【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上大容量機(jī)組，為了保證 機(jī)組的起動(dòng)和停機(jī)的負(fù)荷用電，需設(shè)置起動(dòng)電源并兼做事故備用電源，所以又稱(chēng)起動(dòng)／備用電源。 起動(dòng)／備用電源的設(shè)置對(duì)保證大容量機(jī)組的快速起動(dòng)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要作用。 對(duì)廠用備用或起動(dòng)／備用電源的要求 ： 引接應(yīng)保證其獨(dú)立性，避免與廠用工作電源由同一電源處引接； 引接點(diǎn)處電源數(shù)量應(yīng)有兩個(gè)以上，并且具 有足夠的電源容量。 最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從電力系統(tǒng)獲得廠用電源。 廠用備用或起動(dòng)／備用電源常用的引接方式 ： （ 1）、 有發(fā)電機(jī)電壓母線(xiàn)時(shí)，一般由該母線(xiàn)引接一個(gè)備用電源。 （ 2）、 采用發(fā)電機(jī) —— 變壓器單元接線(xiàn)時(shí)，一般由升高電壓母線(xiàn)中電源可靠的最低一級(jí)南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 電壓母線(xiàn)或由聯(lián)絡(luò)變壓器的第三 (低壓 )繞組引接。 廠用備用或起動(dòng)／備用電源常用的引接方式 ： （ 3）、 當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，也可由外部電網(wǎng)引接專(zhuān)用線(xiàn)路供給。 （ 4）、 對(duì)于 200MW 及以上大容量機(jī)組，為了強(qiáng)調(diào)低壓廠用備用電源供電的可靠性和獨(dú)立性，低 壓廠用備用變壓器宜由帶公用負(fù)荷而經(jīng)常帶電運(yùn)行的高壓廠用起動(dòng) /備用變壓器引接。 備用電源的設(shè)置方式 ： 一般分為明備用和暗備用兩種。 明備用專(zhuān)門(mén)設(shè)置一臺(tái) O 備用變壓器，其容量等于最大一臺(tái)廠用工作變壓器的容量。 正常運(yùn)行時(shí) 0 變壓器不工作。當(dāng)廠用工作變壓器發(fā)生故障跳閘時(shí)，通過(guò)備用電源自動(dòng)投入裝置將 0 備用變壓器投入運(yùn)行，迅速恢復(fù)對(duì)失電廠用母線(xiàn)的供電。 暗備用不另設(shè)專(zhuān)用的備用變壓器，而將每臺(tái)工作變壓器的容量加大。 正常運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)工作變壓器在欠載狀態(tài)下運(yùn)行，分段斷路器 QFf 處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)任一臺(tái)工作變壓器因故障被 斷開(kāi)后，在備自投的作用下，分段斷路器接通，使兩段母線(xiàn)上的廠用負(fù)荷均由完好的廠用工作變壓器供電。 備用電源或起動(dòng) /備用電源設(shè)置的數(shù)量 ： 取決于發(fā)電廠的裝機(jī)臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量及控制方式等，一般按表 的原則配置。 當(dāng)全廠有兩個(gè)及以上高壓廠用備用或起動(dòng) /備用電源時(shí)，應(yīng)盡量保持備用電源之間的相對(duì)獨(dú)立性。 事故保安電源 廠用工作電源和備用電源都消失時(shí)，為確保在事故狀態(tài)下主要設(shè)備和人身的安全，保證主機(jī)安全停機(jī)，并在事故消除后又能及時(shí)恢復(fù)供電而設(shè)置電源。在大容量機(jī)組的發(fā)電廠中，事故保安電源有下列三 種類(lèi)型： (1)快速起動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)； (2)可靠的外部獨(dú)立電源； (3)由蓄電池組供電的逆變裝置。 交流不停電電源 (簡(jiǎn)稱(chēng) UPS) 向不允許間斷供電的電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)巡回檢測(cè)裝置、重要的熱工儀表、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置及通信系統(tǒng)中不允許交流電源中斷的負(fù)荷等供電。 交流不停電電源系統(tǒng)包括穩(wěn)定的不停電電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和必要的控制系統(tǒng)及測(cè)試設(shè)備。 不停電電源系統(tǒng) ： 李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計(jì)算 11 一般由廠用保安段母線(xiàn)經(jīng)過(guò)不停電電源的整流器與逆變器供給正常工作電流； 當(dāng)廠用交流電源中斷，不停電電源將自動(dòng)地改為蓄電池組經(jīng)逆變裝 置供電。 交流不停電電源系統(tǒng)采用的逆變裝置包括： （ 1）、 可控硅逆變器 （ 2）、 逆變機(jī)組。 （ 3）、 采用 KGBTA系列可控硅逆變器的不停電電源系統(tǒng) （ 4）、 采用雙臺(tái)逆變器柜并聯(lián)運(yùn)行的方式。 （ 5）、單臺(tái)設(shè)備由整流柜、逆變器和靜態(tài)開(kāi)關(guān)柜組成。 采用逆變機(jī)組的不停電電源系統(tǒng)接線(xiàn) ： 一臺(tái)發(fā)電機(jī)設(shè)置兩臺(tái)逆變機(jī)組，并從 380V事故保安電源引接備用電源。 正常運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)逆變機(jī)組投入作為工作電源。當(dāng)工作的逆變機(jī)組故障時(shí)，備用電源自動(dòng)投入。 廠用電接線(xiàn)的基本形式 采用單母線(xiàn)接線(xiàn) 按照按爐分段的接線(xiàn) 原則，將廠用電母線(xiàn)按照鍋爐的臺(tái)數(shù)分成若干的獨(dú)立段。 各獨(dú)立母線(xiàn)段分別由工作電源和備用電源供電。 采用按爐分段接線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) ： (1)同一臺(tái)鍋爐的廠用電動(dòng)機(jī)接在同一段母線(xiàn)上，既便于管理又方便檢修。 (2)可使廠用母線(xiàn)事故影響范圍局限在一機(jī)一爐，不致過(guò)多干擾正常機(jī)組運(yùn)行。 (3)廠用電回路故障時(shí)，短路電流較小，可使廠用電系統(tǒng)采用成套的高、低壓開(kāi)關(guān)柜或配電箱。 