【正文】 （ 1）翻譯 ..................................................................................................53 （ 2）翻譯原文 ..........................................................................................59 附錄 2 相關(guān)短路電流計算書 .....................................................................66 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 IV 短路電流使用到的阻抗標幺值說明 ............................................................66 1 K1 點三相短路 (歸算為 230kV 側(cè) ) ...........................................................67 2 K2 發(fā)生三相短路短路電流（歸算至 20kV 側(cè)） ......................................68 3 K3 點發(fā)生三相短路 (歸算至 ) .........................................................71 4 K1 發(fā)生接地短路流向主變壓 器中性點的零序電流計算 ..........................73 5 K4 點接地短路流過線路 SL 的零序電流計算 ..........................................79 6 發(fā)生在高壓廠用變低壓側(cè)一 300 米出線末端接地短路（ K5 點） ...........86 7 K6 點發(fā)生三相短路（歸算勵磁變低壓側(cè)） .............................................87 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 1 緒論 大機組發(fā)變組的保護裝置是電力系統(tǒng)最重要的電力裝置之一。 300MW 機組恰好屬于大容量機組，在配置和整定 300MW 機組的保護時，在考慮大容量發(fā)電機 — 變壓器組的繼電保護整體配置時，應(yīng)強調(diào)最大限度地保證機組安全和最大限度地縮小故障破壞范圍，盡可能避免不必要的突然停機 ，對某些異常工況采用自動處理裝置，特別要避免保護裝置誤動和拒動。 發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算的主要任務(wù)是：在工程設(shè)計階段保護裝置選型時，通過整定計算，確定保護裝置的技術(shù)規(guī)范；對現(xiàn)場實際應(yīng)用的保護裝置，通過整定計算，確定其運行參數(shù) (給出定值 )。所以在整定計算過程中盡量規(guī)范保護的選型，嚴格進行短路電流 計算，校驗保護，縮短保護死區(qū)。本設(shè)計書是針對一部 300MW 發(fā)電機 變壓器組的主設(shè)備，即發(fā)變組，利用南瑞公司的 RCS985 進行保護的配置和整定計算。由于 RCS985 微機保護裝置還包括高廠變及勵磁變保護，故整定計算包括高廠變及勵磁變保護。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，可以全面運用所學的電力方面的理論基礎(chǔ)、專業(yè)知識和基本技能，對 300MW 發(fā)電機組保護裝置整定計算及驗證進行綜合性的訓練，可以深入了解各套微機保護的各種實現(xiàn)原理，可以以培養(yǎng)自己運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工作觀念，以便更好地適應(yīng)工作以后的需要。 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 2 1 發(fā)變組保護概述 發(fā)變組保護的發(fā)展過程 繼電保護方式的發(fā)展經(jīng)歷了方向比較式、相位比較式、電流差動式等階段，所使用的繼電器從電磁式到模擬靜止式，進而發(fā)展到數(shù)字靜止式，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展、微型計算機和微處理器的 出現(xiàn)，為繼電保護數(shù)字化開辟了廣闊前景，出現(xiàn)了以微機和光傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制保護系統(tǒng)。 