【導讀】第1章主接線的設計·············································3. 1．1發(fā)電機臺數和參數的確定··································3. 1．3廠用電的設計的確定·····································4. 第2章短路電流計算點的確定和短路計算結果······················9. 2．3短路電流計算結果·······································16. 第3章主要電氣設備的配置和選擇··························&#1

　　

【正文】 差異。 1） 故障類型及危害 發(fā)電機結構主要由轉子與定子兩大部分組成，因而發(fā)電機故障包括定子與轉子故障。其故電力工程系畢業(yè)設計（論文） 27 障類型有： 定子繞組相間短路 定子繞組匝間短路 定子繞組單相短路 轉子繞組一點接地或兩點接地 轉子勵磁回路勵磁電流 急劇下降或消失 發(fā)電機故障將對發(fā)電機本身與系統都有相當大的危害：定子繞組相間短路會破壞絕緣，燒壞鐵心，以致毀壞機組：定子繞組匝間短路會破壞縱絕緣，進而發(fā)展為單相接地或相間短路；定子繞組單相接地時，接地點的電流將使鐵心局部熔化，給檢修工作帶來很大的困難；轉子回路一點接地雖然對發(fā)電機沒有直接危害，但如果不及時處理，再發(fā)生另外一點接地就造成兩點接地，對于水輪發(fā)電機和同步調相機，危害更大；發(fā)電機低勵磁或失磁時，發(fā)電機要從系統吸取大量的無功功率，引起定子過電流，同時發(fā)電機可能失去同步而進入異步運行，若系統無功儲備不足 ，將引起電壓下降，嚴重時會危及系統的穩(wěn)定運行。 2） 異常工況狀態(tài) 異常工況狀態(tài)主要分為以下幾種： a) 由于外部短路引起的定子繞組過電流。 b) 由于負荷等超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；過電流與過負荷造成定子溫度升高，絕緣加速老化，機組壽命縮短。 c) 由于外部不對稱短路或不對稱負荷而引起的發(fā)電機負序過電流和過負荷；在轉子中感應出 100Hz 的倍頻電流，可使轉子局部灼傷或使護環(huán)受熱松脫，而導致發(fā)電機重大事故。此外，引起發(fā)電機的 100Hz 的振動。 d) 由于突然甩負荷引起的定子繞組過電壓；調速系統慣性較大的發(fā)電機，在突然甩負荷 時，可能出現過電壓，造成發(fā)電機繞組絕緣擊穿。 e) 由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷； f) 由于汽輪機主汽門突然關閉而引起的發(fā)電機逆功率；當機爐保護動作或調速控制回路故障以及某些認為因素造成發(fā)電機轉為電動機運行時，發(fā)電機將從系統吸收有功功率，即逆功率。 5． 2 發(fā)電機保護類型 針對上述故障類型及不正常運行狀態(tài)，發(fā)電機應裝設以下繼電保護裝置： 對于 1MW以上發(fā)電機的定子繞組及其引出線的相間短路，應裝設縱聯差動保護簡稱電力工程系畢業(yè)設計（論文） 28 縱差保護。 對于直接連于母線的發(fā)電機定子繞組單相接地故障，當發(fā)電機電壓網絡的階段電容電流大于或等于 5A 時（不考慮消弧線圈的補償作用），應裝設動作于跳閘的零序電流保護；當接地電容電流小于 5A時，則裝設作用于信號的接地保護。 對于發(fā)電機 — 變壓器組，一般在發(fā)電機電壓側裝設作用于信號的接地保護；當發(fā)電機電壓側接地電容電流大于 5A時，應該裝設消弧線圈。 容量在 100MW 及以上的發(fā)電機，應裝設保護區(qū)為 100%的定子接地保護。 對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當繞組接成星形且沒相中有引出的并聯支路時，應裝設單繼電器式的橫聯差動保護簡稱橫差保護。 對于發(fā)電機外部短路引起的過電流，可采用下列保護方式： a、 負序過電 流及單相式低電壓啟動過電流保護，一般用于 50MW 及以上的發(fā)電機。 b、 負荷電壓（負序電壓及線電壓）啟動的過電流保護。 c、 過電流保護，用于 1MW 以下的小發(fā)電機。 