電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文.doc

《電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文.doc（52頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2017 屆 專業(yè) 題 目 發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 站 別 年 月 日XXXXX學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)審表姓名專業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日主答教師評(píng)語： 主答教師簽名：年 月 日論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)答辯組成員簽名答辯成績(jī)注：1.論文及成績(jī)采用五級(jí)分制：“優(yōu)、良、中、及格、不及格 2.論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)僅供評(píng)定答辯成績(jī)時(shí)參考；答辯成績(jī)記入學(xué)生成績(jī)單中的論文及答辯成績(jī)欄目?jī)?nèi) 3.此表須與論文(設(shè)計(jì))一起裝訂，申請(qǐng)學(xué)位者另外復(fù)印1份。 內(nèi) 容 提 要 在電力系統(tǒng)中,由于雷擊或鳥獸跨接電氣設(shè)備、設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和

2、安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，往往發(fā)生各種事故。最常見的同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。其中以單相接地短路最為常見，而三相短路是比較少見的。此外，輸電線路有時(shí)可能發(fā)生斷線故障或幾種故障同時(shí)發(fā)生的復(fù)合故障。發(fā)生故障可能引起的后果是：1.故障點(diǎn)通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞。2.系統(tǒng)中設(shè)備，在通過短路電流時(shí)所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力使設(shè)備縮短使用壽命。3.因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量。4.破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。最常見的不正常工作狀態(tài)是過負(fù)荷。所謂過負(fù)荷就是電氣設(shè)備的負(fù)荷電流超過了額定電流。此外，發(fā)電機(jī)有功功率不足所

3、引起的頻率降低，水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷所引起的過電壓，系統(tǒng)發(fā)生振蕩等都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，加速了設(shè)備絕緣材料的老化和損壞，甚至引起事故擴(kuò)大造成嚴(yán)重故障。總之，不正常工作狀態(tài)往往影響電能的質(zhì)量、設(shè)備的壽命、用戶生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量等。 關(guān) 鍵 詞 繼電保護(hù)；發(fā)電機(jī)；變壓器組；后備保護(hù)；縱差保護(hù)目 錄1 緒論61.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用61.1.1電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果61.1.2 繼電保護(hù)裝置及任務(wù)61.2 繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成71.2.1繼電保護(hù)的基本原理71.2.2 繼電保護(hù)裝置的組成71.3對(duì)繼電保護(hù)的要求81.3.1選擇性81.3.2 速動(dòng)性81

4、.3.3靈敏性91.3.4可靠性91.4繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史102 發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù)112.1概述112.2相間短路后備保護(hù)122.2.1發(fā)電機(jī)變壓器內(nèi)部和外部相間短路122.2.2對(duì)廠用變壓器內(nèi)部及低壓側(cè)短路132.2.3外部相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn)142.2.4相間短路后備保護(hù)的整定計(jì)算142.2.5相間短路后備保護(hù)方向元件的設(shè)置152.3單相接地保護(hù)152.3.1接地保護(hù)的特點(diǎn)152.3.2單相接地保護(hù)的整定計(jì)算153 發(fā)電機(jī)變壓器組的縱差保護(hù)183.1縱差保護(hù)的特點(diǎn)183.2 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的不同183.3縱差動(dòng)作保護(hù)的整定計(jì)算204 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)的改進(jìn)21

5、4.1 目前的機(jī)組保護(hù)存在的主要問題214.2改進(jìn)方案215 保護(hù)配置及整定計(jì)算235.1 題目簡(jiǎn)介235.2 保護(hù)配置235.2.1概述235.2.2保護(hù)配置分析245.2.3 幾種保護(hù)配置問題的探討255.3整定計(jì)算285.3.1 采用高靈敏度接線的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)（BCH-2）285.3.2變壓器差動(dòng)保護(hù)(擬采用BCH-1型繼電器)295.3.3發(fā)電機(jī)變壓器組大差動(dòng)保護(hù)(BCH-4)315.3.4負(fù)序過電流保護(hù)385.3.5失磁保護(hù)395.3.6低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)425.3.7過負(fù)荷保護(hù)425.3.8匝間短路保護(hù)435.3.9發(fā)電機(jī)定子電壓保護(hù)435.3.10變壓器的接地保護(hù)435.3

6、.11發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)變壓器組的接地保護(hù)446保護(hù)配置圖46發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用1.1.1電力系統(tǒng)的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)及引起的后果 在電力系統(tǒng)中,由于雷擊或鳥獸跨接電氣設(shè)備、設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，往往發(fā)生各種事故。最常見的同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。其中以單相接地短路最為常見，而三相短路是比較少見的。此外，輸電線路有時(shí)可能發(fā)生斷線故障或幾種故障同時(shí)發(fā)生的復(fù)合故障。發(fā)生故障可能引起的后果是：(1) 故障點(diǎn)通過很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障設(shè)備燒壞。(2) 系統(tǒng)中設(shè)備，在通過短路電流時(shí)所產(chǎn)生的

7、熱和電動(dòng)力使設(shè)備縮短使用壽 命。(3) 因電壓降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量。(4) 破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，產(chǎn)生振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。最常見的不正常工作狀態(tài)是過負(fù)荷。所謂過負(fù)荷就是電氣設(shè)備的負(fù)荷電流超過了額定電流。此外，發(fā)電機(jī)有功功率不足所引起的頻率降低，水輪發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷所引起的過電壓，系統(tǒng)發(fā)生振蕩等都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，加速了設(shè)備絕緣材料的老化和損壞，甚至引起事故擴(kuò)大造成嚴(yán)重故障?？傊?，不正常工作狀態(tài)往往影響電能的質(zhì)量、設(shè)備的壽命、用戶生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量等。1.1.2 繼電保護(hù)裝置及任務(wù) 為防止電力系統(tǒng)中發(fā)生事故一般采取如下對(duì)策:（1）改進(jìn)設(shè)計(jì)制造，加強(qiáng)維護(hù)檢修

8、，提高運(yùn)行水平和工作質(zhì)量。采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性。（2）一旦發(fā)生故障，迅速而有選擇地切除故障元件，保證無故障部分正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置，就是指反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種制動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)是：（1）發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇地將故障元件（設(shè)備）從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。（2）對(duì)不正常運(yùn)行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護(hù)經(jīng)過一定的延時(shí)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件（如有無經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)（減負(fù)荷跳閘），且能與自動(dòng)重合閘相配合。1.2 繼電保護(hù)的基本原理和保護(hù)裝置的組成1.2.1繼電保護(hù)的基本原理

9、 繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。(1) 利用基本電氣參數(shù)的區(qū)別發(fā)生短路后，利用電流、電壓、線路測(cè)量阻抗等的變化，可以構(gòu)成如下保護(hù)：a. 過電流保護(hù)； b.低電壓保護(hù)； c.距離保護(hù)(或低阻抗保護(hù))(2)利用內(nèi)部故障和外部故障時(shí)被保護(hù)元件兩側(cè)電流相位(或功率方向)的差別。(3) 對(duì)稱量是否出現(xiàn)電氣元件在正常運(yùn)行(或發(fā)生對(duì)稱短路)時(shí),負(fù)序分量和零序分量為零；在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，一般負(fù)序和零序都較大。因此，根據(jù)這些分量的是否存在可以構(gòu)成零序保護(hù)和負(fù)序保護(hù)。此種保護(hù)裝置都具有良好的選擇性和靈敏性。