300MW 發(fā)變組保護有何特點 300MW 機組為大容量機組，有其獨特的特點。由于它結(jié)構(gòu)復雜、造價昂貴，一旦因故障而遭到破壞，在經(jīng)濟上必然會受到很大損失，因此在考慮大容量發(fā)電機 — 變壓器組的繼電保護整體配置時，應(yīng)強調(diào)最大限度地保證機組安全和最大限度地縮小故障破壞范圍，盡可能避免不必要的突然停機，對某些異常工況采用自動處理裝置，特別要避免保護裝置誤動和拒動。同時應(yīng)考慮主保護雙重化，簡化后備保護。 根據(jù)這些規(guī)程，對于大機組繼電 保護的配置原則是：加強主保護，簡化后備保護。 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 3 保護雙重化的理解 保護裝置雙重化 在王梅義《電網(wǎng)繼電保護應(yīng)用》里提及到：“保護的雙重化，指的應(yīng)當是配置兩套獨立、完整的保護裝置”，“近年來，微機式變壓器保護逐漸得到應(yīng)用。因此，比較合理的配置方式是實現(xiàn)這種保護的雙重化，即采用完全相同的兩套微機式保護，分別由不同直流母線段來的熔斷器供電。上述的微機保護雙重化方案，也應(yīng)當實用于發(fā)電機組的保護。 保護范圍雙重化 美國 EBASCO 和 Samp。 （ 2）雙重的繼電器應(yīng)由分開的電壓互感器和電流互感器供電，并裝在分開的屏上，其相應(yīng)的接線和電纜，相互之間應(yīng)最大限度的分開布置。 （ 4）一般來說，所有的電氣故障，除極少數(shù)外，應(yīng)動作于鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和勵磁機同時跳閘。 十分明顯，上述雙重化的含義主要指保護范圍的雙重化，典型就是發(fā)電機匝間短路故障可以同時反應(yīng)分支開焊故障。但是，梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 4 對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器保護是否采用雙重化配置，沒有明確規(guī)定。 微機型發(fā)變組保護裝置 微機保護的發(fā)展和現(xiàn)狀 隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，微機技術(shù)也更多地應(yīng)用到電力自動化方面，微機保護也逐漸在全國范圍內(nèi)普及開來，取代電磁式和集成電路等老式繼電保護裝置。 它采用了高性能數(shù)字信號處理器 DSP 芯片為基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)，并配以 32 位 CPU 用作輔助功能處理。 RCS－ 985 為數(shù)字式發(fā)電機變壓器保護裝置，適用于大型汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、燃汽輪發(fā)電機、抽水蓄能機組等類型的發(fā)電機變壓器組單元接線及其他機組接線方式， 并能滿足發(fā)電廠電氣監(jiān)控自動化系統(tǒng)的要求。根據(jù)實際工程需要，配置相應(yīng)的保護功能。兩套 RCS985 取不同組 TA，主保護、后備保護共用一組 TA，出口對應(yīng)不同的跳閘線圈，因此，具有以下優(yōu)點： （ 1）設(shè)計簡潔，二次回路清晰； （ 2）運行方便，安全可靠，符合反措要求； 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 5 （ 3）整定、調(diào)試和維護方便。包括了主變、發(fā)電機、高廠變、勵磁變（勵磁機）的全部保護功能。 本次設(shè)計里關(guān)于保護配置的構(gòu)思及依據(jù) 在具體各種保護配置方面 ，根據(jù)概述以及以上的原理以及《大型發(fā)變組整定導則》 ,國標 GB142852020 分析，本次設(shè)計所配備的發(fā)變組保護如下： （ 1）定子繞組相間短路故障。需要裝設(shè)瞬時動作的縱聯(lián)差動保護。又可分為一分支匝間短路和同相異分支間短路，故障時同樣也會引起巨大短路電流而燒毀發(fā)電機。 （ 3）定子繞組單相接地故障。因此對于大型發(fā)電機，規(guī)定裝設(shè)能靈敏地反應(yīng)全部繞組接地故障的 100％定子繞組接地保護。又分一點接地和兩點接地。因此大型汽輪發(fā)電機要求同時裝設(shè)轉(zhuǎn)子回梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 6 路一點接地和兩點接 地保護。