用變壓器的過電流保護(hù)切除其母線的故障原理圖。圖4-2 利用變壓器的過電流保護(hù)切除故障2.利用系統(tǒng)中的其他的電氣設(shè)備所配置的保護(hù)的后備保護(hù)來切除其故障。如下圖所示的雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，我們就可以利用保護(hù)1或者

41、2的限時電流速斷保護(hù)，來切除母線在K點所發(fā)生的短路。圖4-3 利用其他保護(hù)的過流保護(hù)切除故障以上這些保護(hù)方式簡單、經(jīng)濟(jì)。但是，切除故障的時間一般都是較長的，對于單母線的分段接線，或者采用的是雙母線接線的，以上這些方式都不是絕對的可靠。因為他們在這樣的情況下不能有選擇性地切除故障的母線，對于高壓的電網(wǎng)來說更有可能滿足不了，系統(tǒng)在穩(wěn)定性和運行上的要求。因此本次設(shè)計是需要配置專用的母線的保護(hù)。4.2 母線的差動保護(hù)4.2.1母線差動保護(hù)的原則一般情況下都是采用其差動保護(hù)來對母線進(jìn)行的保護(hù)。因為差動保護(hù)是可以快速且有選擇地切除母線所發(fā)生的故障。母線上都是會連接上一些基本的電氣元件，所以我們在給母線配置

42、保護(hù)時。母線所連接的基本元件都需要考慮進(jìn)去，進(jìn)行整定時需要滿足以下三點：1.在母線沒有故障的情況下。在母線上所有的連接元件中均滿足，流入的電流等于流出的電流（）。2.在母線出現(xiàn)了故障時。全部能提供短路電流的元件都會向故障點提供其相應(yīng)的短路電流；或者是流出殘余的負(fù)荷電流。即（）。3.當(dāng)從每個連接的元件的電流的相位來看，在正常運行，外部發(fā)生了故障的情況下。電流流入的元件與電流流出的元件中電流相位是相反的。而母線發(fā)生故障的時候，除去為零的元件外，其他元件中的電流基本是同相位。4.2.2母線差動保護(hù)的整定計算1.動作的電流要大于外部故障的情況下，所產(chǎn)生的最大的不平衡的電流。在全部的TA都是按10%的誤

43、差曲線來進(jìn)行選擇的，同時是差動的繼電器是用速飽的鐵芯的繼電器時。則其動作電流為： (4-1)上式中的 可靠系數(shù)，取值1.3； 在母線范圍外的任何一個連接元件上發(fā)生短路時，流過差動保護(hù)的TA一次側(cè)的最大的短路電流； 母線保護(hù)作用TA的變比?！坝墒剑?-1）”所以： 2.因為在其母線的差動的保護(hù)中，電流的回路中所連接的元件是非常之多的，而且接線又是其特別的復(fù)雜。所以TA的二次回路出現(xiàn)其斷線的概率是很大的。基于這樣的原因以避免在其正常運行的情況下，因任一TA的二次回路的斷線所引起的保護(hù)的裝置的不會發(fā)生誤動作的情況。故動作電流值需要按躲開任一連接的元件中的最大的負(fù)荷電流，即： (4-2）由于最大負(fù)荷電

44、流為： “由式（4-2）”所以：3.進(jìn)行靈敏度校驗在保護(hù)的范圍發(fā)生了其內(nèi)部的故障的情況下，需要采用下式來其進(jìn)行靈敏的度系數(shù)的校驗。即： （4-3）式中 母線上發(fā)生故障的時候，最小的短路的電流的門檻值，故：因為：4.1582 ， 所以滿足靈敏度要求。5 變壓器的繼電保護(hù) 5.1變壓器的故障類型、不正常運行狀態(tài)及保護(hù)方式5.1.1油箱的內(nèi)部故障1.各繞組之間的相間短路；2.單相繞組的部分線的匝間之間發(fā)生的匝間短路；3.單相繞組或引出線經(jīng)過外殼發(fā)生其單相的接地的故障；5.1.2油箱的外部故障1.引出線的相間短路;2.絕緣套管的閃爍或破壞了引出線通過外殼產(chǎn)生的單相的接地短路故障；5.1.3變壓器的異常

45、狀態(tài)1.過負(fù)荷2.過電流3.零序電流4.油面下降5.1.4變壓器的保護(hù)方式1.瓦斯保護(hù)；2.差動保護(hù)、電流速斷保護(hù)；3.相間短路的后背保護(hù)。a.過電流保護(hù)；b.復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)；c.負(fù)序過電流保護(hù)；4.接地故障保護(hù)；5.過負(fù)荷保護(hù)；6.過勵磁保護(hù)；7.其他保護(hù)：例如，溫度保護(hù)、冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)。5.2變壓器相應(yīng)的保護(hù)原理及其整定計算表5-1 變壓器的相關(guān)參數(shù)型號SFP3-240000/240連接組別YN/d11額定容量（MW）240 續(xù)表5-1型號SFP3-240000/240短路損耗（KW）804空載損耗（KW）216空載電流百分?jǐn)?shù)（%）1.1高壓側(cè)電壓（KV）220低壓側(cè)電壓（KV