10、(4) 反應(yīng)非電氣量的保護(hù)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)所產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成瓦斯保護(hù)；反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組的溫度升高而構(gòu)成過負(fù)荷保護(hù)等。1.2.2 繼電保護(hù)裝置的組成 繼電保護(hù)的種類雖然很多，但是在一般情況下，都是由三個(gè)部分組成的，即測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。執(zhí)行部分邏輯部分測(cè)量部分故障參數(shù)量輸出信號(hào)圖1-1(1) 測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài)(正常工作、非正常工作或故障狀態(tài))的一個(gè)或幾個(gè)物理量，并和以給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。(2) 邏輯部分邏輯部分的作用是根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工

11、作，最后傳到執(zhí)行部分。(3) 執(zhí)行部分執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯部分送的信號(hào),最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)出信號(hào)，跳閘或不動(dòng)作等。1.3對(duì)繼電保護(hù)的要求對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能要求是有選擇性，速動(dòng)性，靈敏性，可靠性。這些要求之間，有的相互制約，需要針對(duì)不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。1.3.1選擇性 選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。在要求繼電保護(hù)動(dòng)作有選擇性的同時(shí)，還必須考慮繼電保護(hù)或斷路器有拒絕動(dòng)作的可能性。在復(fù)雜的高壓電網(wǎng)中，當(dāng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)有困難時(shí)，在每一元件上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的主保護(hù)和后備保護(hù)。1.

12、3.2 速動(dòng)性短路時(shí)快速切除故障，可以縮小故障范圍，減輕短路引起的破壞程度，減小對(duì)用戶工作的影響，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。由于速動(dòng)性與選擇性在一般情況下是矛盾的，為兼顧兩者，一般允許保護(hù)帶有一定的延時(shí)切除故障。故障切除的總時(shí)間等于保護(hù)裝置和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。對(duì)于不同的電壓等級(jí)和不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，故障切除的最小時(shí)間有不同的要求。一般對(duì)400500KV以上的網(wǎng)絡(luò),約為0.020.04s，對(duì)220230KV的網(wǎng)絡(luò)為0.040.1s；對(duì)110KV的網(wǎng)絡(luò)為0.10.7s。對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)，切除短路的最小時(shí)間取決于不允許電壓長(zhǎng)時(shí)間降低的用戶，一般為0.51.0

13、s。有些故障不僅要滿足選擇性的要求，同時(shí)要求快速切除故障，例如：（1）為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，必須快速切除高壓輸電線路上的故障。（2）發(fā)電廠或重要用戶的母線電壓低于允許值（一般0.6倍額定電壓）的故障。（3）大容量的發(fā)電機(jī)，變壓器及電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障。（4）110KV線路導(dǎo)線截面過小，不允許延時(shí)切除的故障。1.3.3靈敏性 是指對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足要求的保護(hù)裝置是在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，無論短路點(diǎn)的位置以及短路的類型如何，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏度系數(shù)來衡量，靈敏度系數(shù)越大，則保護(hù)的靈敏度就越高，反之就越低。1.3.4可靠性 是指在規(guī)定的

14、保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了屬于它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在其他不屬于它應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。保證繼電保護(hù)裝置能有足夠的可靠性，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）選用質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠的繼電器和元件。（2）設(shè)計(jì)接線時(shí)，力求簡(jiǎn)單， 使用繼電器和繼電器觸點(diǎn)最少。（3）正確選定繼電保護(hù)的整定值。（4）對(duì)保護(hù)裝置要提高安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，加強(qiáng)經(jīng)常的維護(hù)管理。以上四個(gè)基本要求是分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也是貫穿論文的一個(gè)基本線索。根據(jù)被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來確定具體的保護(hù)方式，以滿足其相應(yīng)的要求。1.4繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展史繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。幾十

15、年來，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)想高電壓、大機(jī)組、現(xiàn)代化大電網(wǎng)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)及其裝置應(yīng)用水平獲得很大提高。在20世紀(jì)50年代以前，查不獨(dú)都是用電磁型的機(jī)械元件構(gòu)成。隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，陸續(xù)推廣了利用整流二極管構(gòu)成的整流型元件和由半導(dǎo)體分立元件組成的裝置。70年代以后，利用集成電路構(gòu)成的裝置在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中得到廣泛運(yùn)用。到80年代，微型機(jī)在安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。隨著新技術(shù)、新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備的可靠性、運(yùn)行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。2 發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù)2.1概述按照繼電保護(hù)的配置原則，中、小型發(fā)電機(jī)、變壓器只裝設(shè)一套主保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)

16、或有關(guān)斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)裝設(shè)近后備和/或遠(yuǎn)后備保護(hù)，為被保護(hù)設(shè)備或相鄰元件提供后備保護(hù)作用。對(duì)于200300MW及以上的發(fā)電機(jī)或發(fā)變組，現(xiàn)在一般采用微機(jī)保護(hù)，其主保護(hù)將包含完全或不完全縱差、完全或不完全裂相橫差，一組或二組零序電流型橫差，對(duì)于任一內(nèi)部鼓掌具有兩套或以上的主保護(hù)靈敏動(dòng)作，即雙重化主保護(hù)配置，因此 從近后備保護(hù)來說，大型發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)變壓器組已經(jīng)沒有必要再裝設(shè)。特別是比較復(fù)雜的、容易誤動(dòng)的后備阻抗保護(hù)，更是弊多利少，因?yàn)榘l(fā)變組內(nèi)部任一點(diǎn)發(fā)生短路，已有多重高速、靈敏、選擇性好的差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)實(shí)在用不上；相反，在發(fā)變組外部短路時(shí)，由于后備保護(hù)在選擇性上不及縱差保護(hù)，易于造成誤動(dòng)，其結(jié)

17、果是發(fā)變組上裝設(shè)的后備保護(hù)（特別是后備阻抗保護(hù)），誤動(dòng)作率極高，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行不利。再者，通常裝設(shè)的后備保護(hù)，其保護(hù)區(qū)比主保護(hù)大、靈敏度比主保護(hù)高，動(dòng)作速度較慢，但是結(jié)合發(fā)電機(jī)和變壓器的保護(hù)，其主保護(hù)為各種差動(dòng)保護(hù)，后備保護(hù)（包括后備阻抗保護(hù)）在靈敏度和選擇性上遠(yuǎn)不及主保護(hù)，可以說現(xiàn)有的各種后備保護(hù)在技術(shù)性能上“沒有資格”充當(dāng)后備作用。根本原因是發(fā)電機(jī)和變壓器內(nèi)部短路時(shí)，端口三相電流可能不大，三相電壓可能不低，相應(yīng)的測(cè)量阻抗就可能較大，這明顯表現(xiàn)出主設(shè)備保護(hù)和線路保護(hù)的不同。作為大容量發(fā)變組的高壓輸電線路，電壓在220KV及以上，均裝有雙重高頻主保護(hù)，多段相間距離和接地距離保護(hù)，還有多段零序