對于由不對稱負荷或外部不對稱短路而引起的負序過電流，一般在 50MW 及以上的發(fā)電機上裝設負序電流保護。 對于由對稱負荷引起的發(fā)電機定子繞組過電流，應裝設接于一相電流的過負荷保護。 對于水輪發(fā)電機定子繞組過電壓，應裝設帶延時的過電壓保護。 對于發(fā)電機勵磁回路的接地故障，應采用以下保護措施： a、 水輪發(fā)電機一般裝設一點接地保護，小容量機組可采用定期絕緣檢測裝置。 b、 對 汽輪發(fā)電機勵磁回路的一點接地，一般采用定期檢測裝置；對大容量機組則可以裝設一點接地保護；對兩點接地故障，應裝設兩點接地保護，在勵磁回路發(fā)生一點接地后投入。 對于發(fā)電機勵磁消失的故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，應在自動滅磁開關斷開時聯鎖斷開發(fā)電機的斷路器；對采用半導體勵磁以及 100MW及其以上用同軸直流勵磁機的發(fā)電機，應增設直接反映發(fā)電機失磁時電氣參數變化的專用失磁保護。 對于轉子回路的過負荷，在 100MW及以上并采用半導體勵磁系統的發(fā)電機上應裝設轉子過負荷保護。 1對于汽輪發(fā)電機主汽門突然關閉，為 防止汽輪機遭到損壞，對大容量的發(fā)電機組可考慮裝設逆功率保護。 1其他的異常工況保護。 電力工程系畢業(yè)設計（論文） 29 如當電力系統振蕩影響機組安全運行時，在 300MW 及以上機組上宜裝設失步保護；當汽輪機低頻運行造成機械振動，葉片損傷對汽輪機危害極大時，可裝設低頻保護；當水內冷發(fā)電機斷水、漏水時，可裝設斷水或漏水保護；防止輸出斷路器斷口閃絡而裝設斷路器斷口閃絡保護等。 為了快速消除發(fā)電機內部的故障，在保護動作于發(fā)電機斷路器跳閘的同時，還必須動作于自動滅磁開關，斷開發(fā)電機勵磁回路，以使轉子回路電流不會在定子繞組中再感應電動勢，繼續(xù)供給短路 電流。 同步發(fā)電機的縱聯差動保護 對于 100MW 及以上的大容量發(fā)電機，我國目前均推薦采用有制動特性的差動繼電器， 即利用外部故障時的穿越電流實現制動，這樣既能保證發(fā)生區(qū)外故障時可靠地避開最大不平衡電流的影響，又能達到提高區(qū)內故障時的靈敏性這一目的。 同步發(fā)電機定子繞組匝間短路保護 發(fā)電機定子匝間短路保護可以有多種方案，應根據發(fā)電廠一次設備接線情況進行選擇。 橫聯差動保護（簡稱橫差保護） 發(fā)電機橫差保護，是發(fā)電機定子繞組匝間短路（同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路）、線棒開焊的主保護，也能保護定子繞組相 間短路。 反映轉子回路 2 次諧波電流的匝間短路保護 縱向零序電壓式匝間保護 發(fā)電機縱向零序電壓式匝間保護，是發(fā)電機同相分支匝間短路及同相不同分支之間匝間短路的主保護。 發(fā)電機的單相接地保護 根據安全要求，發(fā)電機的外殼都是接地的，因此，定子繞組因絕緣破壞而引起的單相接地故障比較普遍。當接地電流比較大，能在故障點引起電弧時，將使繞組的絕緣和定子鐵心燒壞，并且也容易發(fā)展成相間短路，造成更大的危害。我國規(guī)定，當接地電容電流等于或大于 5A 時，應裝設動作于跳閘的接地保護；當接地電流小于 5A時，一般裝設作用于信號的接地保 護。 過去認為發(fā)電機為全絕緣的設備，在正常運行中中性點電壓低，不容易發(fā)生接地故障，即使發(fā)生，由于接地電流較小，不會對鐵心造成故障。因此，允許單相接地保護在中性點附近一定的死去。但隨著單機容量的增大，特別是大型水內冷機組，要求在保護區(qū)內任何一點發(fā)生故障時均能反應。 電力工程系畢業(yè)設計（論文） 30 利用基波零序電壓構成的定子接地保護（可用于發(fā)電機 — 變壓器組） 目前， 100%定子接地保護裝置一般由兩部分組成：第一部分是基波零序電壓保護，如上所述它能保護定子繞組的 85%以上，第二部分保護則用來消除基波零序電壓保護不能保護的死區(qū)。為提高可靠性，兩部 分的保護區(qū)應相互重疊。 利用基波零序電壓和 3 次諧波電壓構成的 100%定子接地保護 同步發(fā)電機的負序電流保護和過負荷保護 當電力系統中發(fā)生不對稱短路或在正常運行情況下三相負荷不平衡時，在發(fā)電機定子繞組中將出現負序電流。