【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）--發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)。系部電力工程系專(zhuān)業(yè)發(fā)電廠(chǎng)及電力系統(tǒng)。姓名班級(jí)發(fā)電0602班。指導(dǎo)教師職稱(chēng)副教授。論文報(bào)告提交日期2021年6月1日。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展我國(guó)發(fā)電機(jī)變壓器單機(jī)容量不斷增大電力系統(tǒng)正。力系統(tǒng)中地位更顯重要為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行我們應(yīng)對(duì)電廠(chǎng)配置?？煽啃造`敏性選擇性和速動(dòng)性都很好的保護(hù)裝置為實(shí)現(xiàn)配置方案的優(yōu)化還應(yīng)充。本文系統(tǒng)的闡述了300MW汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)本文共分四篇第一。置要求第二篇對(duì)300MW發(fā)電機(jī)變壓器組故障異常運(yùn)行狀態(tài)及非電量的繼電保護(hù)。原理和相關(guān)原理的邏輯框圖進(jìn)行介紹第三篇對(duì)300MW發(fā)電機(jī)變壓器組的微機(jī)保。第二章發(fā)變組保護(hù)配置原則及要求3. 反映短路故障的后備保護(hù)16. 反映接地故障的保護(hù)23. 第三篇發(fā)變組微機(jī)保護(hù)組屏方案44. 第四篇發(fā)變組系統(tǒng)主接線(xiàn)及其保護(hù)配置說(shuō)明47. 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)校學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我系統(tǒng)的掌。保證發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行和防止其遭受破壞對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

　　

【正文】 列滅磁 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)有的用交流勵(lì)磁電源經(jīng)可控或不可控整流裝置組成對(duì)于這種勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)可以配置在直流側(cè)也可以配置在交流側(cè)當(dāng)由備用勵(lì)磁機(jī)時(shí)保護(hù)裝置配置在直流側(cè)可以在使用備用勵(lì)磁機(jī)時(shí)勵(lì)磁繞組不失去保護(hù)但此時(shí)需要裝設(shè)比較昂貴的 直流變換設(shè)備為了使勵(lì)磁繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)能兼作勵(lì)磁機(jī)整流裝置及其引出線(xiàn)的短路保護(hù)長(zhǎng)裝設(shè)在中性點(diǎn)側(cè)當(dāng)中性點(diǎn)沒(méi)有引出端子時(shí)則配置在勵(lì)磁機(jī)的機(jī)端此時(shí)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流要計(jì)及整流系數(shù)換算到交流側(cè) 第二節(jié) 過(guò)勵(lì)磁保護(hù) 由于發(fā)電機(jī)或變壓器發(fā)生過(guò)勵(lì)磁故障時(shí)并非每次都造成設(shè)備的明顯破壞往往容易被人忽視但是多次反復(fù)過(guò)勵(lì)磁將因過(guò)熱而使絕緣老化降低設(shè)備的使用壽命我國(guó)繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定 500KV 變壓器對(duì)頻率降低和電壓升高引起的鐵芯工作磁密過(guò)高和 300MW 及以上發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù) 基于 Uf 構(gòu)成的過(guò)勵(lì)磁保護(hù)原理電壓互感器將二次電壓 N 為電 壓變比送給中間電壓互感器 BVA 變比為 nv 則電容上的電壓為 令則有 由式可得 可見(jiàn)反映了 Uf 比值和磁通密度的大小關(guān)系 反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為 式中 t 保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 整定時(shí)間倍率 M 保護(hù)啟動(dòng)倍率 n 過(guò)勵(lì)磁倍數(shù) 保護(hù)過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)動(dòng)作值可取為 105～ 110即對(duì)應(yīng) t ∞的允許持續(xù)過(guò)勵(lì)磁倍數(shù) 第三節(jié) 失磁保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁通常是指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁異常下降或勵(lì)磁完全消失的故障勵(lì)磁異常下降指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的降低超過(guò)了靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的程度使發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞造成勵(lì)磁異常下降的原因通 