18、電流保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)，因此超高壓輸電線路沒有要求發(fā)變組提供遠(yuǎn)后備保護(hù)。220KV及以上的母線不一定總有兩套母線保護(hù)，因此發(fā)變組有必要為這種超高壓母線提供后備保護(hù)，這使大型發(fā)變組裝設(shè)后備保護(hù)的唯一必要，為此裝設(shè)的后備阻抗保護(hù)應(yīng)該使最簡(jiǎn)單的一段距離元件，動(dòng)作圓很小，無需振蕩閉鎖環(huán)節(jié)。2.2相間短路后備保護(hù)2.2.1發(fā)電機(jī)變壓器內(nèi)部和外部相間短路 (1) 對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護(hù)：（a）發(fā)電機(jī)、變壓器各自單設(shè)差動(dòng)保護(hù)，再加后備總差動(dòng)保護(hù)，使差動(dòng)保護(hù)完全雙重化，這樣可以保證快速切除故障并防止相鄰元件保護(hù)無選擇性動(dòng)作，保護(hù)裝置較復(fù)雜。（b）用反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)和定子過負(fù)荷保護(hù)作為發(fā)電

19、機(jī)和變壓器的后備保護(hù)。并利用這兩種反時(shí)限保護(hù)裝置兼作相間短路的后備保護(hù)，因充分發(fā)揮了反時(shí)限電流保護(hù)的作用，從而簡(jiǎn)化了保護(hù)裝置。存在不足之處，即在靠近發(fā)電機(jī)變壓器的相鄰區(qū)域中發(fā)生短路故障時(shí)，延長(zhǎng)了切除故障的時(shí)間而三相短路的動(dòng)作時(shí)限較兩相短路動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng)的多。為此可增加一套負(fù)序電流及相電流速斷保護(hù)，按躲過高壓母線相間短路來整定，以便在發(fā)電機(jī)變壓器組及廠用變壓器引出線和主變壓器低壓側(cè)短路時(shí)，快速切除故障。這一保護(hù)可與已有反時(shí)限負(fù)序電流和相電流保護(hù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。（c）裝設(shè)有電流、電壓元件構(gòu)成反應(yīng)三相短路的后備保護(hù)裝置，對(duì)不對(duì)稱短路故障，仍有反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)裝置作為后備保護(hù)。反應(yīng)對(duì)稱故障的電

20、流，電壓保護(hù)分為兩段，段反應(yīng)高壓母線以內(nèi)的故障，按躲過高壓母線三相短路的條件整定，延時(shí)取0.5s，段反應(yīng)相鄰元件上的三相短路，電壓元件按躲過最低工作電壓整定，取，動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，取，其延時(shí)與相鄰元件后備保護(hù)相配合。如后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間超過允許值時(shí)，可采用后備接線，在相鄰元件斷路器拒動(dòng)時(shí)，以較短延時(shí)斷開發(fā)電機(jī)，變壓器。 (2) 對(duì)于220千伏母線及相鄰線路的相間短路故障時(shí),如采用反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)及相電流保護(hù)作為后備保護(hù),當(dāng)延時(shí)過長(zhǎng)時(shí),為加速切除故障可采用如下方案:(a) 采用低阻抗保護(hù)設(shè)置，作為相鄰元件的后備。(b) 采用帶時(shí)賢的電流速段保護(hù)裝置，作為相鄰元件的后備。(c)

21、當(dāng)主變?yōu)?20/110千伏的二繞組變壓器或自藕變壓器時(shí)，220千伏側(cè)可采用低阻抗保護(hù)或帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，但保護(hù)范圍不宜延伸到110千伏母線，否則要加裝方向元件，而110千伏側(cè)可采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，并與相鄰線路的后備段相配合。2.2.2對(duì)廠用變壓器內(nèi)部及低壓側(cè)短路 廠用變壓器后備保護(hù)決定于發(fā)電機(jī)、變壓器組保護(hù)的配置，特別與總后備的差動(dòng)保護(hù)范圍有關(guān)。總后備差動(dòng)保護(hù)有如下兩種方案：（1）當(dāng)總差動(dòng)保護(hù)范圍不包括廠用變壓器時(shí)，即總差動(dòng)保護(hù)接于廠用變壓器低壓側(cè)的電流互感器上，此時(shí)廠用變壓器有雙重差動(dòng)保護(hù)。（2）當(dāng)總差動(dòng)保護(hù)范圍不包括廠用變壓器時(shí)，總差動(dòng)保護(hù)接于廠用變壓器高壓側(cè)的電流互感器上，

22、此時(shí)廠用變壓器高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)，作為廠用變壓器內(nèi)部及其低壓側(cè)短路的后備保護(hù)。為了有選擇性地切除低壓側(cè)各分支的故障，每個(gè)分支還應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)過電流保護(hù)。對(duì)以上保護(hù)方案，要求保護(hù)裝置簡(jiǎn)單、可靠，盡量縮短后備動(dòng)作時(shí)限。由差動(dòng)保護(hù)裝置和阻抗保護(hù)裝置構(gòu)成的后備保護(hù)方案比較完善，但后備差動(dòng)保護(hù)方案較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化保護(hù)起見，可在反時(shí)限電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，增設(shè)負(fù)序電流速段和相電流速段保護(hù)作為內(nèi)部故障后備；低阻抗保護(hù)或帶時(shí)限的電流速段保護(hù)作為相鄰元件故障的后備保護(hù)。2.2.3外部相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn) 發(fā)電機(jī)變壓器組有廠用分支時(shí)，在廠用分支上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)，在低壓側(cè)下不另設(shè)保護(hù)，而是利用發(fā)電機(jī)的外部短路保

23、護(hù)作為后備保護(hù)。該保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以便在外部短路時(shí)，仍能保證常用負(fù)荷的供電。對(duì)于200MW及以上的發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)裝有雙重快速保護(hù)，且在發(fā)電機(jī)側(cè)沒有帶時(shí)限的后備保護(hù)時(shí)，應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)后備保護(hù)，作為相鄰元件保護(hù)的后備。2.2.4相間短路后備保護(hù)的整定計(jì)算 發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù)，也作為相鄰元件的后備保護(hù)，但在不同情況下，后備保護(hù)的整定方法是不同的。（1）發(fā)電機(jī)對(duì)于發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組，可利用發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)作為整組的后備保護(hù)，在變壓器低壓側(cè)不再裝設(shè)后備保護(hù)。如果發(fā)電機(jī)電壓母線上有廠用分支時(shí)，廠用分支線上應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)，而發(fā)電機(jī)的后備保護(hù)則應(yīng)有兩個(gè)不同的時(shí)限，以較小的時(shí)限跳開變壓

24、器高壓側(cè)的斷路器，以較大的時(shí)限跳開所有的斷路器和發(fā)電機(jī)的滅磁開關(guān)。動(dòng)作參數(shù)的整定計(jì)算按有關(guān)保護(hù)的整定公式計(jì)算。動(dòng)作時(shí)間的整定應(yīng)與所有出線的保護(hù)中動(dòng)作時(shí)限最大者相配合，即比出線保護(hù)的最大時(shí)限還大一個(gè)。（2）發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組后備保護(hù)的配置原則及整定計(jì)算方法，與三繞組變壓器的后備保護(hù)相同。（3）對(duì)于大型發(fā)電機(jī)變壓器組，為了防止發(fā)電機(jī)出口發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)較大的負(fù)序電流而使轉(zhuǎn)子表面過熱，多數(shù)都采用反時(shí)限特性的負(fù)序過電流保護(hù)，動(dòng)作特性應(yīng)滿足A的條件。但當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)有廠用分支時(shí)，在廠用變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的情況下，除了發(fā)電機(jī)和變壓器都分別裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)外，還要裝一套發(fā)電機(jī)變壓器組的公用差動(dòng)保護(hù)，作為

