【正文】 發(fā)電機—變壓器組保護設計發(fā)電機變壓器組保護設計畢業(yè)論文目錄摘要前言第一篇 概述………………………………………………….1 第一章 發(fā)變組可能出現的故障及異常運行狀態(tài)………..1 第二章 發(fā)變組保護配置原則及要求……………………..3第二篇 發(fā)變組保護配置……………………………………4第一章 反映短路故障的主保護…………………………..4 第一節(jié) 發(fā)電機縱差保護………………………………..4 第二節(jié) 變壓器縱差保護………………………………..8 第三節(jié) 發(fā)電機匝間短路保護…………………………..9 第四節(jié) 轉子兩點接地保護……………………………15第二章 反映短路故障的后備保護………………………16 第一節(jié) 過電流保護……………………………………16 第二節(jié) 阻抗保護………………………………………22第三章 反映接地故障的保護……………………………23第一節(jié) 轉子一點接地保護……………………………23第二節(jié) 定子接地保護…………………………………24第三節(jié) 主變壓器接地保護…………………………..28第四章 反映異常運行的保護……………………………31第一節(jié) 發(fā)電機的過負荷保護………………………....31一． 發(fā)電機定子繞組過負荷保護………………………….32二． 發(fā)電機轉子繞組過負荷保護………………………….32三． 發(fā)電機轉子表層過負荷保護………………………….33四． 發(fā)電機勵磁繞組過負荷保護………………………….33第二節(jié) 過勵磁保護……………………………………...34第三節(jié) 失磁保護………………………………………...35第四節(jié) 失布保護………………………………………...36第五節(jié) 逆功率保護……………………………………...38第六節(jié) 非全相運行保護………………………………...39第七節(jié) 斷路器失靈保護………………………………...40第八節(jié) 發(fā)電機啟停機保護……………………………...41第五章 非電量保護………………………………………..42第一節(jié) 主變壓器瓦斯保護……………………………..42第二節(jié) 高壓廠用變壓器瓦斯保護……………………..44第三篇 發(fā)變組微機保護組屏方案………………………...44第四篇 發(fā)變組系統(tǒng)主接線及其保護配置說明…………...47結束語……………………………………………………….49參考文獻…………………………………………………….50 第一篇 概述第一章 發(fā)變組可能出現的故障及異常運行狀態(tài)一．發(fā)電機可能出現的故障及異常運行狀態(tài)保證發(fā)電機組安全經濟的運行和防止其遭受破壞，對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和對用戶不間斷供電起決定性作用。因此，要不斷改進和完善繼電保護的功能，采取較為合理、完善的保護配置方案，最大限度地保證電力系統(tǒng)的安全運行，并將故障和不正常運行方式對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍。由于發(fā)電機是長期連續(xù)運轉的設備，既要承受機身的振動，又要承受電流、電壓的沖擊，因而常常導致定子繞組和轉子勵磁繞組絕緣的損壞。因此，同步發(fā)電機子運行中定子繞組和轉子勵磁回路都有可能發(fā)生危險的故障和不正常的運行情況。發(fā)電機故障類型有：；；3. 定子繞組單相接地；；、勵磁回路故障或滅磁開關誤動等原因在造成的轉子勵磁回路的勵磁電流消失或降低。發(fā)電機異常運行狀態(tài)有：；；；(如單相負荷、非全相運行等）引起的轉子表層過負荷；；。二．變壓器可能出現的故障和異常運行方式電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響。為了防止電力變壓器發(fā)生各類故障和不正常運行對電力系統(tǒng)安全運行造成不應有的損失，根據有關技術規(guī)程的規(guī)定，應針對電力變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)設置相應的繼電保護。