【正文】 ...................................................................................... 49 結(jié) 束 語(yǔ) ......................................................................................................................... 50 致 謝 ............................................................................................................................. 51 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................. 52 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒論 護(hù)的作用及意義 電力系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，有可能發(fā)生各類(lèi)故障和各種不正常情況。根據(jù)任務(wù)要求對(duì)兩臺(tái)QFSN600ZYH 發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了 短路計(jì)算。電網(wǎng)在發(fā)生故障后會(huì)造成很?chē)?yán)重的后果： （ 1）電力系統(tǒng)電壓大幅度下降，廣大用戶(hù)負(fù)荷的正常工作遭到破壞。 繼電保護(hù)的歷史回顧和展望 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展刺激著電網(wǎng)的快速發(fā)展，尤其是近幾年全國(guó)各個(gè)地區(qū)出現(xiàn)的缺電現(xiàn)象直接促進(jìn)了大規(guī)模機(jī)組的投產(chǎn)和電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的急劇加快。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)已發(fā)展到了微機(jī)保護(hù)階段，微機(jī)繼電保護(hù)指的是以數(shù)字式計(jì)算機(jī)（包括微型機(jī)）為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護(hù)。然而 ,繼電保護(hù)發(fā)展至今 ,雖設(shè)備已經(jīng)很先進(jìn) ,但仍有一些問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決。④繼電保護(hù)工作人員的誤操作 。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以“四遙” (指遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào) )裝置與后臺(tái)監(jiān)控機(jī)為核心 ,與保護(hù)裝置相比 ,“四遙”裝置的原理比較簡(jiǎn)單。整個(gè)系統(tǒng)必須重裝 ,這個(gè)工作的工作量很大。 繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展迅速 ,對(duì)保護(hù)人員提出了更高的要求。如檢測(cè)到故障時(shí)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘；在不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出告 警信號(hào)；在正常運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)。 發(fā)電機(jī)的故障主要分為定子故障和轉(zhuǎn)子故障，其故障類(lèi)型主要有： 1. 定子繞組相間短路； 2. 定子繞組匝間短路； 3. 定子繞組接地短路； 4. 發(fā)電及外部相間短路； 5. 定子繞組過(guò)電 壓； 6. 定子繞組過(guò)負(fù)荷； 7. 轉(zhuǎn)自表層過(guò)負(fù)荷； 8. 勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷； 9. 勵(lì)磁回路接地； 10. 勵(lì)磁電流異常下降或消失‘ 11. 發(fā)電機(jī)逆功率； 12. 失步； 13. 其他故障異常運(yùn)行。 發(fā)電機(jī)電抗計(jì)算： 發(fā)電機(jī)額定電壓： 20GNU kV? ； 發(fā)電機(jī)額定功率： 600GNP MW? ； 發(fā)電機(jī)功率因數(shù)： cos ?? ； 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗： 39。包括自然因素和人為因素。 3． 進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶(hù)工作的影響，也包含部分短路計(jì)算。為此，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線(xiàn)圖、中性點(diǎn)接地情況等原始資料，在故障 點(diǎn)分別施加各序電勢(shì)，然后逐步查明各序電流流通的情況。 ： 流入 G1的短路電流歸算到 20kV 側(cè)： * 21 **111 2 .3 5 30 .3 0 .1 2 5KGGTEI XX? ? ???； * 1000 2 8 . 