25、后備保護(hù)。這種公用差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算方法與一般的差動(dòng)保護(hù)相同。2.2.5相間短路后備保護(hù)方向元件的設(shè)置(1) 三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，相間故障后備保護(hù)為了滿足選擇性要求，在高壓側(cè)或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向可指向該側(cè)母線。方向元件的設(shè)置，有利于加速跳開小電源側(cè)的斷路器，避免小系統(tǒng)影響大系統(tǒng)。（2）高壓及中壓側(cè)有電源或三側(cè)均有電源的三繞組降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器，相間故障后備保護(hù)為了滿足選擇性要求，在高壓或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向宜指向變壓器。（3）反應(yīng)相間故障的功率方向繼電器，通常由兩只功率方向繼電器構(gòu)成，接入功率方向繼電器的電流和電壓應(yīng)按90接線的要求。為了消除三相短路時(shí)功率方

26、向繼電器的死區(qū)，功率方向繼電器的電壓回路可由另一側(cè)電壓互感器供電。2.3單相接地保護(hù)2.3.1接地保護(hù)的特點(diǎn) 對(duì)100MW以下的發(fā)電機(jī)變壓器組中的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于90%的定子接地保護(hù)，對(duì)100MW及以上者，發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)為100%的定子接地保護(hù)，發(fā)電機(jī)變壓器組通常采用零序電壓保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí)，零序電壓取自發(fā)電機(jī)側(cè)電壓互感器二次繞組的開口三角形，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，零序電壓取自變壓器低壓側(cè)的電壓互感器，以便當(dāng)發(fā)電機(jī)回路的斷路器斷開且變壓器低壓側(cè)發(fā)生接地短路時(shí)，保護(hù)裝置仍能發(fā)出信號(hào)（圖2-1）。2.3.2單相接地保護(hù)的整定計(jì)算 (1)電機(jī)

27、變壓器組的零序電壓保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作電壓的整定計(jì)算發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)而發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)的中圖21發(fā)電機(jī)變壓器組接線保護(hù)原理圖性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，一般在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)零序電壓保護(hù)并作用于信號(hào)，其動(dòng)作值應(yīng)滿足 Udz.jUbp不平衡電壓Ubp是由電壓互感器的誤差和三次諧波電壓而引起的,通常Ubp可達(dá)1015V，所以取零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓Udz.j=15V。當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而高壓側(cè)的零序保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的零序電壓保護(hù)動(dòng)作電壓Udz.j也取15V。這種保護(hù)有15%的死區(qū)，它對(duì)大容量發(fā)電機(jī)是不完善的。規(guī)程規(guī)定，對(duì)于100MW

28、及以上的發(fā)電機(jī)應(yīng)采用保護(hù)區(qū)不小于95%的接地保護(hù)。(2) 保護(hù)區(qū)不小于95%的接地保護(hù) 這種保護(hù)裝置是在零序電壓保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝三次諧波過濾器，以便減少三次諧波電壓的影響，使繼電器的動(dòng)作值只考慮基波零序不平衡電壓。接線如圖2-2所示。動(dòng)作值只按躲過正常運(yùn)行時(shí)電壓互感器開口側(cè)的基波不平衡電壓整定，即 Udz.jUbp這里的Ubp 為基波不平衡電壓，其值較小。通常取56V。對(duì)于沒有專用匝間短路保護(hù)的大容量發(fā)電機(jī)，要求及時(shí)將接地的發(fā)電機(jī)切除，可以另外加一個(gè)繼電器2V，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于跳閘。圖22電機(jī)變壓器組帶三次諧波濾過器的接地保護(hù)接線圖3 發(fā)電機(jī)變壓器組的縱差保護(hù)3.1縱差保護(hù)的特點(diǎn)在發(fā)電機(jī)和變壓器上

29、可能發(fā)生的故障和異常運(yùn)行情況，在發(fā)電機(jī)變壓器組上都可能出現(xiàn)。因此，發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)發(fā)電機(jī)和變壓器的故障和異常運(yùn)行情況。即發(fā)電機(jī)變壓器組裝設(shè)的保護(hù)應(yīng)與發(fā)電機(jī)和變壓器分別裝設(shè)由保護(hù)相似，但有下面所述的特點(diǎn)。(1)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí)，對(duì)100MW及以下的發(fā)電機(jī)變壓器組，為了簡(jiǎn)化保護(hù)，可只裝設(shè)整組共用的縱差動(dòng)保護(hù)；對(duì)100MW以上的發(fā)電機(jī)變壓器組，除裝設(shè)整組共用助縱差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù)；對(duì)200MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組，在變壓器上也宜裝設(shè)單獨(dú)的縱差動(dòng)保護(hù)，即實(shí)現(xiàn)雙重快速保護(hù)方式。(2)當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，不管機(jī)組容量大小，發(fā)電機(jī)和變壓器均

30、應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱差動(dòng)保護(hù)，發(fā)電機(jī)的縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)與變壓器之間的斷路器跳閘，使變壓器繼續(xù)運(yùn)行，供給廠用電（圖3-1（a）。當(dāng)廠用分支接在發(fā)電機(jī)與斷路器之間時(shí)。變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于變壓器高、低壓側(cè)斷路器跳閘，使發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，供給廠用電（圖3-1（b）。3.2 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的不同 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一樣，也可采用比率制動(dòng)方式或標(biāo)積制動(dòng)方式達(dá)到外部短路不誤動(dòng)和內(nèi)部短路靈敏動(dòng)作的目的。但是變壓器縱差保護(hù)在以下方面顯著不同于發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)：（1） 變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流各不相等，因此各側(cè)電流互感器的型號(hào)一定不同，而且各側(cè)三相接線方式不盡相同，所以各側(cè)相電流的

31、相位也可能不一致，這將使外部短路使不平衡電流增大，所以變壓器縱差保護(hù)的最大制動(dòng)系數(shù)比發(fā)電機(jī)大，靈敏度相對(duì)較低。（2） 變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，有的還要求帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，使變壓器縱差（a）廠用分支接在變壓器側(cè) （b）廠用分支接在發(fā)電機(jī)側(cè)圖3-1發(fā)電機(jī)變壓器組接線圖保護(hù)已調(diào)整平衡的二次電流又被破壞，不平衡電流增大，這將使變壓器縱差保護(hù)的最小動(dòng)作電流和制動(dòng)系數(shù)都要相應(yīng)加大。（3） 對(duì)于定子繞組的匝間短路，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)完全沒有作用。變壓器各側(cè)繞組的匝間短路，通過變壓器鐵心磁路的耦合，改變了各側(cè)電流的大小和相位，使變壓器縱差保護(hù)對(duì)匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個(gè)新繞組發(fā)生單相短路）。（4）