變壓器的故障可以分為油箱內故障和油箱外故障，油箱內故障指變壓器油箱里面發(fā)生的故障又分：電氣故障、“初始”故障。： 原因有(1:高壓或低壓繞組相間短路 （2:中性點直接接地側的單相接地短路 （3:高壓或低壓繞組的匝間短路 （4:第三繞組上的接地故障或匝間短路內部短路故障產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱爆炸。2.“初始”故障：“初始”故障即初始局部的故障，它將對變壓器產生緩慢發(fā)展的損害作用，但一般不能檢測起步平衡的電量。原因有(1:導體之間點氣接觸不良或鐵芯故障，在變壓器油中可能產生間歇性電弧 （2：冷卻媒介不足將使變壓器油溫升高，如油位過低或油路阻塞，容易在繞組上產生局部熱點 （3：分接開關故障，并聯運行的變壓器之間產生環(huán)流和負荷分配不合理，造成變壓器的繞組過熱變壓器最常見的是外部故障，是油箱外部絕緣套管及引出線上的故障，可能導致出線的相間短路或單相接地短路。變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有由于變壓器外部相間短路引起的過電流，外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓，由于所帶負荷超過變壓器的額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外對大容量變壓器，由于其額定工作條件下的磁通密度接近于鐵心的飽和磁通，在過電壓或低頻率的等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。第二章 發(fā)變組保護配置原則及要求大型發(fā)變組結構復雜，有可能發(fā)生多種類型的故障和異常運行工況，因此需要設置幾十種保護，并要求這些保護既有明確的職責范圍又能相互配合。目前國內已經形成各種不同的保護功能的配置方案，這些都大同小異，但又各具特點。都遵循以下原則：； ，有成熟的運行經驗，滿足各項技術要求；；，雙重化的兩套保護系統(tǒng)應分屏設置，非電量保護和電氣量保護也應分屏設置，以確保在發(fā)變組不停運狀況下可以對其中任何一套保護系統(tǒng)進行檢修、調整、調試，同時要求二次回路設計正確簡明，接線安全可靠；，具備友好的人機界面，合理的通信組網功能。各項保護功能投退和整定操作清晰簡便，支持現場調試和調整功能，易于使用和維護；，配置靈活，以滿足緊急狀態(tài)下不同的動作要求和允許根據實際運行條件方便地進行調整。發(fā)變組保護功能可按設備故障性質分為故障保護和異常運行保護兩大類；按輸入量性質分為電氣量保護和非電氣量保護兩大類；按保護對象分為電氣設備故障和動力機械設備故障兩大類。故障保護用以反映保護區(qū)域內發(fā)生的各種相間短路、匝間短路及接地短路等各種類型的短路故障。這些故障會對發(fā)變組造成直接破壞，這類保護構成了發(fā)變組的保護主體，通常稱為主保護。另外，還需要考慮發(fā)變組主保護失效，以及輔機和外部相連系統(tǒng)的故障對發(fā)變組的破壞問題，也需要配置保護，通常稱為后備保護。因此故障保護可分為主保護和后備保護。異常保護用以反映各種可能對發(fā)變組造成危害的異常運行工況，包括可能不利于動力機械設備的異常工況，不過這些工況可能不會很快或不會直接造成對機組的破壞，為異常工況配置的保護通常也歸于后備保護的范疇。第二篇 發(fā)變組保護配置第一章 反映短路故障的主保護第一節(jié) 發(fā)電機縱差保護 由于發(fā)電機結構的特殊性，發(fā)電機縱差保護根據獲取電流的方式不同，又完全縱差保護和不完全縱差保護兩種。1. 發(fā)電機完全縱差保護 發(fā)電機完全縱差保護是利用比較發(fā)電機每相定子繞組首末兩端全相電流的大小和相位的原理構成的。根據縱差保護的基本原理，發(fā)電機完全縱差保護能夠靈敏的反映發(fā)電機定子繞組及引出線的相間短路故障，但對定子繞組的匝間短路和定子繞組的分支開焊故障卻沒有作用。 發(fā)電機縱差保護原理接線示意圖G●●●●2. 發(fā)電機不完全縱差保護 發(fā)電機不完全縱差保護是一種能同時反應發(fā)電機相間短路、匝間短路和分支繞組開焊故障的新型發(fā)電機縱差保護。