8 6 83 3 2 0BBBSI U? ? ??； 三相短路電流： ? ?3 **2 1 m a x 2 1 G B K GI I I k A? ? ?； 兩相短路電流： ? ? ? ?232 1 m a x 2 1 m a x3 5 8 . 8 32K G K GI I k A? ? ?。 5. 對(duì) 100MW 級(jí)以上發(fā)電機(jī) — 變壓器組，應(yīng)裝設(shè)雙重保護(hù)，每一套主保護(hù)宜具有發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能。 在圖 32中， resI 是制動(dòng)電流，即外部短路時(shí)流過(guò)制動(dòng)線(xiàn)圈的電流， 39。實(shí)際上電流互感器有一定誤差， 0d unbII??，隨著 kI 的增大 ，雖然 unbI 要增大，但制動(dòng)電流也增大。 若發(fā)電機(jī)孤立運(yùn)行，發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路時(shí)， 0I ?2Ⅰ ，則 11d TAIIn? Ⅰ 1112res TAIIn??Ⅰ 為保證繼電器動(dòng)作，制動(dòng)系數(shù) resK 不得大于 1，因?yàn)?1resK ? 表示繼電器在動(dòng)作電流等于制動(dòng)電流是剛剛動(dòng)作，通常 ~ ? 。 解除循環(huán)閉鎖的負(fù)序電壓一 般可取 2 nUU? ，其中 nU 為發(fā)電機(jī)電壓互感器的二次額定線(xiàn)電壓。目前制造廠(chǎng)配套產(chǎn) 品一般都配有匝間保護(hù)，故對(duì)中性點(diǎn)只有 3 個(gè)引出端子的發(fā)電機(jī)，目前設(shè)計(jì)時(shí)一般都按裝設(shè)匝間保護(hù)設(shè)計(jì)。當(dāng)定子繞組的同一分支的匝間發(fā)生短路時(shí)，短路分支的三相電勢(shì)不平衡，于是在 N， Nˊ間有電流流過(guò)，當(dāng)其值大于橫差保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)跳開(kāi)發(fā)電機(jī)。 600MW發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù) 18 圖 33橫差保護(hù)原理圖 整定計(jì)算 保護(hù)動(dòng)作電流是按躲過(guò)外部短路故障時(shí)最大不平衡電流以及裝置高次諧波濾過(guò)比的大小整定，由于不平衡電流很難確定，因此當(dāng)橫差保護(hù)的三次諧波濾過(guò)比大于或等于 15時(shí)，在工程設(shè)計(jì)中可根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 . (0 .2 ~ 0 .3 ) GNop r TA II n? 式中 GNI —— 發(fā)電機(jī)額定電流 TAn —— 電流互感器變比 . 0 .3 1 9 2 4 5 1 .1 5 55000o p rIA???。 當(dāng)未裝接地保護(hù)，或裝有接地保護(hù)但由于運(yùn)行方式改變及靈敏系數(shù)不符合要求等原因不能動(dòng)作時(shí)，可由單相接地監(jiān)視裝置動(dòng)作于信號(hào)。即 100%保護(hù)區(qū)的 3 次諧波式定子繞組單相繼電保護(hù)是由基波零序電壓定子繞組接地保護(hù)和 3 次諧波電壓定子繞組接地保護(hù)兩部分共同構(gòu)成。 可見(jiàn)在正常運(yùn)行情況下，機(jī)端 3 次諧波電壓 3SU 總是小于中性點(diǎn) 3 次諧波電壓3NU 。 實(shí)際運(yùn)行并網(wǎng)前應(yīng)整定為 1(~)? ,現(xiàn)取 1? ，其中 1? 為并網(wǎng)后實(shí)測(cè)比值。 流啟動(dòng)元件由接于相電流的繼電器 4～ 6KA 構(gòu)成，電壓?jiǎn)?dòng)元件由反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)短路的負(fù)序電壓繼電器 U2 和反應(yīng)對(duì)稱(chēng)短路接于相間電壓的低電壓繼電器 KV構(gòu)成。但三相短路時(shí)母線(xiàn)電壓均很低，小于 KV的返回電壓，故 KV 保持動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)相當(dāng)于低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。通常在微機(jī)保護(hù)中可通過(guò)改變?cè)O(shè)置變成簡(jiǎn)單過(guò)流保護(hù)或低壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)，具有更好的適應(yīng)性，廣泛用于各種中小發(fā)電機(jī)。延時(shí)躲過(guò)區(qū)外后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，可取 5s。 3SU 和 3NU 隨 ? 變化的關(guān)系如圖 37所示。圖中 GC 為發(fā)電機(jī)每相對(duì)地電容， tC 為機(jī)端其他元件的每相對(duì)地電容，則有 33/ / ( 2 )S N G G tU U C C C??。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作與信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于停機(jī)。