【正文】 .. 24 過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算 ................................... 27 低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算 ....................... 27 第 3 章 發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì) ............................................ 29 發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) ................................. 29 發(fā)電機(jī)故障類型 ....................................... 29 不正常運(yùn)行狀態(tài) ....................................... 29 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) ............................................. 31 工作原理 ............................................. 31 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定 ................................... 32 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) ............................................. 34 發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) ................................. 36 發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) ......................................... 36 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) ..................................... 36 反時(shí)限負(fù)序過(guò)電流保護(hù) ................................. 38 發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) ............................................. 39 勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù) ....................................... 39 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù) ................................... 40 發(fā)電 機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算 ....................................... 41 BCH2 型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) ........................ 41 橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算 ................................. 43 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù) ............................. 43 第 4 章 母線保護(hù) .................................................. 45 ........................................... 45 母線差動(dòng)保護(hù)基本原理 ....................................... 48 母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù) ........................... 48 具有比率制動(dòng)特性的中阻抗母線差動(dòng)保護(hù) ................. 49 雙母線的差動(dòng)保護(hù) ..................................... 50 第 5 章 繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì) ....................................... 56 二次回路的基本概念 ......................................... 56 二次保護(hù)回路全圖 ........................................... 57 主變壓器保護(hù)全圖 ..................................... 57 發(fā)電機(jī)保護(hù)全圖 ....................................... 60 第 6 章 結(jié)論 ....................................................... 63 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................... 64 致 謝 ......................................................................................................................... 65西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是針對(duì)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，對(duì)甘肅大峽水電站水電站的發(fā)電機(jī)、主變壓器和母線的保護(hù)配置及二次回路設(shè)計(jì)，參照《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》及《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 設(shè)計(jì)首先是對(duì)保護(hù)的原理進(jìn)行分析 ,保護(hù)的整定計(jì)算及靈敏性校驗(yàn)。文章內(nèi)容包括原理分析、保護(hù)整定計(jì)算和靈敏性校驗(yàn)。 大峽水電站位于甘肅省白銀市和愉中縣交 界的黃河干流上，為河床式徑流式電站。其中四臺(tái)機(jī)組單臺(tái)額定功率為75WM，最大功率為 86 WM；一臺(tái)自籌機(jī)組單機(jī)功率為 WM。 h，年利用小時(shí)數(shù)為 4880，水庫(kù)調(diào)節(jié)性能為日調(diào)節(jié)。電廠以 220kV 以及電壓接入甘肅電網(wǎng)。 220kV 高壓側(cè)采用雙母線。 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 水輪發(fā)電機(jī) G1 G4 型號(hào)： SF7568/11350 ；額定電壓： ； 額定功率： 75MW； 功率因數(shù) cos=； 主變壓器 T1 T4 型號(hào)： SFP890000/220； 接線方式： YN,d11 兩側(cè)電壓： %/ 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 水輪發(fā)電機(jī) G0 型號(hào)： SFJ2640/6400 ；額定電壓： ； 額定功率： ； 功率因數(shù) cos=； 主變 壓器 T0 型號(hào)： SF831500/220 接線方式： YN,d11 兩側(cè)電壓： %/ 該水電站的一次接線圖如下： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 1 章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)簡(jiǎn)論 繼電保護(hù)的作用 電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響（如雷擊、倒塔、內(nèi)部過(guò)電壓或運(yùn)行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。 ①故障造成的很大的短路電流產(chǎn)生的電弧使設(shè)備損壞。 ③靠近故障點(diǎn)的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。 所謂不正常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運(yùn)行參數(shù)偏離正常值，如一些設(shè)備過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)振蕩等。