常是由于主勵(lì)磁機(jī)故障誤操作的過(guò)量調(diào)整等完全勵(lì)磁消失就是發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁電源通常由于自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)誤跳閘勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整流裝置中自動(dòng)開(kāi)關(guān)誤跳閘勵(lì)磁繞組斷線(xiàn)或端口短路等原因引起 對(duì)于不允許失磁后繼續(xù)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘當(dāng)發(fā)電機(jī)允許失磁運(yùn)行時(shí)保護(hù)可動(dòng)作于信號(hào)并要求失磁保護(hù)與切換勵(lì)磁自動(dòng)減負(fù)荷等自動(dòng)控制相結(jié)合以取得發(fā)電機(jī)失磁后的最好處理效果 發(fā)電機(jī)失磁對(duì)發(fā)電機(jī)本身的影響主要有 1 由于發(fā)動(dòng)機(jī)失磁后出現(xiàn)轉(zhuǎn)差在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流差頻電流在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生損耗如果超出允許值將使轉(zhuǎn)子過(guò)熱特別是直接冷卻的高力率大型 機(jī)組其熱容量裕度相對(duì)降低轉(zhuǎn)子更容易過(guò)熱而轉(zhuǎn)子表層的差頻電流還可能使轉(zhuǎn)子本體槽楔護(hù)環(huán)的接觸面上發(fā)生嚴(yán)重的局部過(guò)熱甚至灼傷 2 失磁發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運(yùn)行之后發(fā)電機(jī)的等效電抗降低從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率失磁前帶的有功功率越大轉(zhuǎn)差就越大等效電抗就越小所吸收的無(wú)功功率就越大在重負(fù)荷下失磁后由于過(guò)電流將使發(fā)電機(jī)定子過(guò)熱3 對(duì)于直接冷卻高力率的大型汽輪發(fā)電機(jī)其平均異步轉(zhuǎn)矩的最大值較小慣性常數(shù)也相對(duì)降低轉(zhuǎn)子在縱軸和橫軸方面也呈較明顯的不對(duì)稱(chēng)由于這些原因 在重負(fù)荷下失磁后這種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩有功功率要發(fā)生劇烈的周期性擺動(dòng)將有很大甚至超過(guò) 額定值的電機(jī)轉(zhuǎn)矩周期性地作用到發(fā)電機(jī)的軸系上并通過(guò)定子傳遞到機(jī)座上此時(shí)轉(zhuǎn)差也作周期性變化其最大值可能達(dá)到 4～ 5 發(fā)電機(jī)周期性地嚴(yán)重超速這些情況都直接威脅著機(jī)組的安全 4 失磁運(yùn)行時(shí)定子端部漏磁增強(qiáng)將使端部的部件和邊段鐵芯過(guò)熱 第四節(jié) 失步保護(hù) 隨著電力系統(tǒng)容量不斷增加大型發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)的系統(tǒng)阻抗較小一旦發(fā)生系統(tǒng)非穩(wěn)定性振蕩其振蕩中心很容易進(jìn)入失步發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)部這將嚴(yán)重威脅失步的發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的安全運(yùn)行所以發(fā)電機(jī)組均加裝有失步保護(hù)并有多種不同類(lèi)型判據(jù)的失步保護(hù) 一．失步保護(hù)的基本原理 失步保護(hù)的基本原理 主要是通過(guò)測(cè)量阻抗的軌跡變化情況來(lái)檢測(cè)是否失步其主要指標(biāo)有三點(diǎn)一是測(cè)量阻抗軌跡為自左向右或自右向左依次穿越整定阻抗區(qū)域穿越一次則記錄為滑極次數(shù)加一二是每穿越一個(gè)區(qū)域都大于一定延時(shí)以區(qū)別于故障以及區(qū)分失步振蕩和穩(wěn)定振蕩三是滑極次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)則動(dòng)作出口 失步保護(hù)要求在短路故障系統(tǒng)振蕩電壓回路斷線(xiàn)等情況下保護(hù)不誤動(dòng)作RCS985A 保護(hù)裝置它具有以下幾大特點(diǎn) 1 雙 CPU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) RCS985A 保護(hù)裝置包含兩個(gè)獨(dú)立的 CPU 系統(tǒng)低通 AD 采樣保護(hù)計(jì)算邏輯輸出完全獨(dú)立 CPU2 系統(tǒng)作用于啟動(dòng)繼電器 CPU1 系 統(tǒng)作用于跳閘矩陣 任一 CPU 板故障裝置閉鎖并報(bào)警杜絕硬件故障引起的誤動(dòng) 2 獨(dú)立的起動(dòng)元件 