此電流在發(fā)電機空氣隙中建立的負序旋轉磁場相對于轉子為兩倍的同步轉速，因此將在轉子繞組、阻尼繞組以及轉子鐵心等部件上感應出 100Hz 的倍頻電流，該電流使得轉子上電流密度很大的某些部位（如轉子端部、護環(huán)內表面等），可能出現局部的灼傷，甚至可能使護環(huán)受熱松脫，從而導致發(fā)電機的重大事故。此外，負序氣隙旋 轉磁場與轉子電流之間，以及正序氣隙旋轉磁場與定子負序電流之間所產生的 100Hz 交變電磁轉矩，將同時作用在轉子大軸和定子機座上，從而引起 100Hz 的振動。 定子不對稱過負荷保護 勵磁回路接地保護同步發(fā)電機失磁保護 。 5． 2 發(fā) 變壓器 保護類型 1）、瓦斯保護 2）、縱差保護 3）、電流速斷保護 4）、過電流保護 5）、零序電流保護 6）、過負荷保護 電力工程系畢業(yè)設計（論文） 31 附錄一 所選設備一覽表 發(fā)電機 2臺： 型號 額定 電壓 額定 電流 功率 因數 定子 接線 負序電抗（ %） 零序電抗（ %） 同步電抗（ %） 次暫 態(tài)電抗（ %） QFSN3002 18kV 11320A 2y 主變壓器 2臺： 型號 額定容量（ kVA） 額定高壓 （ kV） 額定低壓（ kV） 連接組別 阻抗電壓 (%) SFP7360000/220 360000 242 ? 2 % 18 YN,d11 起備變： 型號 容量（ kVA） 高壓 （ kV） 低壓 （ kV） 全穿越電抗（ %） 半穿越電抗（ %） 連接組別 SFPFZ40000/220 40000/2 20210 220? 8% 0 25 YN， d11，d11 220kV斷路器： 電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 額定開斷電流（ kA） 極限過電流峰值（ kA） 熱穩(wěn)定電流（ kA） 220kV LW12220 220kV 1000A 40 100 46(4s) 6kV開關柜： KYN310/13 名稱 參數 名稱 參數 額定電壓（ kV） 6 熱穩(wěn)定電流（ kA） （ 4s） 最高工作電壓（ kV） 額定電流（ A） 2021 額定開斷電流峰值（ kA） 80 母線系統 單母線 額定動穩(wěn)定電流（ kA） 80 操動機構 電磁型 /彈簧 隔離開關： 電壓等級 型號 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流（ kA） 熱穩(wěn)定電流（ kA） 220kV GW4220D/200 220kV 1000A 104 46(4s) 電力工程系畢業(yè)設計（論文） 32 6kV GN210/2021 6kV 2021A 85 51(5s) 電壓互感器： 位置 型號 額定電壓（ kV） 準確級 一次 二次 輔助線圈 220kV母線出線 YDR220 3/220 3/ 220kV母線 JCC5220 3/220 3/ 發(fā)電機出口 JSJW15 20 6kV母線 JSJB6 6 6kV JDZJ6 3/6 3/ 電流互感器 ： 電壓等級（ kV） 型號 額定電流比 /A 準確度 二次負荷 /Ω 熱穩(wěn)定倍數（ 1s） 動穩(wěn)定倍數 18 LMZ120 12021/5 220 LR1220 1200/5 60 60 6 LAJ10 2021/5 50 90 6kV母線：鋁絞線 型號： LJ625 載流量： 220kV母線：鋁錳合金 型號： 90100?? 載流量： 70℃ 80℃ ： 發(fā)電機端 主母線： 母 線類別 絕緣水平（ kV） 額定電流（ A） 外型尺寸（ mm） A? S H 主母線 24 12021 950 1300 730? 廠用分支母線 24 3000 600 850 515? 避雷器： 位置 型號 額定電壓有效值 系統電壓 220kV母線 Y10W1228/565 228kV 220kV 6kV母線 18kV發(fā)電機機端 BFYZ41300 41kV 20kV 主變壓器中性點 Y1W146/320 146kV 220kV 熔斷器： 位置 型號 額定電流 額定電壓 6kV電壓互感器 RN16/2 2A 6kV 18kV電壓互感器 RN220/ 20 kV 電力工程系畢業(yè)設計（論文） 33