【正文】 5 保護配置及整定計算 題目簡介某發(fā)電廠要擴建一個新廠，安裝兩臺發(fā)電機變壓器組，主接線如圖51（a）所示。干擾對微機保護的影響主要表現(xiàn)在運算或邏輯出錯、運行程序出軌和損壞微機芯片，直接后果是導(dǎo)致危機系統(tǒng)出現(xiàn)故障或功能障礙及保護誤動。另外，利用危急保護裝置計算功能，直接算出發(fā)電機3U0和三次諧波電壓大小，無須再接星型開口三角形輔助TV，避免了接地后備繼電器和三次諧波繼電器負載對電壓回路的影響。在微機保護中，可采用標積制動或三段折線式比率制動特性的基波向量算法或故障分量算法來實現(xiàn)變壓器的差動保護，當(dāng)差動電流大于可能出現(xiàn)的勵磁涌流時，通過差動速斷或低電壓加速判據(jù)使得差動保護立即動作于跳閘。針對發(fā)—變組保護的實際運行情況及出現(xiàn)的問題，一方面應(yīng)采取有效的措施，對保護不斷的改進和完善，克服繼電器本身存在的不足及保護交流回路的不合理狀況，使保護能真實的反映一次設(shè)備的運行情況，實現(xiàn)二次為一次服務(wù)的目的。當(dāng)采用BCH1型差動繼電器時，制動線圈匝數(shù)的選擇必須保證在廠用分支回路上發(fā)生短路時，保護可靠不許動作，匝數(shù)按下確定，即 式中：—在廠用分支線上發(fā)生短路時，流入差動線圈的最大短路電流值（歸算到基本側(cè)）；Iz—流過制動線圈的電流；Wcd—基本側(cè)的差動線圈匝數(shù)；Kk—可靠系數(shù)，；tg—最小制動特性曲線的切線斜率，tg=。對于發(fā)電機三繞組變壓器組，為了保證高壓側(cè)或中壓側(cè)外部短路時都有制動作用，有時可將制動線圈接在發(fā)電機和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。當(dāng)采用帶只動特性的BCH1型繼電器時，制動線圈的接入方式要分別不同情況加以考慮，其目的是保護內(nèi)部短路時，保護具有較大的靈敏度，外部短路時保護具有較大的制動作用。變壓器的縱差動保護和發(fā)電機變壓器組公用的差動保護的動作電流，除了按一般差動保護的整定原則進行整定外，當(dāng)有未接入差動回路地廠用電分支時，差動保護的動作電流還應(yīng)按躲過廠用變壓器或電抗器后面發(fā)生短路時，流過保護的最大短路電流的條件整定，即 Idz= 。當(dāng)發(fā)電機變壓器組的縱差動保護的整定計算與發(fā)電機和變壓器同類型保護的整定計算相同。變壓器各側(cè)繞組的匝間短路，通過變壓器鐵心磁路的耦合，改變了各側(cè)電流的大小和相位，使變壓器縱差保護對匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個新繞組發(fā)生單相短路）。（2） 變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，有的還要求帶負荷調(diào)節(jié)，使變壓器縱差（a）廠用分支接在變壓器側(cè) （b）廠用分支接在發(fā)電機側(cè)圖31發(fā)電機變壓器組接線圖保護已調(diào)整平衡的二次電流又被破壞，不平衡電流增大，這將使變壓器縱差保護的最小動作電流和制動系數(shù)都要相應(yīng)加大。 變壓器縱差保護與發(fā)電機縱差保護的不同 變壓器縱差保護與發(fā)電機縱差保護一樣，也可采用比率制動方式或標積制動方式達到外部短路不誤動和內(nèi)部短路靈敏動作的目的。當(dāng)廠用分支接在發(fā)電機與斷路器之間時。(1)當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，對100MW及以下的發(fā)電機變壓器組，為了簡化保護，可只裝設(shè)整組共用的縱差動保護；對100MW以上的發(fā)電機變壓器組，除裝設(shè)整組共用助縱差動保護外，發(fā)電機還應(yīng)裝設(shè)單獨的差動保護；對200MW及以上的汽輪發(fā)電機變壓器組，在變壓器上也宜裝設(shè)單獨的縱差動保護，即實現(xiàn)雙重快速保護方式。