【正文】 發(fā)電機(jī)與母線保護(hù)設(shè)計(jì)目錄……………………………………………………………………………………1內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………2摘 要………………………………………………………………………………… 4 第一部分 發(fā)電機(jī)保護(hù)……………………………………………………………… 4一、 發(fā)電機(jī)的故障 、不正常工作狀態(tài)…………………………………………… 4二、 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置………………………………………………………………4 縱差動(dòng)保護(hù)及原理 …………………………………………………………………… 4 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)……………………………………………………… 10 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)………………………………………………………………… 12發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)………………………………………………………………………15 發(fā)電機(jī)的失步保護(hù)………………………………………………………………………18三 結(jié)論及建議………………………………………………………………………23第二部分 母線保護(hù)…………………………………………………………………23一、 裝設(shè)母線保護(hù)基本原則……………………………………………………… 23母線的短路故障…………………………………………………………………………23母線故障的保護(hù)方式……………………………………………………………………23二、母線差動(dòng)保護(hù)基本原理…………………………………………………………251 單母線完全電流母線差動(dòng)保護(hù)………………………………………………………… 252高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)(也稱電壓差動(dòng)母線保護(hù))…………………………………………263具有比率制動(dòng)特性的電流差動(dòng)母線保護(hù)……………………………………………… 284 電流比相式母線保護(hù)…………………………………………………………………… 295 元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)………………………………………………… 306 母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù)………………………………………………………… 337 一個(gè)半斷路器接線的母線保護(hù)………………………………………………………… 338 斷路器失靈保護(hù)簡介……………………………………………………………………33三、總結(jié)和建議…………………………………………………………………… 36參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 36內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理設(shè)計(jì)題目發(fā)電機(jī)與母線保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師李潔時(shí)間1周一、教學(xué)要求電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識的一種綜合訓(xùn)練。本課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求是：（1）理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系；（2）學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)保護(hù)的配置原則以及整定計(jì)算方法。（3）訓(xùn)練學(xué)生工程CAD制圖方法。（4）學(xué)習(xí)保護(hù)配置原則、整定原則、靈敏系數(shù)要求以及靈敏系數(shù)校驗(yàn)方法。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握電力系統(tǒng)保護(hù)配置、整定計(jì)算方法與目的。二、設(shè)計(jì)資料及參數(shù)（一）設(shè)計(jì)原始資料待設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)圖三相380V供電系統(tǒng)容量為300MW三、設(shè)計(jì)要求及成果分析主保護(hù)工作原理。論證后備保護(hù)的基本原理。詳細(xì)繪制信號檢測的電路原理圖 。按照任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容和進(jìn)度完成。四、進(jìn)度安排講解設(shè)計(jì)目的、要求、方法、任務(wù)分工。（2小時(shí)）查閱資料，熟悉用戶任務(wù)要求，（）設(shè)計(jì)保護(hù)方案，提出可行性報(bào)告（1天）查閱圖書、資料、產(chǎn)品手冊和工具書進(jìn)行設(shè)備校驗(yàn)，繪制繼電保護(hù)二次展開圖（1天）。撰寫設(shè)計(jì)說明書（2天）五、評分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)成績采用非百分制記法。主要注重量化過程考核，創(chuàng)新能力考核，評分內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)如下：(1) 設(shè)計(jì)態(tài)度20%遵守勞動(dòng)紀(jì)律和安全文明實(shí)訓(xùn)，準(zhǔn)時(shí)上下課，不大聲喧嘩，不隨意走動(dòng)，不做與課程設(shè)計(jì)無關(guān)的事。認(rèn)真查找資料，主動(dòng)提出問題，分析問題，解決問題。服從管理，按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。(2) 實(shí)踐能力20%繼電保護(hù)裝置滿足規(guī)程要求，可靠性高，設(shè)備選擇得當(dāng)，計(jì)算、保護(hù)、整定等滿足要求。保護(hù)屏安裝規(guī)范，布置美觀。設(shè)計(jì)過程有創(chuàng)新，故障判斷準(zhǔn)確，短路電流計(jì)算正確。(3) 方案設(shè)計(jì)40%課程設(shè)計(jì)報(bào)告包含兩部分，設(shè)計(jì)說明書和圖紙。設(shè)計(jì)說明書要求內(nèi)容完整，文字流暢，字跡端正，圖紙規(guī)范，尤其要突出設(shè)計(jì)創(chuàng)新，采用新方法，新工藝，新設(shè)備。設(shè)計(jì)論證充分，可靠性高。