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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文-發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì)(參考版)

2025-06-07 21:06本頁面
  

【正文】 反時(shí)限負(fù)序。定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)動作與信號,反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)動作于跳閘。Ⅱ段動作電流按躲過發(fā)電機(jī)長期允許的負(fù)序電流,一般取, g nII? ? ,經(jīng) 5~ 10s 延時(shí)后動作于信號。 對于中小型的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表層的負(fù)序過負(fù)荷保護(hù),通常采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)。為防止 以上事故的發(fā)生,發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子表層負(fù)序過負(fù)荷保護(hù),即反時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)。 三.轉(zhuǎn)子表層的過負(fù)荷保護(hù) 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 33 當(dāng)發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷不對稱或系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時(shí),定子繞組中的負(fù)序電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,該磁場旋轉(zhuǎn)的方向與轉(zhuǎn)子運(yùn)動方向相反,以兩倍同步速度切割轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出 100HZ 交變電流,該電流使轉(zhuǎn)子本體、端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面等處因電流密度過大而過熱灼傷,甚至引起護(hù)環(huán)松脫導(dǎo)致發(fā)生重大事故。 定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)的動作電流,按發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行最大勵磁電流下能可靠返回的 條件整定計(jì)算公式與定子繞組過負(fù)荷保護(hù)計(jì)算公式相同。 二.轉(zhuǎn)子繞組的過負(fù)荷保護(hù) 轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護(hù)的配置與整定原則和定子繞組過負(fù)荷保護(hù)相似。 對于直接冷卻的大中型發(fā)電機(jī),定子繞組的過負(fù)荷保護(hù),由定時(shí)限電流保護(hù)和反時(shí)限電流保護(hù)兩部分組成。 一.定子繞組的過負(fù)荷保護(hù) 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 32 對于非直吹冷卻方式的中小型發(fā)電機(jī)定子繞組的過負(fù)荷保護(hù),采用單相式定時(shí)限電流保護(hù),經(jīng)延時(shí)動作與信號。對于發(fā)電機(jī),由于定子和轉(zhuǎn)子的材料利用率很高,其熱容量和銅損的比值較小因而熱容量常數(shù)也較小。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行的變壓器以無時(shí)限的間隙零序過電流跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器;若放電間隙零序過電流保護(hù)未動作,則以帶時(shí)限的零序過電壓保護(hù)跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器或高壓側(cè)斷路器;中性點(diǎn)直接接地變壓器仍以較短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器,以較長時(shí)限跳開直接接地變壓器高壓側(cè)斷路器。解列后若故障仍存在,對于中性點(diǎn)不接地變壓器可由零序過電壓經(jīng)一動作時(shí)限先跳閘切除故障;對于中性點(diǎn)接地變壓器,由于仍有零序電流而閉鎖零序過電壓保護(hù),只能以零序過電流保護(hù)的長動作時(shí)限跳閘,最終切除故障。這樣保證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),中 性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器以零序過電流保護(hù)的短時(shí)限跳開母線聯(lián)絡(luò)斷路器,使兩臺變壓器分發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 31 列運(yùn)行。兩段式零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式,零序電流閉鎖的零序電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。 壓器 由于分級絕緣變壓器中性點(diǎn)處繞組的絕緣水平最低,所以,對于此類變壓器接地保護(hù)動作行為的要求是,保護(hù)動作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器,后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器。零序過電壓保護(hù)的動作電壓整定值按躲過系統(tǒng)失去中性點(diǎn)且發(fā)生單相接地故障時(shí)所接 TV 二次繞組可能出現(xiàn)的最低電壓整定時(shí),一般取 180V。 對于中性點(diǎn)可能接地也可能不接地運(yùn)行的全絕緣變壓器,當(dāng)有數(shù)臺并列運(yùn)行時(shí),要求其接地保護(hù)的動作行為是,保護(hù)動作后應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變 壓器,后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)通常采用兩段式零序過電流保護(hù),而中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式時(shí)的接地保護(hù)通常采用零序過電壓保護(hù)。其中, 3 1,maxt t t? ?? , 43t t t? ?? 。