發(fā)電機失磁或部分失磁是發(fā)電機常見故障之一，要求及時檢測到失磁故障，并根據(jù)失磁過程的發(fā)展，采取不同的措施，來保證系統(tǒng)和發(fā)電機的安全，這就需要裝設(shè)失磁保護。如： （ 1）負荷不對稱出現(xiàn)的負序電流可能引起發(fā)電機轉(zhuǎn)子表層過熱。 （ 2）對于對稱過負荷，需裝設(shè)定時限及反時限對稱過負荷保護。 （ 4）與系統(tǒng)并列運行的發(fā)電機可能因機、爐保護動作等原因?qū)⑵T關(guān)閉而引起逆功率運行，為防止汽輪機葉片與殘留尾汽劇烈磨擦過熱而損壞汽輪機，應(yīng)裝設(shè)逆功率保護。另外還需裝設(shè)發(fā)變組復合電壓過流保護作為發(fā)變組的后備保護。無窮大系統(tǒng)含有其它電源，有最大和最小運行方式。 兩部機組并網(wǎng)運行。 兩部機組不并網(wǎng)運行（出線線路保護動作跳開外部網(wǎng)絡(luò)，兩部機組空載運行）。 另外，計算出來的電流均先以歸算到基準容量為 100MW、基準電壓為梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 8 230KV 下阻抗標幺值計算，然后 計算結(jié)果再乘以電壓比歸算到短路點所在的電壓等。 發(fā)電機差動保護 （ 1）原理簡述 發(fā)電機差動保護為定子繞組及其引出線相間短路的主保護，考慮 300MW機組所以采用比率制動原理，動作邏輯為循環(huán)閉鎖方式，保護范圍是定子繞組及其引出線，一般 0 秒動作切除故障。當外部短路電流增大時，保護的動作電流又自動提高，使其可靠不動作。 圖 比率差動動作特性曲線 比率差動動作方程如下： Ie nIeIcdsdIcdqdIdIr0Kbl1Kbl2動作區(qū)制動區(qū)速斷動作區(qū)梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 2 ????????????????????????????????????????????????43214321112212)()2/()()()()/()(IIIIIIIIIInnKKbnKKKnIIIbnIIKIIIKKKnIIIIKIdrb l rblblblb l rerc d q derblderb l rblblerc d q drbld (） (2)整定導則 1）差動電流起動定值 的整定 為差動保護最小動作電流值，應(yīng)按躲過正常發(fā)電機額定負載時的最大不平衡電流 m a in. u n br e lop IKI ?? 實際工程可取 ngop II .min. ? () relK 為可靠系數(shù)，可取 ； 為外部短路時產(chǎn)生的最大不平衡電流。 2）制動系數(shù)整定 最小制動系數(shù)： = erccrel KKK ?? () 在工程實際上可取 =~ 最大制動系數(shù)： = 2 2*.1.* m in.* . ? ??M A XKre sopM A XBP I KII () 梁思偉： 300MW 發(fā)電機變壓器組繼電保護配置與整定計算 3 可先取 = 若靈敏度或躲不平衡電流能力不合要求，再改動兩系數(shù)至合乎要 求。 (d)躲不平衡電流可用不平衡電流比動作電流。變壓器差動與發(fā)電機差動的最大區(qū)別就在于它存在勵磁涌流的影響，空載合閘狀態(tài)下或外部短路切除后，勵磁涌流約為 2Ie，但負荷狀態(tài)下，勵磁電流只有約 %Ie。采用二次諧波制動原理雖然能在一定程度上防止空載合閘時的保護誤動，但也存在二次諧波制動比大及內(nèi)部故障時由自由電流造成保護拒動的可能。 3）最大制動斜率時最小制動電流倍數(shù) n 一般取 n=6。 發(fā)電機定子繞組匝間短路 保護 (1)原理簡述： 電機定子繞組匝間短路故障的保護有高靈敏度式橫差保護和縱向零序匝間保護兩種，考慮到雙重化配置的原則，所以兩種判據(jù)的保護均配置。由于保護采用了頻率跟蹤、數(shù)字濾波及全周傅氏算法 , 使得橫差保護對三次諧波的濾除比在頻率跟蹤范圍內(nèi)達 100 以上 , 保護只反應(yīng)基波分量。 2） 縱向零序電壓保護 該保護 是裝設(shè)在發(fā)電機出口專用 TV 開口三角上的縱向零序電壓 , 用作發(fā)電機定子繞組的匝間短路的保護。 (2)具體整定導則： 發(fā)電機定子繞組匝間短路故障保護整定如下： 1） 高定值段橫差保護 相當于傳統(tǒng)單元件橫差保護，動作電流按躲過外部短路最大不平衡電 流整定： OPI =TANGn I . ? () 式中： NGI. 發(fā)電機一次額定電流； TAn 發(fā)電機橫差零序電流 TA 變比， TAn = NTANGII.0.? NTAI .0 一般默認為 5（ A）。 相電流比率制動系數(shù)定值推薦取 。保護方案是基波零序過電壓保護與三次諧波電壓保護共同組成100%單相接地保護。具體整定請閱下面的整定導則。 (2)具體整定導則 1）基波零