設(shè)備選擇正確合理，設(shè)計(jì)心得體會(huì)真實(shí)可信。(4) 課題說明書20%對課題考核重點(diǎn)理解深刻，能正確、全面地回答問題。若發(fā)現(xiàn)有抄襲或請別人代做者，取消參加考核的資格，成績以零分記錄。最后總評以優(yōu)、良、中、及格、不及格記。六、建議參考資料1．《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》，張保會(huì)，中國電力出版社，2005，第二版2．《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》，賀家李，宋從矩，中國電力出版社，1994，第二版3．《微機(jī)型繼電保護(hù)基礎(chǔ)》，楊奇遜，中國電力出版社19884．《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》，王維儉，清華大學(xué)出版社，19925．知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫論文摘要：發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的安全。發(fā)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運(yùn)行中可能發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)，特別是現(xiàn)代的大中型發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量大，對系統(tǒng)影響大，損壞后的修復(fù)工作復(fù)雜且工期長，所以對繼電保護(hù)提出了更高的要求。針對發(fā)電機(jī)的故障和不正常工作狀態(tài)，硬裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。母線保護(hù)是發(fā)電廠和變電所保護(hù)的重要元件。在母線上連接有發(fā)電機(jī)、變壓器、避雷器、壓變、輸電線路、配電線路以及調(diào)相設(shè)備等元件；母線工作的可靠性直接影響著發(fā)電廠和變電所工作的可靠性；同時(shí)，變電所或發(fā)電廠的高壓母線也是電力系統(tǒng)的中樞部分，擔(dān)負(fù)著連接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)移負(fù)荷的重要任務(wù)，若母線故障不能迅速切除，將會(huì)造成或擴(kuò)大事故，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成電網(wǎng)的瓦解。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)保護(hù) 縱差保護(hù) 母線保護(hù) 比例制動(dòng)正文： 第一部分 發(fā)電機(jī)保護(hù)一、 發(fā)電機(jī)的故障 、不正常工作狀態(tài)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中十分重要和貴重的設(shè)備，發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的安全，因此針對各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組的匝間短路，定子繞組單相接地，轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或兩點(diǎn)接地，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路勵(lì)磁電流消失等。發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負(fù)荷超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對稱過負(fù)荷；由于外部不對稱短路或不對稱負(fù)荷（如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等）而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流；由于突然甩開負(fù)荷而引起的定子繞組過電壓；由于勵(lì)磁回路故障或勵(lì)磁時(shí)間過長而引起的專此繞組過負(fù)荷；由于汽輪機(jī)主汽門突然關(guān)閉而引起的發(fā)電機(jī)逆功率等。二、 發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置縱差動(dòng)保護(hù)及原理 反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路故障，動(dòng)作于瞬時(shí)跳開發(fā)電機(jī)開關(guān)、停機(jī)并滅磁。其原理圖如下圖1.圖1. 縱差動(dòng)保護(hù)原理圖以圖中(a)的中相為例(其它兩相的繼電器未畫出，原理相同)，當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或在差動(dòng)保護(hù)區(qū)外，例如斷路器的B、C相短路，此時(shí)1TA和2TA一次側(cè)通過的電流大小相等、方向相同。由于1TA和2TA的同名端朝向同一方向，1TA和2TA的二次側(cè)異極、相連并列接在差動(dòng)繼電器KA的線圈上，KA中流過的差動(dòng)電流，所以KA不動(dòng)作。如圖4(b)所示，若在差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生相間短路，例如發(fā)電機(jī)引出線B、C之間發(fā)生相間短路，2TA一次側(cè)流過的電流是發(fā)電機(jī)送至故障點(diǎn)的短路電流，單機(jī)運(yùn)行時(shí)，1TA一次側(cè)電流幾乎為零，多機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，1TA一次側(cè)流過的是母排上其他發(fā)電機(jī)送至故障點(diǎn)的短路電流，和正常運(yùn)行時(shí)或外部短路故障時(shí)相比，流過1TA的電流方向改變了，此時(shí)KA中的電流或，KA中流過與短路故障點(diǎn)電流大小成比例的差動(dòng)電流，使KA動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障和滅磁。 縱差動(dòng)保護(hù)的必要性發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)，通常使用斷路器作短路保護(hù)和過載保護(hù)。但是，無論斷路器的脫扣器有幾段保護(hù)，都不能保護(hù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部繞組，在發(fā)電機(jī)繞組引出線和中性點(diǎn)側(cè)存在保護(hù)盲區(qū)。前幾年，某鋼鐵企業(yè)自備電廠的發(fā)電機(jī)保護(hù)，其發(fā)電機(jī)采用斷路器進(jìn)行過載長延時(shí)、短路短延時(shí)、短路瞬動(dòng)三段保護(hù)。