當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償作用）大于允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè) 有選擇性的接地保護(hù)裝置。而當(dāng)任一繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，繞組中的電動(dòng)勢(shì)就不再相等，因而會(huì)出現(xiàn)因電動(dòng)勢(shì)差而在各繞組間產(chǎn)生均衡電流。 橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 定子繞組匝間短路時(shí)，被短路的各匝將有短路電流流過(guò)，產(chǎn)生局部過(guò)熱，破壞繞組絕緣，以致轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟拥鼗蛳嚅g短路。 . 192454 4 1 5 . 4 05000d in nI I A? ? ? ? cbI 若采用電流互感器斷線(xiàn)閉鎖差動(dòng)保護(hù)時(shí)，差流如果大就說(shuō)明發(fā)生故障了，此時(shí)必須解除電流互感器斷線(xiàn)閉鎖，允許差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，否則會(huì)導(dǎo)致保護(hù)出口拒動(dòng)，有損設(shè)備的安全，通常取 ( ~ )cb nII? （倍） ，這里取 1 倍。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為避免誤動(dòng)，故取 . m in / 55op G N TAI I n?? resK 按最大外部短路電流下差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)的條件，確定制動(dòng)特性，并計(jì)算最大制動(dòng)600MW發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù) 16 系數(shù)。而當(dāng)外部短路電流大于負(fù)荷電流， unbI 也隨 kI 增大時(shí)，若//unb k d re sI I I I K??。當(dāng)制動(dòng)電流流入繼電器制動(dòng)線(xiàn)圈時(shí)，就使繼電器的動(dòng)作電流隨外部短路電流增減而自動(dòng)增減。 8. 本條中規(guī)定裝設(shè)的過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、低壓過(guò)流和差動(dòng)保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于停機(jī)。 2. 1MW 及以下與其他發(fā)電機(jī) 或與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)端裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 電網(wǎng)等效電路圖 由于短路電流計(jì)算是電網(wǎng)繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) ,因此分別考慮最大運(yùn)行方式(兩 臺(tái)發(fā)電機(jī)全部投入 )時(shí)各線(xiàn)路未端短路的情況 ,最小運(yùn)行方下 (一臺(tái) 發(fā)電機(jī) 投入 運(yùn)行 )時(shí)各線(xiàn)路未端短路的情況。因?yàn)槎搪伏c(diǎn)愈遠(yuǎn)，電源電壓恒定的假設(shè)條件就愈接近實(shí)際情況，尤其是當(dāng)發(fā)電機(jī)有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，更是如此。這是短路最嚴(yán)重的后果。**12 2 0 1 0 0 0 0 . 31 0 0 / c o s 1 0 0 6 0 0 / 0 . 9dBGG GNXSXX P ?? ?? ? ? ??。（ 飽和值／非飽和值） ： ／ ％ 交軸超瞬變電抗 X q（飽和值／非飽和值） ： ／ ％ 零序電抗 X 0（飽和值／非飽和值） ： ／ ％ 負(fù)序電抗 X 2（飽和值／非飽和值） ： ／ ％ 定子繞組漏抗 X L ： ％ 轉(zhuǎn)子繞組漏抗 X F ： ％ 正序電阻 ： ％ 負(fù)序電阻 ： ％ 零序電阻 ： ％ 發(fā)電機(jī)波阻抗 Z C： Ω SSPL800000/500型變壓器兩臺(tái)，參數(shù)如下： 額定容量： 800MVA； 短路電壓百分值 U%： 10%； 600MW發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù) 6 變比： 525177。在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，由于容量相差懸殊，在設(shè)計(jì)、結(jié) 構(gòu)、工藝、勵(lì)磁乃至運(yùn)行等方面都有很大的差異，這就使得發(fā)電機(jī)極其勵(lì)磁回路發(fā)生故障，故障的幾率和異常工作狀態(tài)有所不同，進(jìn)而所裝設(shè)的保護(hù)也有差異。 （ 2）邏輯部分。 （ 4） 推行繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化管理 ,減少管理成本。如此一來(lái) ,既降低了設(shè)備的安全運(yùn)行可靠性 ,又提高維護(hù)的成本。當(dāng)然 ,這要有一個(gè)逐步完善的過(guò)程 ,需要大量的 配套工程 ,但這是一種發(fā)展趨勢(shì)。