因此，發(fā)電機變壓器組的保護應(yīng)能反應(yīng)發(fā)電機和變壓器的故障和異常運行情況。對于沒有專用匝間短路保護的大容量發(fā)電機，要求及時將接地的發(fā)電機切除，可以另外加一個繼電器2V，經(jīng)延時動作于跳閘。動作值只按躲過正常運行時電壓互感器開口側(cè)的基波不平衡電壓整定，即 ﹥Ubp這里的Ubp 為基波不平衡電壓，其值較小。(2) 保護區(qū)不小于95%的接地保護 這種保護裝置是在零序電壓保護的基礎(chǔ)上加裝三次諧波過濾器，以便減少三次諧波電壓的影響，使繼電器的動作值只考慮基波零序不平衡電壓。這種保護有15%的死區(qū)，它對大容量發(fā)電機是不完善的。 (1)電機變壓器組的零序電壓保護的整定計算動作電壓的整定計算發(fā)電機變壓器組的高壓側(cè)為中性點非直接接地系統(tǒng)而發(fā)電機電壓網(wǎng)絡(luò)的中圖2—1發(fā)電機變壓器組接線保護原理圖性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地時，一般在發(fā)電機電壓側(cè)裝設(shè)零序電壓保護并作用于信號，其動作值應(yīng)滿足 ﹥Ubp不平衡電壓Ubp是由電壓互感器的誤差和三次諧波電壓而引起的,通常Ubp可達10~15V，=15V。 對100MW以下的發(fā)電機變壓器組中的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)保護區(qū)不小于90%的定子接地保護，對100MW及以上者，發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)保護區(qū)為100%的定子接地保護，發(fā)電機變壓器組通常采用零序電壓保護，動作于信號。接線的要求。（2）高壓及中壓側(cè)有電源或三側(cè)均有電源的三繞組降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器，相間故障后備保護為了滿足選擇性要求，在高壓或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向宜指向變壓器。(1) 三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，相間故障后備保護為了滿足選擇性要求，在高壓側(cè)或中壓側(cè)要加功率方向元件，其方向可指向該側(cè)母線。但當(dāng)發(fā)電機電壓側(cè)有廠用分支時，在廠用變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的情況下，除了發(fā)電機和變壓器都分別裝設(shè)差動保護外，還要裝一套發(fā)電機變壓器組的公用差動保護，作為后備保護。（2）發(fā)電機三繞組變壓器組后備保護的配置原則及整定計算方法，與三繞組變壓器的后備保護相同。動作參數(shù)的整定計算按有關(guān)保護的整定公式計算。（1）發(fā)電機對于發(fā)電機雙繞組變壓器組，可利用發(fā)電機的后備保護作為整組的后備保護，在變壓器低壓側(cè)不再裝設(shè)后備保護。對于200MW及以上的發(fā)電機變壓器組，當(dāng)裝有雙重快速保護，且在發(fā)電機側(cè)沒有帶時限的后備保護時，應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)后備保護，作為相鄰元件保護的后備。 發(fā)電機變壓器組有廠用分支時，在廠用分支上應(yīng)裝設(shè)單獨的后備保護，在低壓側(cè)下不另設(shè)保護，而是利用發(fā)電機的外部短路保護作為后備保護。