32、無論變壓器繞組還是發(fā)電機(jī)定子繞組的開焊故障，它們的完全縱差保護(hù)均不能動(dòng)作，但變壓器還可依靠瓦斯保護(hù)或壓力保護(hù)。3.3縱差動(dòng)作保護(hù)的整定計(jì)算當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組的縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算與發(fā)電機(jī)和變壓器同類型保護(hù)的整定計(jì)算相同。當(dāng)發(fā)電機(jī)裝設(shè)有獨(dú)立的縱差保護(hù)并采用靈敏接線時(shí)，只要能滿足選擇性的要求，保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)盡可能地壓低。變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組公用的差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，除了按一般差動(dòng)保護(hù)的整定原則進(jìn)行整定外，當(dāng)有未接入差動(dòng)回路地廠用電分支時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流還應(yīng)按躲過廠用變壓器或電抗器后面發(fā)生短路時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電流的條件整定，即 Idz= KkId.max。式中Kk可靠系數(shù)，取

33、1.3； Id.max廠用變壓器或電抗器發(fā)生短路時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電流。當(dāng)采用帶只動(dòng)特性的BCH-1型繼電器時(shí)，制動(dòng)線圈的接入方式要分別不同情況加以考慮，其目的是保護(hù)內(nèi)部短路時(shí)，保護(hù)具有較大的靈敏度，外部短路時(shí)保護(hù)具有較大的制動(dòng)作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)有電源，而發(fā)電機(jī)側(cè)沒有斷路器但有廠用分支線路時(shí)，通常為保證外部短路是制動(dòng)作用最大，內(nèi)部短路時(shí)又無制動(dòng)作用，對(duì)發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組其制動(dòng)線圈應(yīng)接在廠用分支回路的電流互感器上。對(duì)于發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組，為了保證高壓側(cè)或中壓側(cè)外部短路時(shí)都有制動(dòng)作用，有時(shí)可將制動(dòng)線圈接在發(fā)電機(jī)和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。當(dāng)電機(jī)回路裝有斷路器時(shí)，制動(dòng)

34、線圈應(yīng)接線發(fā)電機(jī)引出線和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。當(dāng)采用BCH-1型差動(dòng)繼電器時(shí)，制動(dòng)線圈匝數(shù)的選擇必須保證在廠用分支回路上發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)可靠不許動(dòng)作，匝數(shù)按下確定，即 式中：Icd.j在廠用分支線上發(fā)生短路時(shí)，流入差動(dòng)線圈的最大短路電流值（歸算到基本側(cè)）；Iz流過制動(dòng)線圈的電流；Wcd基本側(cè)的差動(dòng)線圈匝數(shù)；Kk可靠系數(shù)，取1.5；tg最小制動(dòng)特性曲線的切線斜率，tg=0.9。4 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)的改進(jìn)4.1 目前的機(jī)組保護(hù)存在的主要問題目前機(jī)組主要存在下面幾個(gè)主要問題：(1)機(jī)組內(nèi)部輕微故障保護(hù)靈敏度低；(2)匝間保護(hù)誤動(dòng)率高；(3)差動(dòng)保護(hù)TA 特性不一致及飽和問題未能解決

35、；(4)大機(jī)組內(nèi)部故障保護(hù)方案不盡完善。4.2改進(jìn)方案針對(duì)發(fā)變組保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行情況及出現(xiàn)的問題，一方面應(yīng)采取有效的措施，對(duì)保護(hù)不斷的改進(jìn)和完善，克服繼電器本身存在的不足及保護(hù)交流回路的不合理狀況，使保護(hù)能真實(shí)的反映一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)二次為一次服務(wù)的目的。另一方面，隨著微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用，在成本核算許可的條件下，盡量將原備品成本高、機(jī)械故障概率高、電磁特性差的電磁型繼電器保護(hù)更換成微機(jī)保護(hù)。在微機(jī)保護(hù)中，可采用標(biāo)積制動(dòng)或三段折線式比率制動(dòng)特性的基波向量算法或故障分量算法來實(shí)現(xiàn)變壓器的差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)差動(dòng)電流大于可能出現(xiàn)的勵(lì)磁涌流時(shí)，通過差動(dòng)速斷或低電壓加速判據(jù)使得差動(dòng)保護(hù)立即動(dòng)作于跳閘。微機(jī)保

36、護(hù)中電壓平衡保護(hù)的靈敏度根據(jù)保護(hù)要求可以設(shè)定的很高，而且由于TV二次電壓回路三相負(fù)載平衡，當(dāng)發(fā)生TV二次斷線時(shí)斷線相電壓為額定電壓的0.5倍，電壓平衡保護(hù)可靠動(dòng)作，閉鎖與TV斷線有關(guān)的保護(hù)，同時(shí)對(duì)于TV二次斷線造成回路過電壓的現(xiàn)象也可迎刃而解。另外，利用危急保護(hù)裝置計(jì)算功能，直接算出發(fā)電機(jī)3U0和三次諧波電壓大小，無須再接星型開口三角形輔助TV，避免了接地后備繼電器和三次諧波繼電器負(fù)載對(duì)電壓回路的影響。微機(jī)保護(hù)有許多傳統(tǒng)保護(hù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但在抗干擾方面存在許多問題。干擾對(duì)微機(jī)保護(hù)的影響主要表現(xiàn)在運(yùn)算或邏輯出錯(cuò)、運(yùn)行程序出軌和損壞微機(jī)芯片，直接后果是導(dǎo)致危機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或功能障礙及保護(hù)誤動(dòng)。盡

37、管微機(jī)保護(hù)的研究和使用是發(fā)展方向，具體選用時(shí)應(yīng)充分考慮生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，盡可能提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，避免干擾對(duì)裝置產(chǎn)生的不良影響。5 保護(hù)配置及整定計(jì)算5.1 題目簡(jiǎn)介某發(fā)電廠要擴(kuò)建一個(gè)新廠，安裝兩臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組，主接線如圖5-1（a）所示。已知參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)Pe=200MW，cos=0.85，Ue=15.75，=195%，=24%， =14.5%；變壓器=240MVA，=0.105接線Y/-11，分接頭12122.5%/15.75KV，分級(jí)絕緣。相間短路后備保護(hù)范圍末端兩相短路時(shí)，流經(jīng)發(fā)電機(jī)的最小短路電流為14900A。110KV母線上出線后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為6S。出線的零

38、序后備保護(hù)最大動(dòng)作電流為3250A，最大動(dòng)作時(shí)間為5S。在最大運(yùn)行方式下，出線的零序后備保護(hù)范圍末端接地短路時(shí)流經(jīng)變壓器的零序電流為620A，故障線路上的零序電流為903A。在最小運(yùn)行方式下，出線末端金屬接地短路時(shí)，流經(jīng)變壓器的最小零序電流為1100A。保護(hù)設(shè)計(jì)所需的最大三相短路電流的計(jì)算結(jié)果如圖5-1（b）（c）所示。它們是歸算到115KV的安數(shù)（括號(hào)內(nèi)為最小三相短路電流值）。試選擇發(fā)電機(jī)變壓器組的保護(hù)方式，并計(jì)算各種保護(hù)的整定值。5.2 保護(hù)配置5.2.1概述 根據(jù)規(guī)程規(guī)定，該發(fā)電機(jī)變壓器組應(yīng)裝設(shè)下列幾種保護(hù)：發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)，變壓器差動(dòng)保護(hù)，發(fā)電機(jī)變壓器組公用差動(dòng)保護(hù)（大差動(dòng)保護(hù)）；發(fā)電機(jī)