南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 第三章 6KV 廠用電的保護(hù)配置 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 電能是一種特殊的商品 ， 為了遠(yuǎn)距離傳送 ， 需要提高電壓 ， 實(shí)施高壓輸電 。 為了分配和使用 ， 需要降低電壓實(shí)施低壓配電 ， 供電和用電。發(fā)電 輸電 配電 用電構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)。通常把由各種類(lèi)型的發(fā)電廠 ， 輸電設(shè)施以及用電設(shè)備組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)稱(chēng)為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中 ， 各種電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。不正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞 ， 但是沒(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài) ， 如 :過(guò)負(fù)荷 ， 過(guò)電壓 ， 頻率降低 ， 系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類(lèi)型的短路和斷線(xiàn) ， 如 ： 三相短路 ， 兩相短路 ， 兩相接地短路 ， 單相接地短路 ， 單相斷線(xiàn)和兩相斷線(xiàn)等。其中最常見(jiàn)且最 危險(xiǎn)的是各種類(lèi)型的短 路，電力系統(tǒng)的短路故障會(huì)產(chǎn)生如下后果： (1)、故障點(diǎn)的電弧使故障設(shè)備損壞； (2)、比正常工作電流大許多的短路電流產(chǎn)生熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，使故障回路中的設(shè)備遭到破壞； (3)、部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降，使用戶(hù)的正常工作遭到破壞，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和人們的正常生活； (4)、破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使電力系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電的惡性循環(huán)。 故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)若不及時(shí)正確處理都可能引發(fā)事故。為了及時(shí)正確處理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就產(chǎn)生了繼電保護(hù)，它是一種重要的反事故措 施。繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置，且繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心，它是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)的任務(wù)是： (1)、當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 (2)、當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)反應(yīng)并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件發(fā)出信號(hào)或跳閘。 李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計(jì)算 13 繼電保護(hù)裝置的基本原理 : 我們知道在電 力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí) ,許多參量比正常時(shí)候都了變化，當(dāng)然有的變化可能明顯，有的不夠明顯，而變化明顯的參量就適合用來(lái)作為保護(hù)的判據(jù)，構(gòu)成保護(hù)。比如：根據(jù)短路電流較正常電流升高的特點(diǎn)，可構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)；利用短路時(shí)母線(xiàn)電壓降低的特點(diǎn)可構(gòu)成低電壓保護(hù)；利用短路時(shí)線(xiàn)路始端測(cè)量阻抗降低可構(gòu)成距離保護(hù)；利用電壓與電流之間相位差的改變可構(gòu)成方向保護(hù)。除此之外，根據(jù)線(xiàn)路內(nèi)部短路時(shí)，兩側(cè)電流相位差變化可以構(gòu)成差動(dòng)原理的保護(hù)。當(dāng)然還可以根據(jù)非電氣量的變化來(lái)構(gòu)成某些保護(hù)，如反應(yīng)變壓器油在故障時(shí)分解產(chǎn)生的氣體而構(gòu)成的氣體保護(hù)。 原則上 說(shuō)：只要找出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可。形成某種判據(jù)，從而構(gòu)成某種原理的保護(hù)，且差別越明顯，保護(hù)性能越好。 繼電保護(hù)裝置的組成： 被測(cè)物理量－－→測(cè)量－－→邏輯－－→執(zhí)行－－→跳閘或信號(hào) ↑ 整定值 測(cè)量元件：其作用是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流，電壓，阻抗，功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否該起動(dòng)。 邏輯元件：其作用是根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小 ，性質(zhì)，輸出的邏輯狀態(tài)，出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。 執(zhí)行元件：其作用是根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如：故障時(shí)跳閘，不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)信號(hào)，正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作等。 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求： （ 1）、選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量減小停電范圍。 （ 2）、速動(dòng)性：是指保護(hù)快速切除故障的性能，故障切除的時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間 。 （ 3）、靈敏性：是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類(lèi)型如何，都能靈敏地正確地反南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 應(yīng)出來(lái)。 （ 4）、可靠性：是指發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，而在不該動(dòng)作時(shí)，它能可靠不動(dòng)。即不發(fā)生拒絕動(dòng)作也不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。 變壓器的保護(hù)配置 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 本次設(shè)計(jì)所采用的變壓器型號(hào)均分別為： SDL31500/110 、 SFSL31500/1SFL20210/1 SFL20210/110。對(duì)于這種大 型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨(dú)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，這是因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)通常采用三側(cè)電流差動(dòng)，其中高電壓側(cè)電流引自高壓熔斷器處的電流互感器，中低壓側(cè)電流分別引自變壓器中壓側(cè)電流互感器和低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為三組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為兩臺(tái)變壓器的主保護(hù)，其接線(xiàn)原理圖如 圖 所 示。正常情況下 , 239。I = 239。39。I 即： 1 1 1 2211 139。 39。39。 39。39。39。 nI I I n Tn nnI? ??? ? ?（變壓器變比） 所以這時(shí) Ir=0，實(shí)際上，由于電流繼電器接線(xiàn)方式，變壓器勵(lì)磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故 Ir 不等于 0 ，針對(duì)不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來(lái)減小。 盡管縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)有很多其它保護(hù)不具備的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)大型變壓器內(nèi) 產(chǎn)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線(xiàn)故障時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不能動(dòng)作，這時(shí)我們還需對(duì)變壓器裝設(shè)另外一個(gè)主保護(hù) —— 瓦斯保護(hù)。 李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計(jì)算 15 圖 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理示意圖 母線(xiàn)的保護(hù)配置 保護(hù)配置的原理 電力系統(tǒng)中的母線(xiàn)是具有公共電氣連接點(diǎn)，它起著匯總和分配電能的作用。所以發(fā)電廠和變電站中的母線(xiàn)是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成元件。 母線(xiàn)運(yùn)行是否安全可靠，將直接影響發(fā)電廠，變電站和用戶(hù)工作的可靠性，在樞紐變電所的母線(xiàn)上發(fā)生故障時(shí)，甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。 引起母線(xiàn)短路故障的主要原因有：由于空氣污潰，導(dǎo)致斷路器套管及母線(xiàn)絕緣子的閃絡(luò)；母線(xiàn)電壓和電流互感器的故障；運(yùn)行人員的誤操作，如帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)關(guān)、帶接地線(xiàn)合斷路器。 母線(xiàn)故障的類(lèi)型 ,主要是單相接地和相間短路故障。與輸電線(xiàn)路故障相比較，母線(xiàn)故障的幾率雖較小，但造成的后果卻十分嚴(yán)重。因此，必須采取措施來(lái)消除或減少母線(xiàn)故障所造成的后果。 由設(shè)計(jì)的已知條件可知 ,6kV 母線(xiàn)均是采用單母線(xiàn)接線(xiàn) ,對(duì)于單母線(xiàn)我們可以采用母線(xiàn)完全電流差動(dòng)保護(hù)。 母線(xiàn)完全差動(dòng)保護(hù)的原理接線(xiàn)圖如圖 所示 ,和其它元件的差動(dòng)保護(hù)一樣 ,也是按環(huán)流法的原理構(gòu)成。在母線(xiàn)的所有連接元件上必須裝設(shè)專(zhuān)用的電流互感器 ,而且這些電流互感器的變比和特性完全相同 ,并將所有電流互感器的二次繞組在母線(xiàn)側(cè)的端子互相連接 ,在外側(cè)的端南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 16 子也互相連接 ,差動(dòng)繼電器則接于兩連接線(xiàn)之間 ,差動(dòng)電流繼電器中流過(guò)的電流是所有電流互感器二次電流的相量和。這樣 ,在一次側(cè)電流總和為零時(shí) ,在理想的情況下 ,二次側(cè)電流的總和也為零。此圖為母線(xiàn)外部 K 點(diǎn)短路的電流分布圖 ,設(shè)電流流進(jìn)母線(xiàn)的方向?yàn)檎较颉D中線(xiàn)路 I,II接于系統(tǒng)電源 ,而線(xiàn)路 III 則接于負(fù)載。 （ 1）、在正常和外部故障時(shí) (K 點(diǎn) ),流入母線(xiàn)與流出母線(xiàn)的一次電流之和為零 ,即 ： 0I II IIII I I I? ? ?? ? ? ? ?? 而流入繼電器的電流為 :1 2 3 1g I I I I I ITAI I I I I I In? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ????? 因電流互感器變比 nTA 相同 ,在理想情況下流入差動(dòng)繼電器的電流為零 ,即 Ig=0 但實(shí)際上 ,由于電流互感器的勵(lì)磁特性不完全一致和誤差的存在 ,在正常運(yùn)行或外部故障時(shí) ,流入差動(dòng)繼電器的電流為不平衡電流 ,即 : g unbII??? 圖 母線(xiàn)完全電流差動(dòng)保護(hù)的原理接線(xiàn)圖 其中 Iunb是電流互感器特性不一致而產(chǎn)生的不平衡電流。 （ 2）、母線(xiàn)故障時(shí) ,所有有電源的線(xiàn)路 ,都 向故障