由差動保護裝置和阻抗保護裝置構(gòu)成的后備保護方案比較完善，但后備差動保護方案較復(fù)雜。為了有選擇性地切除低壓側(cè)各分支的故障，每個分支還應(yīng)單獨裝設(shè)過電流保護?？偤髠洳顒颖Ｗo有如下兩種方案：（1）當(dāng)總差動保護范圍不包括廠用變壓器時，即總差動保護接于廠用變壓器低壓側(cè)的電流互感器上，此時廠用變壓器有雙重差動保護。(c) 當(dāng)主變?yōu)?20/110千伏的二繞組變壓器或自藕變壓器時，220千伏側(cè)可采用低阻抗保護或帶時限的電流速斷保護，但保護范圍不宜延伸到110千伏母線，否則要加裝方向元件，而110千伏側(cè)可采用復(fù)合電壓起動的過電流保護，并與相鄰線路的后備段相配合。 (2) 對于220千伏母線及相鄰線路的相間短路故障時,如采用反時限負序過電流保護及相電流保護作為后備保護,當(dāng)延時過長時,為加速切除故障可采用如下方案:(a) 采用低阻抗保護設(shè)置，作為相鄰元件的后備。反應(yīng)對稱故障的電流，電壓保護分為兩段，Ⅰ段反應(yīng)高壓母線以內(nèi)的故障，按躲過高壓母線三相短路的條件整定，Ⅱ段反應(yīng)相鄰元件上的三相短路，電壓元件按躲過最低工作電壓整定，取，動作電流按躲過最大負荷電流整定，取，其延時與相鄰元件后備保護相配合。這一保護可與已有反時限負序電流和相電流保護結(jié)合起來，實現(xiàn)比較簡單。存在不足之處，即在靠近發(fā)電機—變壓器的相鄰區(qū)域中發(fā)生短路故障時，延長了切除故障的時間而三相短路的動作時限較兩相短路動作時限長的多。（b）用反時限負序過電流保護和定子過負荷保護作為發(fā)電機和變壓器的后備保護。220KV及以上的母線不一定總有兩套母線保護，因此發(fā)—變組有必要為這種超高壓母線提供后備保護，這使大型發(fā)—變組裝設(shè)后備保護的唯一必要，為此裝設(shè)的后備阻抗保護應(yīng)該使最簡單的一段距離元件，動作圓很小，無需振蕩閉鎖環(huán)節(jié)。根本原因是發(fā)電機和變壓器內(nèi)部短路時，端口三相電流可能不大，三相電壓可能不低，相應(yīng)的測量阻抗就可能較大，這明顯表現(xiàn)出主設(shè)備保護和線路保護的不同。特別是比較復(fù)雜的、容易誤動的后備阻抗保護，更是弊多利少，因為發(fā)—變組內(nèi)部任一點發(fā)生短路，已有多重高速、靈敏、選擇性好的差動保護，后備保護實在用不上；相反，在發(fā)—變組外部短路時，由于后備保護在選擇性上不及縱差保護，易于造成誤動，其結(jié)果是發(fā)—變組上裝設(shè)的后備保護（特別是后備阻抗保護），誤動作率極高，對機組的安全運行不利。2 發(fā)電機變壓器組的后備保護按照繼電保護的配置原則，中、小型發(fā)電機、變壓器只裝設(shè)一套主保護，當(dāng)主保護或有關(guān)斷路器拒動時，應(yīng)裝設(shè)近后備和/或遠后備保護，為被保護設(shè)備或相鄰元件提供后備保護作用。隨著新技術(shù)、新工藝的采用，繼電保護硬件設(shè)備的可靠性、運行維護方便性也不斷得到提高。70年代以后，利用集成電路構(gòu)成的裝置在電力系統(tǒng)繼電保護中得到廣泛運用。在20世紀50年代以前，查不獨都是用電磁型的機械元件構(gòu)成。繼電保護的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。以上四個基本要求是分析研究繼電保護的基礎(chǔ)，也是貫穿論文的一個基本線索。（3）正確選定繼電保護的整定值。保證繼電保護裝置能有足夠的可靠性，應(yīng)注意以下幾點：（1）選用質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的