39、還裝設(shè)定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)和反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)，負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)，失磁保護(hù)，低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，過電壓保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，定子接地保護(hù)，匝間短路保護(hù)；變壓器還裝設(shè)有瓦斯保護(hù)，零序過電流保護(hù)。5.2.2保護(hù)配置分析 (1) 保護(hù)配置滿足國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范,并在很多地方超過了標(biāo)準(zhǔn)的要求,如定子單相接地保護(hù)已達(dá)到100%定子單相接地保護(hù)。(2) 發(fā)電機(jī)保護(hù)除了本身一套縱聯(lián)差動(dòng)主保護(hù)外,還裝設(shè)有發(fā)電機(jī)- 變壓器組(a) (b) (c)圖5-1發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)圖（a）主接線圖；（b）110KV母線短路時(shí)，短路電流分布圖；（c）15.75KV母線短路時(shí)，短路電流分布圖大差保護(hù),構(gòu)成雙重主保護(hù),裝設(shè)帶電流

40、記憶的低電壓過電流保護(hù)作為發(fā)電機(jī)- 變壓器組的后備保護(hù),保護(hù)帶兩段時(shí)限,以較小的時(shí)限斷開變壓器高壓側(cè)斷路器,以較大時(shí)限停機(jī),能保證變壓器故障時(shí),確保廠用供電。(3) 變壓器保護(hù)由瓦斯、壓力和變壓器大差動(dòng)構(gòu)成主保護(hù),由發(fā)電機(jī)后備保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù),變壓器復(fù)合電壓過電流保護(hù)配置在高壓側(cè)作為母線保護(hù)的后備保護(hù),使整體保護(hù)相互配置,完整可靠。(4) 將主保護(hù)和后備保護(hù)分開配置于兩個(gè)模塊,并在兩個(gè)模塊中都配置發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù),這樣能在單個(gè)模塊故障的情況下,發(fā)電機(jī)不至失去應(yīng)有的保護(hù)。5.2.3 幾種保護(hù)配置問題的探討 （1）發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁是常見的故障形式。特別是大型機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的環(huán)節(jié)多，

41、增加了發(fā)生低勵(lì)磁或失磁的機(jī)會(huì)。發(fā)電機(jī)低勵(lì)或失磁后，將過度到異步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，定子電流增大，定子電壓下降，有功功率下降，無功功率反向（原為過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)）增大；在轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流，電力系統(tǒng)的電壓下降及某些電源支路過電流。所有這些電氣量的變化，都伴有一定程度的擺動(dòng)，在一定條件下，將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，威脅發(fā)電機(jī)本身安全。從故障特性分析，構(gòu)成失磁保護(hù)的主判據(jù)：系統(tǒng)側(cè)主判據(jù)為高壓母線三相同時(shí)低電壓，以防止機(jī)組失磁時(shí)引發(fā)無功儲(chǔ)備不足的系統(tǒng)電壓崩潰；發(fā)電機(jī)側(cè)主判據(jù)為異步邊界阻抗（靜穩(wěn)極限阻抗）。輔助判據(jù)：負(fù)序電壓（電流）元件，當(dāng)機(jī)組發(fā)生失磁時(shí)，不存在負(fù)序電壓（電流），只有發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，負(fù)

42、序電壓（電流）元件動(dòng)作，閉鎖失磁保護(hù)；無功功率方向，當(dāng)機(jī)組失磁時(shí)，無功反向，朝向機(jī)組，目前作為無功調(diào)節(jié)手段要求機(jī)組能無功進(jìn)相運(yùn)行，因此該判據(jù)已不適用。轉(zhuǎn)子低電壓元件（包括定勵(lì)磁低電壓判據(jù)和變勵(lì)磁電壓判據(jù)），該元件是比較好的判據(jù)，除自保護(hù)裝設(shè)點(diǎn)到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組這一區(qū)域開路引起的失磁外，該元件都能夠正確動(dòng)作。隨著系統(tǒng)容量的不斷增大及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，系統(tǒng)的無功儲(chǔ)備也增強(qiáng)了很多，而且快速微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器也在系統(tǒng)中大量使用。這樣，對(duì)于幾個(gè)并聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)，當(dāng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁期間，系統(tǒng)電壓變化較小，系統(tǒng)側(cè)三相低電壓可能拒動(dòng)；但是一機(jī)失磁故障可能使故障機(jī)組的機(jī)端電壓過低，危及廠用輔機(jī)的正常工作，為此失磁保護(hù)的三

43、相現(xiàn)時(shí)低電壓可以接在機(jī)端。（2） 發(fā)電機(jī)定子匝間短路 條件允許的情況下優(yōu)先采用橫差保護(hù)，一般采用縱向零序電壓繼電器（三次諧波電壓濾過比大于80）+負(fù)序方向繼電器+PT斷線閉鎖。保護(hù)宜延時(shí)50100ms動(dòng)作于全停?？v向零序電壓型匝間保護(hù)的主判據(jù)是縱向零序電壓取自專用電壓互感器的三角開口電壓回路，電壓互感器一次側(cè)的中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接連接（通過高壓電纜）而不能直接接地。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部發(fā)生單相接地故障時(shí)，即使發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)電位升高，三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓仍然完全對(duì)稱，開口三角輸出電壓仍等于0。只有當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生匝間短路或者發(fā)生對(duì)中性點(diǎn)不對(duì)稱的各種相間短路時(shí)，電壓互感器三相對(duì)中性點(diǎn)的電壓不再平衡

44、，開口三角才有電壓輸出。對(duì)于單元接線的發(fā)變組，主變的接線多為Y/型，即發(fā)電機(jī)側(cè)為小電流系統(tǒng)。用對(duì)稱分量法分析，在變壓器高壓側(cè)發(fā)生各種故障時(shí)均不會(huì)出現(xiàn)縱向零序電壓。實(shí)際上當(dāng)主變高壓側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，發(fā)電機(jī)只有兩相中流過故障電流。但是發(fā)電機(jī)三相參數(shù)不可能完全對(duì)稱，在短路時(shí)的暫態(tài)過程中，電樞反應(yīng)及漏磁通的影響，使得三相電壓對(duì)中性點(diǎn)的不對(duì)稱增大，產(chǎn)生較大的縱向零序電壓。為提高零序電壓型匝間保護(hù)的動(dòng)作可靠性，應(yīng)有負(fù)序功率方向元件，且適當(dāng)提高零序電壓動(dòng)作值。負(fù)序功率方向元件P2的動(dòng)作方向有兩種方式。當(dāng)P2動(dòng)作方向指向發(fā)電機(jī)時(shí)，即P2常開接點(diǎn)與縱向零序電壓元件的常開接點(diǎn)組成“與門”出口。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)