管理板中設(shè)置了獨(dú)立的總起動(dòng)元件動(dòng)作后開(kāi)放保護(hù)裝置的出口繼電器正電源同時(shí)針對(duì)不同的保護(hù)采用不同的起動(dòng)元件 CPU 板各保護(hù)動(dòng)作元件只有在其相應(yīng)的起動(dòng)元件動(dòng)作后同時(shí)管理板對(duì)應(yīng)的起動(dòng)元件動(dòng)作后才能跳閘出口正常情況下保護(hù)裝置任一元件損壞均不會(huì)引起裝置誤出口 3 高速采樣及并行計(jì)算 裝置采樣率為每周 24 點(diǎn)且在每個(gè)采樣間隔內(nèi)對(duì)所有繼電器包括主保護(hù)后備保護(hù)異常運(yùn)行保護(hù)進(jìn)行并行實(shí)時(shí)計(jì)算使得裝置具有很高的可靠性及動(dòng)作速度 4 主后一體化方 案 TATV 只接入一次不需串接或并接大大減少 TA 斷線(xiàn) TV 斷線(xiàn)的可能性保護(hù)裝置信息共享任何故障裝置可錄下一個(gè)發(fā)變組單元的全部波形量 第二節(jié) 300MW 汽輪發(fā)電機(jī)－變壓器組保護(hù)動(dòng)作行為表 根據(jù)各保護(hù)裝置動(dòng)作后所控制的對(duì)象依保護(hù)裝置的性質(zhì)選擇性要求和故障處理方式的不同而不同對(duì)于發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組通常有以下幾種處理方式 1 全停停汽機(jī)停鍋爐斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器滅磁斷開(kāi)高壓廠(chǎng)用變壓器低壓側(cè)斷路器使機(jī)爐及其輔機(jī)停止工作 2 解列滅磁斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器滅磁斷開(kāi)高壓廠(chǎng)用變壓器低壓側(cè)斷路器 3 解列斷開(kāi)高壓側(cè)斷路器 4 減出力減少 原動(dòng)機(jī)的輸出功率 5 發(fā)信號(hào)發(fā)出聲光信號(hào)或光信號(hào) 6 母線(xiàn)解列對(duì)雙母線(xiàn)系統(tǒng)斷開(kāi)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器縮小故障波及范圍 7 程序跳閘首先關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門(mén)由程序跳閘逆功率除關(guān)閉主汽門(mén)外其余出口與全停出口相同 8 廠(chǎng)用分支跳閘分別作用使廠(chǎng)用 A 分支或 B 分支跳閘 第四篇 發(fā)變組系統(tǒng)接線(xiàn)及其保護(hù)配置圖 一．主接線(xiàn)說(shuō)明 該發(fā)－變組采用單元接線(xiàn)發(fā)電機(jī)出口側(cè)沒(méi)有裝設(shè)斷路器發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)TV6 接地 主變壓器高壓側(cè)接入 220KV系統(tǒng) 220KV側(cè)采用雙母線(xiàn)雙分段接線(xiàn)主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)放電間隙接地 高壓廠(chǎng)用工作變壓器采用低壓分裂繞組變 壓器其高壓側(cè)從發(fā)電機(jī)出口出引接兩個(gè)低壓繞組分別接到 6KV 高壓廠(chǎng)工作母線(xiàn)的 AB 段上 二電流互感器和電壓互感器的配置 1 電流互感器的配置 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)裝設(shè)了 3組電流互感器 TA1～ TA3定子繞組兩中性點(diǎn)上裝設(shè)了零序電流互感器 TA01機(jī)端裝設(shè)了 3組電流互感器 TA4～ TA6勵(lì)磁機(jī)兩側(cè)各裝設(shè)了一組電流互感器 TA31～ TA32 主變壓器高壓側(cè)并裝設(shè)了 3 組電流互感器 TA7～ TA9 主變壓器中性點(diǎn)側(cè)共裝設(shè)了 2 組零序電流互感器 TA14TA15 高壓廠(chǎng)用工作變壓器高壓側(cè)裝設(shè)了 2 組電流互感器 TA10TA11 低壓側(cè)兩分支各裝設(shè)了 2 組電流互感器 A 段 TA12TA13B 段 TA14TA15 2 電壓互感器的配置 發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)了 2 組電壓互感器 TV1TV2 保護(hù)所需的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)電壓從 TV6取得主變壓器高壓側(cè)從 220KV母線(xiàn)電壓互感器 TV3取得高壓廠(chǎng)用變壓器低壓側(cè)電壓從 6KV 高壓廠(chǎng)用工作母線(xiàn) AB 段上裝設(shè)的電壓互感器 TV4TV5 取得 結(jié)束語(yǔ) 在 2021 年 4 月 13 日至 5 月 27 日的畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)大量發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)資料的查找和學(xué)習(xí)中讓我學(xué)到了很多東西 在此期間通過(guò)學(xué)校圖書(shū)館借書(shū)上網(wǎng)搜集資料同學(xué)之間的交流以及老師的幫助下獲取了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料 