微機(jī)保護(hù)裝置的性能已非常穩(wěn)定 ,由于保護(hù)裝置性能不穩(wěn)定引起的誤動(dòng)基本上沒(méi)有出現(xiàn)過(guò) ,所發(fā)生的保護(hù)誤動(dòng)作基本上是保護(hù)裝置外部原因引起的 。專(zhuān)家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN）和模糊控制理論逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，必將為繼電保護(hù)的發(fā)展注入了活力?？偟膩?lái)說(shuō)，繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展可以概括為 4個(gè)階段、 2次飛躍。 不正常情況有過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、電力系統(tǒng)振蕩等 .電氣設(shè)備的過(guò)負(fù)荷會(huì)發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，會(huì)使絕緣材料加速老化，影響壽命，容易引起短路故障。用 AutoCAD 制圖軟件繪制出了保護(hù)配置接線(xiàn)圖。依照變壓器參數(shù)選擇出相應(yīng)的電壓互感器與電流互感器。 （ 2）故障處有很大的短路電流，產(chǎn)生的電弧會(huì)燒壞電氣設(shè)備。同時(shí)隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電網(wǎng)供電可靠性的要求的不斷提高，就需要我們繼電保護(hù)發(fā)揮更加重要的作用，針對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時(shí)切除，確保 電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。以下各級(jí)電網(wǎng)所需的各種保 護(hù)設(shè)備，目前我國(guó)的微機(jī)保護(hù)的研究和制造均已居于國(guó)際先進(jìn)水平。現(xiàn)針對(duì)一些比較現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題舉例說(shuō)明。⑤運(yùn)行人員誤投退保護(hù)壓板。另外 ,據(jù)研究表明 ,“四遙”裝置很少出問(wèn)題 ,問(wèn)題最多的就是后臺(tái)監(jiān)控機(jī) ,究其原因 ,除了技術(shù)未成熟以外 ,計(jì)算機(jī)質(zhì)量比較差也是一個(gè)重大原因。所以 ,維護(hù)人員應(yīng)對(duì)所有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行硬盤(pán)備份 ,一旦硬盤(pán)損壞 ,整個(gè)硬盤(pán)更換即可。作為繼電保護(hù)維護(hù)工作者 ,應(yīng)從管理方式方法入手 ,從根本上改變繼電保護(hù)工作局面，對(duì)于工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)更正和改進(jìn)。 發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設(shè)備 ,發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行對(duì)保護(hù)電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性作用，同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也是一個(gè)十分貴重的電氣元件，因此，應(yīng)該針對(duì)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。 按照上述故障類(lèi)型設(shè)置相應(yīng)保護(hù)，并進(jìn)行整定計(jì)算。39。人為因素主要是由于設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所帶來(lái)的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路，還有就是人為事故。 序網(wǎng)的制定 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行常規(guī)保護(hù)的配置及整定計(jì)算，所以以下所有的短路計(jì)算 是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算 、靈敏度校驗(yàn) 。凡是某一序電流能流通的元件都必須包括在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)和等值電路表示。 最小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算 最小運(yùn)行方式為一臺(tái)發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行，如 圖 23 圖 23 最小運(yùn)行方式下等值電路圖 流入 G1的短路電流歸算到 20kV 側(cè)： * 11 *11 3 .3 30 .3KGGEI X? ? ?； * 1000 2 8 . 8 6 83 3 2 0BBBSI U? ? ??； 600MW發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù) 12 三相短路電流： ? ?3 **1 1 m in 1 1 G B K GI I I k A? ? ?； 兩相短路電流： ? ? ? ?231 1 m i n 1