45、，由于外部系統(tǒng)的不對(duì)稱，存在流向發(fā)電機(jī)的負(fù)序功率，使發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微故障時(shí)負(fù)序功率方向保護(hù)拒動(dòng)，因此這種保護(hù)方案的靈敏度不高。當(dāng)P2動(dòng)作方向指向系統(tǒng)時(shí)，即P2常閉接點(diǎn)與縱向零序電壓元件的常開接點(diǎn)組成“與門”出口。這種方式能在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，匝間保護(hù)可靠動(dòng)作。而在外部故障時(shí)，P2元件常閉接點(diǎn)立刻斷開，斷開的速度應(yīng)比零序電壓元件接點(diǎn)閉合快，同時(shí)P2返回應(yīng)慢于零序電壓元件。外部三相對(duì)稱短路時(shí)，出現(xiàn)的縱向不平衡電壓可能使零序電壓元件動(dòng)作，一旦采用P2元件采用常閉常閉接點(diǎn)時(shí)它將保持閉合，保護(hù)誤動(dòng)作。因此整流型、集成電路型保護(hù)采用的時(shí)第一種方案。采用微機(jī)保護(hù)后，它可以將三相短路開始瞬間不對(duì)稱負(fù)序分量記憶住

46、，保證P2正確斷開常閉接點(diǎn)，因此采用上述的第二種方案。（3）變壓器零序保護(hù) a.分級(jí)絕緣且中性點(diǎn)裝放電間隙的升壓雙圈變壓器 中性點(diǎn)裝放點(diǎn)間隙的分級(jí)絕緣變壓器,裝設(shè)兩段式零序電流保護(hù)和反映零序電壓、間隙放電電流的零序電流電壓保護(hù)。零序電流接到中性點(diǎn)引出線的電流互感器上。放電間隙零序電流接到放電間隙的電流互感器上。零序電流、段：以較短時(shí)限動(dòng)作于斷開220KV母聯(lián)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限解列滅磁。零序電流（在中性點(diǎn)接地閘刀斷開時(shí)投入）電壓保護(hù)：經(jīng)0.30.5s時(shí)賢解列滅磁。對(duì)于大型發(fā)變組單元接線，為防止機(jī)組過電壓，發(fā)電機(jī)制造商會(huì)要求主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行。b.升壓三圈變壓器 全絕緣變壓器，裝設(shè)兩段零序電流保護(hù)

47、和零序電壓保護(hù)。系統(tǒng)接地故障，先切除中性點(diǎn)接地的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地的變壓器。零序電流接到中性點(diǎn)引出線的電流互感器上。中性點(diǎn)裝放電間隙的分級(jí)絕緣變壓器，裝設(shè)兩段式零序電流保護(hù)和反映零序電壓和間隙放電電流的零序電流電壓保護(hù)。零序電流接到中性點(diǎn)引出線的電流互感器上，放電間隙零序電流接到放電間隙的電流互感器上。零序電流段：以較短時(shí)限動(dòng)作斷開220KV母聯(lián)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作斷開本側(cè)斷路器；零序電流段：以較短時(shí)限動(dòng)作斷開本側(cè)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器并滅磁。零序電壓保護(hù)經(jīng)0.30.5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器并滅磁；零序電流（在中性點(diǎn)接地閘刀斷開時(shí)投入）電壓保護(hù)經(jīng)0.30.

48、5s時(shí)限動(dòng)作斷開變壓器各側(cè)斷路器并滅磁。5.3整定計(jì)算5.3.1 采用高靈敏度接線的發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)（BCH-2）(1)確定電流互感器和電壓互感器的變比 8625A=10000/5=2000=15.75/0.1=157.5(2)計(jì)算發(fā)電機(jī)的二次額定電流(3) WP平衡線圈匝數(shù)WP匝可靠系數(shù)AWO繼電器的動(dòng)作安匝，一般取60匝WP取12匝(4)求差動(dòng)線圈匝數(shù)12.66+12=24.66匝取20匝(因BCH-2型繼電器差動(dòng)線圈的最大匝數(shù)為20匝)(5)保護(hù)的動(dòng)作電流(6)靈敏度校驗(yàn)考慮110KV側(cè)斷路器斷開時(shí)，靈敏度最小。2,滿足要求。(7)接于中性線上的CJJ的動(dòng)作電流5.3.2變壓器差動(dòng)保護(hù)(擬

49、采用BCH-1型繼電器)(1) 各側(cè)電流互感器變比及額定電流計(jì)算名 稱各 側(cè) 數(shù) 值額定電壓(KV)12115.75額定電流(A)電流互感器的接線方式電流互感器的計(jì)算變比選用電流互感器變比循環(huán)臂電流(A)選121KV側(cè)為基本側(cè)(2)制動(dòng)線圈的接入方式根據(jù)已知的短路電流分布情況,制動(dòng)線圈應(yīng)接在110KV側(cè),以使內(nèi)部短路時(shí)制動(dòng)作用小些。(3)確定保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流（a）躲過變壓器的勵(lì)磁涌流（b）躲過15.75KV側(cè)外部短路時(shí)的最大不平衡電流 =4.47A（c）躲過二次回路斷線時(shí)的最大負(fù)不平衡電流 取基本側(cè)的動(dòng)作電流(4)確定基本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)匝 取差動(dòng)線圈的整定匝數(shù)匝。(5)確定非基本側(cè)(1

50、5.75KV側(cè))的工作線圈匝數(shù)Wq和平衡線圈匝數(shù)Wp 匝選取匝。實(shí)際工作線圈匝數(shù)匝。 (6)計(jì)算實(shí)際誤差小于0.05,不必重算。(7)確定制動(dòng)系數(shù)和制動(dòng)線圈匝數(shù)制動(dòng)系數(shù)按躲過15.75KV側(cè)外部短路時(shí)的最大短路時(shí)的最大不平衡電流選擇。制動(dòng)線圈的匝數(shù)匝選取匝。(8)計(jì)算最小靈敏系數(shù)在110KV側(cè)兩相短路時(shí)，保護(hù)裝置的靈敏度最低，在這種情況下，工作安匝計(jì)算如下:110KV側(cè)的工作安匝為：安匝15.75側(cè)的工作安匝為:安匝總工作安匝安匝制動(dòng)安匝計(jì)算如下:短路電流產(chǎn)生的制動(dòng)安匝安匝負(fù)荷電流產(chǎn)生的制動(dòng)安匝安匝總的制動(dòng)安匝安匝利用BCH-1型繼電器的制動(dòng)特性曲線(圖5-2),可求得動(dòng)作安匝安匝 靈敏度25

51、.3.3發(fā)電機(jī)變壓器組大差動(dòng)保護(hù)(BCH-4)接線如圖5-3所示。(1)確定各側(cè)電流互感器的變比及二次額定電流值，選擇基本側(cè)的起動(dòng)電流計(jì)算方法與（二）相同。(2)求制動(dòng)線圈與差動(dòng)線圈之比m其中tg是產(chǎn)品說明書中給出的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線（如圖5-3(b)所示）的原點(diǎn)至最小制動(dòng)特性曲線1的最高點(diǎn)所作切線的斜率。tg=。110KV側(cè)母線短路時(shí)110.14.763 =0.476KAKA圖5-2 BCH-1型差動(dòng)繼電器制動(dòng)特性曲線1最小制動(dòng)特性曲線； 2最大制動(dòng)特性曲線圖5-3 BCH-4型差動(dòng)繼電器(a)主接線圖圖5-3 BCH-4型差動(dòng)繼電器 (b)BCH-4型差動(dòng)繼電器1-最低制動(dòng)特性曲線； 2-最高制