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置就 是裝設(shè)在每一個(gè)電氣設(shè)備上，用來(lái)反映它們發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行情況，從而動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種有效的反事故的自動(dòng)裝置。 反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運(yùn)行情況的緊急處理，以防止 電力系統(tǒng)大面積停電和保證對(duì)重要負(fù)荷連續(xù)供電及恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大，對(duì)安全運(yùn)行的要求也越來(lái)越高。 繼電保護(hù)的基本要求、原理、構(gòu)成與分類 基本要求 對(duì)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上應(yīng)滿足四個(gè)基本要求， 及可靠性、選擇性、性和靈敏性 基本原理 要完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先要提取和利用電力元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下的“差異”，然后“區(qū)分”出三種運(yùn)行狀態(tài)（正常、不正常和故障狀態(tài)），最后是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。 （ a）正常運(yùn)行情況 （ b）三相短路情況 圖 11 我國(guó)常用的 110kV及以下單側(cè)電源的供電網(wǎng)絡(luò) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 發(fā)現(xiàn)并正確 利用能可靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護(hù)原理。 外部短路 —— 如圖 12（ b）所示，如果規(guī) 定電流的正方向是從母線流向線路，那么， AB 兩側(cè)電流的大小相等， 相位相差 ?180 ，兩側(cè)電流的矢量和為零。 其他類型的保護(hù)有： —— 利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣量差異的保護(hù)。 ②電 流相位差動(dòng)保護(hù) —— 利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流相位的差別構(gòu)成。 以上保護(hù)常被用做 220kV 及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力元件的主保護(hù)。 ②過(guò)熱保護(hù) —— 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組溫度的升高而構(gòu)成的保護(hù)。（如圖 14所示） 圖 14 繼電保護(hù)裝置組成方框圖 （ 1） 測(cè)量元件 測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進(jìn)行 比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“ 0”或“ 1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 邏輯回路有：或、與、非、延時(shí)啟動(dòng)、延時(shí)返回、記憶等。如：故障時(shí)→跳閘；不正常運(yùn)行時(shí)→發(fā)信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)→不動(dòng)作。 后備保護(hù) —— 主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)。 ①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。電力變壓器有別于發(fā)電機(jī)，它無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性較高，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的威脅較大。它的故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行會(huì)帶來(lái) 嚴(yán)重的影響。因此，考慮到變壓器在電力系統(tǒng)中的重要地位及故障和不正常工作狀態(tài)可能造成的嚴(yán)重后果，必須根據(jù)電力變壓器容量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路及接地短路。油箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，不僅會(huì)損壞鐵芯的絕緣、燒毀貼心，而且由于絕緣材料和變壓器油因 受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱爆炸。實(shí)踐表明，變壓器套管和引出線上的相間短路、接地短路、繞組的匝間短路是比較常見的故障形式；而油箱內(nèi)發(fā)生短路的情況比較少。西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 這些不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯過(guò)熱。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。因此，變壓器保護(hù)分電量保護(hù)和非電量保護(hù)兩種。線路保護(hù)中采用的許多保護(hù)如過(guò)電流保護(hù)、縱差動(dòng)保護(hù)等在變壓器的電量保護(hù)中都有應(yīng)用，但在配置上有區(qū)別。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。 對(duì)于容量為 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 容量為 6300kVA 以下并列運(yùn)行的變壓器以及 10000kVA 以下單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于 時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 對(duì)高壓側(cè)電壓為 330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與斷路器之間沒(méi)有斷路器時(shí)， 100MW 及以下的發(fā)電機(jī)，西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于200MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，為提高快速性，在機(jī)端還宜增設(shè)復(fù)合電流速斷保護(hù)，或在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)方式。 對(duì)于由外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，可 采用下列保護(hù)作為后備保護(hù)。宜用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過(guò)電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器?？捎糜?63000kVA 及以上的升壓變壓器。 上述各項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，必 要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，理想情況下，流入差動(dòng)繼電器的電流等于零。由于這些特殊因素的影響，變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的大 。在滿足選擇性的條件下，還要保證在內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)和速動(dòng)性。目前，國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用有以下幾種類型繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)： ⑴ 帶短路線匝的 BCH2 型差動(dòng)繼電器； ⑵ 帶磁制動(dòng)特性的 BCH1 型差動(dòng)繼電器； ⑶ 多側(cè)磁制動(dòng)特性的 BCH4 型差動(dòng)繼電器； ⑷ 鑒別涌流間斷角的差動(dòng)繼電器； ⑸ 二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器。 構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 21 雙繞組單相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖 如圖 21 所示，其中：