它是通過比較發(fā)電機機端每相定子的全相電流和中性點側每相定子的部分相電流大小和相位二構成。不完全縱差保護之所以能夠反應發(fā)電機內部各種短路和開焊故障，不同相間和不同匝章間存在或大或小的互感聯系，當未裝設互感器的非故障定子分支繞組中感受到故障的發(fā)生，使不完全縱差保護動作。 不完全縱差動保護原理接線圖（a）中性點側引出6個端子 （b）中性點側引出4個端子TA1TA1TA2TA2由此可見發(fā)電機完全縱差保護和不完全縱差保護均是比較發(fā)電機兩側同相電流的大小和相位而構成；不同的是完全縱差保護是比較每相定子首末兩端的全相電流，而不完全縱差動保護是比較機端每相定子全相電流和中性點側每相定子的部分相電流而構成。所以，兩者的基本原理相同， 只是在保護的整定計算時有所不同。二．發(fā)電機縱差保護的原理 隨著發(fā)電機組的容量增大，對繼電保護的不斷提高，出現了各種不同原理的發(fā)電機縱差保護。一下對常用的兩種原理進行介紹。1. 比率制動式發(fā)電機縱差保護原理：其電流參考方向如圖11所示，中性點側電流的方向一指向發(fā)電機為正方向，機端側電流一流出發(fā)電機為正方向。(1) 動作電流和制動電流的定義為確保比率制動式發(fā)電機縱差保護正確動作，動作電流和制動電流分別為：動作電流 制動電流式中 —動作電流 —制動電流 —機端側定子相電流 —中性點側定子全相電流或分支繞組電流K——平衡系數， ，當 時為完全縱差保護接線方式 時為不完全縱差保護接線方式。 （2） 縱差保護的動作判據及動作特性 縱差保護的動作判據為： 式中 —差動電流 —最小動作電流整定值，一般?。ā榘l(fā)電機額定電流）； —制動電流； —最小制動電流整定值，一般?。ā? —比率制動式電流整定值，～當上式中的兩個方程都滿足時，差動元件動作。 2. 標積制動式發(fā)電機縱差保護原理 標積制動式發(fā)機電縱差保護是利用基波電流相量的標量構成的比率制動特性的差動保護，是相量幅值比率制動的另一種形式。電流參考方向仍然如圖11所示，中性點側電流的正方向指向發(fā)電機。標積制動式縱差保護的動作電流、制動電流及其動作判據為動作電流制動電流動作判據式中 —和之間的相位差； S—標積制動系數，（1） 當發(fā)電機正常運行或保護區(qū)外短路時，= =0，制動量最大，動作量最小，保護可靠不動（2） 當保護區(qū)內短路時，= =，制動量為負值，呈現動作作用，動作量最大，保護動作，且靈敏顯然，采用標積制動式縱差保護可以大大提高反應發(fā)電機內部故障的靈敏度。標積制動式縱差保護和比率制動式縱差保護一樣，也可以作為發(fā)變組的縱差保護；當作為發(fā)變組縱聯差動保護時，應增設防止涌流誤動的二次諧波制動措施。t/oTV斷線U相差動V相差動W相差動二相或三相差動元件動作U相差動V相差動W相差動只一相差動元件動作amp。amp。U2≥1TA斷線三．發(fā)電機縱差保護邏輯框圖跳閘出口當發(fā)電機縱差保護的二相或三相差動元件同時動作時，縱差保護才出口跳閘；為防止一點在區(qū)內另一點在區(qū)外的兩點接地故障發(fā)生，當有一相縱差元件動作且同時有負序電壓時，縱差保護出口跳閘。若只有一相縱差元件動作而無負序電壓時，判為TA斷線；若負序電壓長時間存在而無差電流時，判為TV斷線第二節(jié) 變壓器縱差保護一．變壓器縱聯差動保護的基本原理變壓器的縱聯差動保護（簡稱縱差保護）不但可以正確區(qū)分內、外的短路，而且能瞬時切除保護區(qū)域內的故障。因此，變壓器縱差保護是變壓器的主保護之一。保護裝置（a）（b）保護裝置變壓器縱差保護基本原理與發(fā)電機縱差保護原理相似，按比較被保護變壓器各側電流的大小和相位的原理構成。為了實現這一比較，在變壓器各側裝設一組電流互感器TA，TA的一次電流回路的機性端節(jié)母線側，將TA二次側的同極性端子相連接。如圖14所示雙繞組變壓器縱差保護單相原理接線圖。顯然，變壓器縱差保護的范圍為變壓器各側電流互感器TA所限定的全部區(qū)域，即變壓器高低壓繞組、套管、引出線等。如下圖所示雙繞組變壓器為例，分析變壓器縱差保護原理。變壓器差動保護單相原理接線圖（a）變壓器正常運行或外部故障時電流分布（b）變壓器內部故障時電流分布二．變壓器差動保護整定1．正常運行和外部發(fā)生故障