52、動(dòng)特性曲線KA15.75KV側(cè)廠用分支外部短路時(shí)KAKAKA從上面的計(jì)算可知,110KV側(cè)故障時(shí),m有最大值0.814。(3)計(jì)算基本側(cè)差動(dòng)線圈匝數(shù)Wcd.jb匝選取匝。(4)計(jì)算基本側(cè)的制動(dòng)線圈的匝數(shù)Wz.jb選取匝。(5)校核動(dòng)作電流及可靠系數(shù)A(6)求15.75KV側(cè)差動(dòng)線圈匝數(shù)匝選取匝。(7)求15.75KV側(cè)的制動(dòng)線圈匝數(shù)選取匝。(8)計(jì)算各側(cè)的工作線圈匝數(shù)(a)基本側(cè)計(jì)算工作匝數(shù)和整定工作匝數(shù)匝匝(b)15.75KV側(cè)的和匝(9)校核、tg和m（a）校核（b）校核tg110KV側(cè)（基本側(cè)）故障 15.75KV側(cè)故障(c)校核m 基本側(cè)從以上計(jì)算可知：和m的實(shí)際值都小于初步計(jì)算中所采

53、用的值。tg的實(shí)際值小于初步計(jì)算中所采用的值。所以各種計(jì)算結(jié)果要重算。(10)校驗(yàn)靈敏度按最小運(yùn)行方式下兩相短路電流計(jì)算(a)110KV側(cè)內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度 匝根據(jù)和在BCH-4型繼電器的最高制動(dòng)特性曲線(圖5-3（b）中曲線2)上找到MN=140安匝和安匝。（b）15.75KV側(cè)內(nèi)部故障時(shí) 同理，根據(jù)和找到MN=170MN和=120安匝。 5.3.4負(fù)序過電流保護(hù) 反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)采用BL-41型繼電器，最大動(dòng)作時(shí)間為5S。 按規(guī)程規(guī)定，保護(hù)的動(dòng)作值按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱條件整定。發(fā)電機(jī)容量為200MW，允許過熱時(shí)間常數(shù)A=8，允許流經(jīng)發(fā)電機(jī)的負(fù)序電流與時(shí)間的關(guān)系，按計(jì)算（其中為負(fù)序電流標(biāo)么值

54、），其曲線如圖5-4中的曲線1。圖5-4 負(fù)序過電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線配合圖1-發(fā)電機(jī)允許負(fù)序電流曲線； 2-負(fù)序過電流的動(dòng)作特性反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)的動(dòng)作特性，從保護(hù)發(fā)電機(jī)不出現(xiàn)轉(zhuǎn)子局部過熱的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)滿足的條件，其中a為裕度系數(shù)，一般取0.0020.004。繼電器的動(dòng)作特性曲線如圖5-4中曲線2。但因最大動(dòng)作時(shí)間是5S，比相鄰線路的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小，所以還要另加一套定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)，作為相零線路的后備保護(hù)及失磁保護(hù)閉鎖之用。定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的整定方法如下：(1)動(dòng)作電流的計(jì)算按發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)熱條件計(jì)算(2)靈敏度校驗(yàn)(3)動(dòng)作時(shí)間整定另外，還要裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的

55、負(fù)序電流保護(hù)，其整定值按躲過發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和最大負(fù)荷時(shí)負(fù)序電流過濾器的不平衡電流整定，取5.3.5失磁保護(hù)失磁保護(hù)采用LZ-2型失磁繼電器,它的方框圖及動(dòng)作特性如圖5-5所示。系統(tǒng)各元件的電抗歸算到15.75KV側(cè)的二次電抗值分別為發(fā)電機(jī): 系 統(tǒng):變壓器:系統(tǒng)阻抗如圖5-6所示。失磁保護(hù)的整定計(jì)算如下。 （a）方框圖 （b）動(dòng)作特性圖圖5-5 LZ-2型失磁繼電器構(gòu)成的失磁保護(hù)（a）方框圖； （b） 動(dòng)作特性圖圖5-6計(jì)算失磁保護(hù)的動(dòng)作特性圖(1)按等電壓（臨界電壓）阻抗圓整定1SCJ取變壓器高壓側(cè)母線電壓等于,即K=0.8,則等電壓阻抗圓圓心的坐標(biāo)為 r0=0等電壓阻抗圓的半徑

56、為 從而 (2)按臨界失步阻抗圓整定2SCJ 從而阻抗圓的圓心為r0=0半徑為 (3)閉鎖元件的整定(1) 負(fù)序電流閉鎖元件的動(dòng)作值采用定時(shí)限負(fù)序過流保護(hù)的動(dòng)作值,即(2) 低電壓閉鎖元件的動(dòng)作值按臨界電壓整定，即。(3) 電壓回路斷線閉鎖元件的整定值取(4)時(shí)間元件的整定5SJ：從考慮躲振蕩出發(fā)，取0.5S。6SJ：汽輪發(fā)電機(jī)失步后可以運(yùn)行一段時(shí)間，以便運(yùn)行人員采取措施，使之恢復(fù)同步運(yùn)行，取120S。7SJ：發(fā)信號(hào)的延時(shí)，它大于后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，取9S。5.3.6低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)電流繼電器的動(dòng)作電流按躲額定電流計(jì)算，即電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲最低允許運(yùn)行電壓整定，即靈敏度按變壓器高壓

57、側(cè)母線短路，保護(hù)安裝處的最大剩余電壓為電壓元件的靈敏度為保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比高壓母線引出線的后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)，即5.3.7過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)的整定值為5.3.8匝間短路保護(hù)匝間短路保護(hù)采用負(fù)序功率閉鎖定子零序電壓的保護(hù)方式。零序電壓元件按躲過正常運(yùn)行的不平衡電壓整定，取。負(fù)序功率元件采用常閉接點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，負(fù)序功率方向動(dòng)作將零序電壓元件閉鎖，以防匝間短路保護(hù)誤動(dòng)作。5.3.9發(fā)電機(jī)定子電壓保護(hù)5.3.10變壓器的接地保護(hù) 因變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行也可能不接地運(yùn)行，所以要裝兩套零序保護(hù)。中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)投入零序電流保護(hù)，中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)投入零序電壓保護(hù)。(1) 動(dòng)作值整定(a)零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓，通常取其二次值為5V。電壓互感器的變化為,故零序電壓保護(hù)的一次動(dòng)作電壓為(b)零序電流保護(hù)的動(dòng)作值按下面兩個(gè)條件整定： 與被保護(hù)側(cè)母線出線的零序電流保護(hù)的后備段在靈敏度上相配合，一次動(dòng)作電流為式中 配合系數(shù)，取1.2； 零序電流分支系數(shù)，其值等于出線零序電流保護(hù)范圍末端發(fā)生接地短路時(shí)，流經(jīng)本保護(hù)的零序電流與流過出線保護(hù)的零序電流之比，選用最大的運(yùn)行方式為計(jì)算運(yùn)行方式，算得； 出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流，其值為3250A。于是 與中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器的零序電壓保護(hù)在靈敏度上相配合,即 式中選用動(dòng)作電流(2)靈敏度校驗(yàn)(3)動(dòng)作時(shí)間的整定 零序電壓保護(hù)的