46、）215.2.1變壓器的瓦斯保護(hù)1.瓦斯保護(hù)原理在變壓器的內(nèi)部發(fā)生了故障時。因故障點的電流、電弧的相互的作用，將使變壓器油、絕緣材料。由于局部的受熱而分解而產(chǎn)生氣體，因為氣體是特別的容易移動的，所以它們就會從油箱流向油枕的上部。在故障特別嚴(yán)重時，油膨脹的速度迅速且氣體產(chǎn)生的量很多。這時會在有劇烈的氣體中，夾雜著油的氣體流沖向油枕的上部。我們根據(jù)油箱內(nèi)部發(fā)生了故障時的這一特性，可構(gòu)成反應(yīng)于上述氣體的變化過程，而啟動動作的保護(hù)裝置，稱為瓦斯保護(hù)的原理圖如圖5-1所示。2.瓦斯保護(hù)整定原則(1)瓦斯氣體的容積的整定范圍大致規(guī)定為250-300之間。在通常情況下，變壓器的容量在大于了10000KVA時

47、，通常的整定值一般是取為250，可以通過調(diào)節(jié)重錘的位置變化，來改變其氣體容積的整定值。(2)重瓦斯保護(hù)動作的油流速度的整定值的通常取值范圍是為其0.6-1.5m/s之間。但是，我們在整定流速的時候，是以導(dǎo)油管中的流速為的參照值，而不是根據(jù)繼電器處的流速來確定的整定值。根據(jù)運行的經(jīng)驗，管中的油流速度整定值得取值范圍變?yōu)榱?.6-1m/s時，保護(hù)反映變壓器的內(nèi)部的故障是非常的靈敏。但是，在變壓器的外部故障的時候，會受到穿越性的故障電流的影響，因此以在導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn)約是為0.4-0.5m/s。因此，為發(fā)防止在穿越性故障的情況下引起瓦斯保護(hù)的誤動作，可將油流速度的整定值取為1m/s。圖5-1 瓦斯

48、保護(hù)原理圖3.瓦斯保護(hù)整定值的確定根據(jù)變壓器的容量和瓦斯保護(hù)的整定要求：把瓦斯氣體容量的動作值取為250；油流速度的動作值取為1m/s。5.2.2變壓器縱差動保護(hù)1縱差動保護(hù)原理在變壓器正常或保護(hù)范圍外出現(xiàn)故障的情形，流入進(jìn)差動繼電器的電流理論上是基本為零。所以保護(hù)是不會動作。但在當(dāng)變壓器的內(nèi)部發(fā)生短路的故障時，所配備的差動繼電器的內(nèi)部就會有由于短路故障，所引起的差動電流。差動電流的大小與短路電流的大小相關(guān)。短路的電流增大時候，相應(yīng)的差動電流的值也會隨著增大。在差動電流的值增大到比差動繼電器的動作值都大的時候。保護(hù)就會動作于跳閘。其一相差動保護(hù)的原理圖如圖5-2所示：圖5-2 單相差動保護(hù)原理

49、圖2.縱差動保護(hù)整定計算 (1)按照整定電流的動作值要大于變壓器的區(qū)外短路時所產(chǎn)生的最大的不平衡電流。即： （5-1）式子中 可靠系數(shù)，取值1.3； 外部短路時的最大不平衡電流；由于： （5-2）式子中 因變變比或線圈匝數(shù)計算值所引起的誤差，取為0.05； 因變壓器的負(fù)荷分接頭所引起的誤差，一般取值為電壓調(diào)整范圍的一半； 非周期分量的系數(shù)，一般取值在之間； 電流互感器的同型系數(shù)，取值1； 外部短路時的最大短路電流；因此，發(fā)電廠內(nèi)的變壓器?！坝墒剑?-2）”則：所以 ：(2)根據(jù)其動作電流的整定值要大于變壓器產(chǎn)生的最大勵磁涌流來進(jìn)行整定。即： （5-3）式子中 可靠系數(shù)，取值在； 勵磁涌流的最大倍數(shù)；采用加強(qiáng)型速飽的變流器時； 變壓器的額定電流；根據(jù)變壓器的參數(shù)則：所以：(3)根據(jù)整定的動作電流值要大于TA二次回路發(fā)生斷線所引起的差動電流值進(jìn)行整定；即： （5-4）式子中 可靠系數(shù)，取值1.3； 變壓器最大負(fù)荷電流。在最大負(fù)荷下電流未知是，可取變壓的額定電流。 因為火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的額定功率都是為300MW，所以每臺變壓器上高壓側(cè)的最大的負(fù)荷電流是為： 動作電流的整定值，要求取上面三個條件中的最大值。即： (4)縱差動保護(hù)靈敏度校驗 （5-5）式子中；是取在不同的運行情況下，變壓器內(nèi)部發(fā)生短路時，流過的最小差動電流。 靈