變壓器零序電流Ⅰ段保護(hù) 的動作電流和動作時(shí)限,分別與相鄰線路零序過電流保護(hù)第Ⅰ段或第Ⅱ段的動作電流及動作時(shí)限配合進(jìn)行整定;其中10t t t? ?? , 21t t t? ?? 。保護(hù)每段動作后,都以較短時(shí)限跳開母聯(lián)絡(luò)斷路器或三繞組變壓器中壓側(cè)由源斷路器,以減小故障范圍;以較長時(shí)限跳開高壓側(cè)斷路器。電力變壓器的接地保護(hù)通常由主變壓器零序電壓 03U 元件、主變壓器零序電流 03I 元件、主變壓器間隙零序電流 03I 元件及時(shí)間元件構(gòu)成,根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的接地方式進(jìn)行選擇配置。 ( 1)三次諧波電壓保護(hù): 設(shè)正常運(yùn)行時(shí),三次諧波電壓比值為 3K (實(shí)測最大值),則取3 , 3( )se tKK?? ( 2)基波零序電壓保護(hù) 0 0.3 3 3.3 / setS N setUUU U K? ?發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 28 該保護(hù)的動作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)側(cè)但想電壓互感器或機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組的最大不平衡電壓整定,即: ,0 ,m a xop rel nu bU K U? 式中 ,0opU —— 基波零序電壓保護(hù)整定值 relK —— 可靠系數(shù),取 ~ ,maxnubU —— 實(shí)測基波不平衡電壓 當(dāng) ,0opU ﹤ 10V時(shí),應(yīng)校驗(yàn)高壓系統(tǒng)接地短路時(shí)傳遞到機(jī)端的基波零序電壓,以避免保護(hù)誤動作。 零序電壓判據(jù)和三次諧波判據(jù)各有獨(dú)立的出口回路,以滿需不同配置的要求。無論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無消弧線圈,正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓 3SU 比中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓 3NU ;而在距中性點(diǎn) 50%范圍內(nèi)接地時(shí), 33SNUU? 。 三.基波零序電壓和三次諧波電壓構(gòu)成的 100%定子接地保護(hù) 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 27 基波零序電壓和三次諧波構(gòu)成的 100%定子接地保護(hù)由兩部分組成:一部分是極薄電壓保護(hù),另一部分是三次諧波電壓保護(hù),即基波零序電壓保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī) 85%~ 95%的定子繞組單相接地,由三次諧波電壓保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近定子繞組的單相接地。這對于大、中型發(fā)電機(jī)是布允許的。顯然,保護(hù)在中性點(diǎn) 附近有 5%~ 10%的死區(qū)。發(fā)電機(jī)機(jī)端也產(chǎn)生零序電壓,為了保證保護(hù)動作的選擇性,保護(hù)裝置的整定值應(yīng)避開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓(包括三次諧波電壓),以及變壓器高壓側(cè)接地時(shí)在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生的零序電壓。 由于正常運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)相電壓中含有三次諧波,因此,在機(jī)端電壓互感器開口三角形繞組一側(cè)也有三次諧波電壓輸出。發(fā)電 機(jī)機(jī)端接地時(shí) 3 3 3 0NSU E U? ??? ?;當(dāng) ? = 時(shí) 33SNUU? 二.反應(yīng)基波零序電壓的定子接地保護(hù) 根據(jù)發(fā)電機(jī)單相接地時(shí)定子回路出現(xiàn)零序電壓,且零序電壓的大小與接地點(diǎn)的位置有關(guān)的特點(diǎn) ,利用機(jī)端電壓互感器開口三角繞組的輸出電壓構(gòu)成了反應(yīng)基波零序電壓的零序電壓的定子接地保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生金屬性單相接地時(shí),不論發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)有無消弧線圈恒有331SNUU ??? ? 。因此,發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)機(jī)端三次諧波電壓總是小于中性點(diǎn)側(cè)的三次諧波電壓。極限情況,當(dāng)發(fā)電機(jī)出線端開路(即 0C?? )時(shí), 33SNUU? 。根據(jù)大量實(shí)測資料表明每臺發(fā)電機(jī)的相電動勢中約有 2%~ 10%的三次諧波分量。任何一臺發(fā)電機(jī)的相電動勢中都含有諧波分量,在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)時(shí)利用發(fā)電機(jī)繞組的分布和短節(jié)距來消除 5次、 7 次諧波,以消除對電壓波形的影響。當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在中性點(diǎn) ? 處時(shí),發(fā)電機(jī)零序電壓的大小等于故障前想電動勢的 ? 倍。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端 U相發(fā)生金屬性接地故障時(shí), U相對地電壓 . 0UU? ? ,其他兩相對地電壓升高 3 倍,顯然當(dāng)發(fā)電機(jī)一相金屬性接地時(shí),極端零序電壓的大小等于發(fā)電機(jī)故障前的相電壓。根據(jù)規(guī)程規(guī)定,當(dāng)發(fā)電機(jī)的接地電容電流等于或大于其安全電流時(shí),應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的接地保護(hù);當(dāng)接地電流小于安全電流時(shí),一般裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)。發(fā)電機(jī)額定電壓越高,其安全電流越小,反之亦然。當(dāng)接地電流較大在故障點(diǎn)引起電弧時(shí),將破壞定子繞組的絕緣及燒壞鐵心,嚴(yán)重時(shí)燒傷發(fā)電機(jī)。 第二節(jié) 定子接地保護(hù) 根據(jù)安全要求,發(fā)電機(jī)的 外殼都是接地的。 : 保護(hù)的接地電阻整定值取決于正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子回路的絕緣水平。 當(dāng)設(shè) S1 閉合, S2 斷開時(shí),在 1R 上測得電壓 1U ;當(dāng) S2 閉合, S1斷開時(shí),在 1R 上測得電壓 2U 。 amp。 amp。因此,有關(guān)規(guī)程要求發(fā)電機(jī)必須裝有轉(zhuǎn)子回路一點(diǎn)接地保護(hù),動作于信號;裝設(shè)轉(zhuǎn)子回路兩點(diǎn)接地保護(hù),動作于跳閘。 阻抗保護(hù)邏輯框圖 第三章 反映接地故障的保護(hù) 第一節(jié) 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù) 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子回路對地之間有一定的絕緣電容和分布電阻。 TV斷線檢測元件的作用是防止 TV斷線時(shí),變壓器阻抗保護(hù)誤動作。 阻抗元件時(shí)變壓器阻抗保護(hù)的測量元件,用于測量相間短路阻抗發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 23 值,構(gòu)成變壓器相間短路的后備保護(hù)。 起動元件由由相電流差突變量起動元件和負(fù)序電流起動元件兩部分組成,相電流差突變量起動反應(yīng)對稱短路故障,負(fù)序電流起動元件反應(yīng)不對稱短路故障。 變壓器阻抗保護(hù)通常作為 330KV及以上大型變壓器相間短 路的后備保護(hù),由起動元件、相間阻抗測量元件、時(shí)間元件、 TV斷線檢測元件等組成。保護(hù)動作與跳閘,同時(shí)要求能起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序過負(fù)荷的作用,并且發(fā)出過負(fù)荷信號。與此同時(shí) ,負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間,正序旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的 100HZ脈動電磁轉(zhuǎn)矩,將同時(shí)作用在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上,引起發(fā)電機(jī)組的機(jī)械振動。 (3).對單相式低壓起動的過流保護(hù) 單相式低壓起動的過流保護(hù)的過電流保護(hù)整定原則同上 (4).對對稱過負(fù)荷保護(hù) 對稱過負(fù)荷保護(hù)延時(shí)動作與信號,為了防止外部短路時(shí)保護(hù)裝置誤動作,其動作時(shí)限應(yīng)比后備保護(hù)的動作時(shí)限大一個時(shí)限階段,動作電流按下式整定: ,2 ,kDZ op lfKIIK? 式中 kK —— 可靠系數(shù),取 fK —— 返回系數(shù),取 ,oplI —— 發(fā)電機(jī)額定電流 四.反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù) 發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 22 在電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障或非全相運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)出現(xiàn)負(fù)序電流,在定子氣隙中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場具有兩倍同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出 100HZ的電流。 ( 1) .對反應(yīng)負(fù)序過負(fù)荷的靈敏元件 動作電流應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)在最大可能過負(fù)荷情況下,計(jì)及系統(tǒng)頻率可能降低和負(fù)序電流濾過器的誤差等原因而引起的不平衡電流,動作電流可取為: , 2 , Z op lII? 式中 ,oplI —— 發(fā)電機(jī)額定電流 負(fù)序或負(fù)荷的動作時(shí)限應(yīng)大于后備保護(hù)的最大時(shí)限,一般取 5~9s。由于三相對稱短路不存在負(fù)序電流分量,因此負(fù)序過電流保護(hù)不能反應(yīng)三相短路故障,還需要裝設(shè)另外一個單相式的低電壓起動過電流保護(hù),用于反應(yīng)三相短路故障。 兩段式定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)裝置由作為不對稱短路起動元件的兩個負(fù)序電流繼電器、作為對稱短路起動元件的低電壓繼電器、電流互感器等組成。 考慮到發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)由于負(fù)荷不對稱而在定子繞組中有負(fù)發(fā)電機(jī) — 變壓器組保護(hù)設(shè)計(jì) 20 序電流產(chǎn)生,發(fā)電機(jī)在制造時(shí)對長期允許負(fù)序電流有一定的裕度,故要求負(fù)序電流保護(hù)還應(yīng)起到監(jiān)視發(fā)電機(jī)負(fù)序電流負(fù)荷的作用。當(dāng)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),定子繞組中沒有負(fù)序電流或由于負(fù)荷不平衡而引起的負(fù)序分量,當(dāng)外部發(fā)生不對稱短路時(shí)將出現(xiàn)很大的負(fù)序電流。過電流保護(hù)按照躲過發(fā)電機(jī)的額定電流來整定,因?yàn)椴豢紤]可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流,從而降低了保護(hù)的動作整定值,提高了保護(hù)的靈敏度。待負(fù)序電壓消失后負(fù)序電壓繼電器返回,低電壓繼電器又接于相間電壓上,這時(shí) 只要不返回就可以切除故障。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)通常取 .2 . e FUU? (3).低電壓元件的動作電壓按躲過電動機(jī)自起動的電壓確定,此外還應(yīng)躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)的 最低運(yùn)行電壓。由于三相短路時(shí)三線電壓均降低,故低電壓繼電器仍然處于動作狀態(tài),此時(shí)保護(hù)的工作情況即相當(dāng)于低電壓起動的過電流保護(hù)。因?yàn)樵诎l(fā)生三相短路開始瞬時(shí)將會短視出現(xiàn)負(fù)序電壓,使負(fù)序電壓繼電器動作,待負(fù)序消失后,set???? 勵磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)軟連接片 勵磁回路兩點(diǎn)接
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