在接下來(lái)的資料整理過(guò)程中對(duì)于發(fā)變組保護(hù)的原理定值整定保護(hù)邏輯框圖的研究是一項(xiàng)嚴(yán)肅而又艱巨的任務(wù)在此過(guò)程使我們大家自學(xué)的能力自我研究的能力都有所提高讓我將三年來(lái)所學(xué)過(guò)的東西進(jìn)行了一次全面的復(fù)習(xí)并且學(xué)習(xí)到一些新的知識(shí)另外在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中楊曉敏老師對(duì)我們大家給予了大力的幫助在老師的指點(diǎn)之下我們做此次畢業(yè)設(shè)計(jì)順利了許多于老師的溝通和交流中使我們注意到畢業(yè)設(shè)計(jì)所存在的缺陷而且還學(xué)習(xí)到許多新的知識(shí)和分析解決問(wèn)題的方法在此表示衷心的感謝 眾所周知發(fā)變組保護(hù)是一個(gè)龐大的保護(hù)系統(tǒng)需要考慮到太多的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)來(lái)設(shè)置保護(hù) 包括本體和輔助設(shè)備在有限的時(shí)間里我力求做到最好盡自己最大努力把保護(hù)設(shè)計(jì)的更全面合理當(dāng)然由于能力有限和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足本設(shè)計(jì)肯定還有許多不足之處希望老師給予批評(píng)指正 參考文獻(xiàn) 電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用∕王維儉 編著中國(guó)電力出版社 1996 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第二版∕許建安 編著 中國(guó)水利水電出版社 2021 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算∕許建安王鳳華編著中國(guó)水利水電出版社 2021 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用∕楊曉敏 主編中國(guó)電力出版社 2021 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)原理接線(xiàn)示意圖 G ● ● ● ● 不完全縱差動(dòng)保 護(hù)原理接線(xiàn)圖 a 中性點(diǎn)側(cè)引出 6 個(gè)端子 b 中性點(diǎn)側(cè)引出 4 個(gè)端子 TA1 TA1 TA2 TA2 to TV 斷線(xiàn) U 相差動(dòng) V 相差動(dòng) W 相差動(dòng) 二相或三相差動(dòng)元件動(dòng)作 U 相差動(dòng) V 相差動(dòng) W 相差動(dòng) 只一相差動(dòng)元件動(dòng)作 U2 ≥ 1 TA 斷線(xiàn) 跳閘出口 保護(hù) 裝置 a b 保護(hù) 裝置 變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線(xiàn)圖 a 變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)電流分布 b 變壓器內(nèi)部故障時(shí)電流分布 U V W 橫差 TA 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA U V W 橫差 TA 縱差 TA 縱差 TA 縱差 TA 機(jī)殼 機(jī)殼 2 單元件式橫聯(lián)差保護(hù)原理接線(xiàn)圖 1三次諧波濾過(guò)器 2－帶有延時(shí)的保護(hù)裝置 sag 負(fù)序功率閉鎖的零序電壓匝間保護(hù)原理方框圖 l－三次諧波濾過(guò)器 2－斷線(xiàn)閉鎖保護(hù) 3－跳閘出口 勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)軟連接片 勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)硬連接片 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地 ＆ ＆ t t 保 護(hù)動(dòng) 作 機(jī)端 TV 三相斷線(xiàn) 低電壓起動(dòng)元件投入 低電壓起動(dòng)元件動(dòng)作 記憶功能投入 相電流過(guò)電流元件動(dòng)作 負(fù)序過(guò)電流元件動(dòng)作 后備保護(hù)硬連接片投入 ＆ 》 ＆ ＆ 》 1 ＆ ＆ ＆ 復(fù)合過(guò)流軟連接投入 BC 相間阻抗判據(jù)動(dòng)作 CA 相間阻抗判據(jù)動(dòng)作 相電流突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作 負(fù)序電流突變量啟動(dòng)元件動(dòng)作 后備保護(hù)應(yīng)連接片投入 阻抗保護(hù)軟連接片投入 機(jī)端 TV 斷線(xiàn) ≥ 1 保護(hù)Ⅱ段動(dòng)作 t1 t2 保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作 AB 相間阻抗判據(jù)動(dòng)作 極端 TV 中性點(diǎn) TV 信號(hào) 信號(hào)或跳閘 II 3I0 I 3I0 t1 t2 t3 t4 跳 QF 跳各側(cè) 斷路器 1QF1 1QF 電壓 形成 U I 測(cè) 量 閉 鎖 t1 t2 信號(hào) 信號(hào) 信號(hào) 信號(hào) 跳閘 跳閘信號(hào) 逆功率信號(hào)