由于該發(fā)電機(jī)功率小于1500kW，采用三段保護(hù)已滿足規(guī)范要求?？墒前l(fā)電機(jī)在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，因發(fā)電機(jī)至主配電板之間的電纜絕緣被壓破造成B、c相短路。，主配電板上斷路器的三段保護(hù)不能對發(fā)生相間短路的發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，結(jié)果造成了發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?fù)p壞。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)保護(hù)有盲區(qū)，使上述發(fā)電機(jī)損壞而報(bào)廢，影響了交船期。發(fā)電機(jī)本身造價(jià)高，發(fā)生故障后修理費(fèi)用大，檢修時(shí)間長，而且進(jìn)出艙也較困難。因此在發(fā)電機(jī)保護(hù)裝景的可靠保護(hù)范圍方面，在保護(hù)裝置的快速動(dòng)作和反映故障的靈敏度方面，都應(yīng)當(dāng)有更高的要求。 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)比率制動(dòng)式縱差保護(hù)僅反應(yīng)相間短路故障。圖中，KVI串接于三相電流互感器的中性線上，反應(yīng)中性線上的電流大小，作為差動(dòng)保護(hù)TA斷線監(jiān)視用，延時(shí)發(fā)信號。當(dāng)差動(dòng)線圈匝數(shù)Wd與制動(dòng)線圈匝數(shù)Wres的關(guān)系為=1/2時(shí)，差動(dòng)電流制動(dòng)電流比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程為： 式中： ， —— 一次電流； ， —— 二次電流； na —— 電流互感器變比。 —— 差動(dòng)電流或稱動(dòng)作電流—— 制動(dòng)電流 —— 拐點(diǎn)電流——啟動(dòng)電流 K—— 制動(dòng)斜率。圖中，縱坐標(biāo)為差動(dòng)電流Id，橫坐標(biāo)為制動(dòng)電流Ires。 為了正確進(jìn)行整定計(jì)算，首先應(yīng)了解縱差保護(hù)的不平衡電流與負(fù)荷電流和外部短路電流間的關(guān)系。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)用的10P級電流互感器，在額定一次電流和額定二次負(fù)荷條件下的比誤差為177。3%。因此，縱差保護(hù)在正常負(fù)荷狀態(tài)下的最大不平衡電流不大于6%。但隨著外部短路電流的增大和非周期暫態(tài)電流的影響，電流互感器飽和，不平衡電流將急劇增大。根據(jù)比率式制動(dòng)特性曲線分析。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，或區(qū)外較遠(yuǎn)的地方發(fā)生短路時(shí)，差動(dòng)電流接近為零，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，差動(dòng)電流明顯增大， 比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性和 相位接近相同，減小了制動(dòng)量，從而可靈敏動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微故障時(shí)，雖然有負(fù)荷電流制動(dòng)，但制動(dòng)電流比較小，保護(hù)一般也能可靠動(dòng)作。、標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)標(biāo)積制動(dòng)是比率制動(dòng)原理的另一種表現(xiàn)形式，這里介紹一種實(shí)用的標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)的判據(jù)。仍以電流流入發(fā)電機(jī)為正方向，令標(biāo)積制動(dòng)式縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為下式：式中 、發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)的目的是為了當(dāng)發(fā)電機(jī)繞組內(nèi)部及其引出線端子至發(fā)電機(jī)斷路器之間這段線路上發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝景能對發(fā)電機(jī)進(jìn)行可靠保護(hù)。發(fā)電機(jī)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，是發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線發(fā)生相間短路時(shí)的主保護(hù)。2臺以上發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)lDG的A、B相引出線發(fā)生相問短路時(shí)，A、B之問的總短路電流是由2部分供給的，一部分是由1DG供給，另一部分是由2DG供給，所以當(dāng)IDG繞組或引出線發(fā)生相間短路時(shí)，不僅要使1 DG的1QF斷開，以切斷2DG供給的短路電流，而且要使1DG滅磁，以消除1DG供給的短路電流?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)由2組電流互感器1TA和2TA組成，1TA安裝在發(fā)電機(jī)出口斷路器附近，2TA安裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出線上，1TA和2TA之間的范圍即為保護(hù)區(qū)。、發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的整定與靈敏度 縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的定義及效驗(yàn)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)在發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)生兩相金屬性短路情況下差動(dòng)電流和動(dòng)作電流的比值，要求。隨著對發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路分析的進(jìn)一步深入， 發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成對發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生輕微故障的分析成為可能，可以更多地分析內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為，從