【正文】 息。首先要了解設(shè)備出現(xiàn)故障的特點和規(guī)律 ， 進而通過對繼電保護裝置運行狀態(tài)的日常數(shù)據(jù)的分析 ， 預(yù)先判斷分析故障出現(xiàn)的部分和時間 ， 在故障未發(fā)生時及時的排查。通過數(shù)據(jù)的把握和設(shè)備運行規(guī)律的把握 ， 可以科學(xué)地 制定設(shè)備的檢修方案 ，提高保護裝置的安全系數(shù)和使用周期 ， 保證電力系統(tǒng)的正常運行。在電力事業(yè)高度發(fā)展 ， 繼電保護日益嚴(yán)峻 ， 繼電保護設(shè)備不夠完善的情況下 ， 必須加強對新技術(shù)的應(yīng)用 ,唯此才能保證保護裝置的科學(xué)有效 ， 在電力系統(tǒng)的保護中發(fā)揮應(yīng)有的貢獻。因此 ,對各種新技術(shù)的使用是必要的 ， 比如在 離線監(jiān)測裝置和技術(shù)上的使用 、 運用紅外熱成像技術(shù)、南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 4 變壓器繞組變形測試等 ， 進行日常的設(shè)備監(jiān)測與維護 ， 可以更有效的分析設(shè)備的狀態(tài) ， 有利于設(shè)備和系統(tǒng)的安全。熔斷器是我國最初使用的保護裝置 ， 隨著電力事業(yè)的發(fā)展 ， 這種裝置已經(jīng)不再適用 ， 而繼電保護裝置的使用 ， 是繼電 保護技術(shù)發(fā)展的開始。 隨著科技時代的來臨 ， 我國的繼電保護技術(shù) ， 也開始走向了科技時代。 與傳統(tǒng)的繼電保護相比 ,微機保護有其新的特點。主要表現(xiàn)在其有很強的記憶力 ， 可以更有效的采取故障分量保護 ， 同時在自動控制等技術(shù) ， 如自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測上的使用 ， 使其運行的正確率得到進一步提高。三是其可靠性和靈活性得到 提高 ， 比如其數(shù)字元件不易受溫度變化影響 ， 具有自檢和巡檢的能力 。 微機繼電保護技術(shù)的這些特點 ， 使得這項技術(shù)在未來有著廣闊的發(fā)展前途 ， 特別是在計算機高度發(fā)達的 21世紀(jì) ， 微機繼電保護技術(shù)將會有更大的拓展空間。 我國應(yīng)當(dāng)在繼電保護技術(shù)上增加投入 ,以便建立一套適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全運行保障要求的繼電保護技術(shù) ,在繼電保護裝置的使用上要注意及時的更新 ,適應(yīng)我國各方面 對電力安全使用的要求 ,為在未來切實的做好繼電保護工作提供最基本的設(shè)備支持。李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計算 7 第二章 廠用電 概 述 1. 廠用電 :為發(fā)電廠的主機 (鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等 )和輔助設(shè)備服務(wù)的廠用機械以及全廠的運行操作、熱工和電氣試驗、機械修配、電氣照明、電焊機等用電設(shè)備的總耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 廠用電率是發(fā)電廠的一項重要的經(jīng)濟運行指標(biāo)。 廠用電率的大小取決于發(fā)電廠的類型、燃料的種類、燃燒方式、蒸汽參數(shù)、機械化和自動化程度等因素。 與發(fā)電廠的運行操作、維護檢修和設(shè)備的質(zhì)量等有著密切的關(guān)系； 廠用電接線設(shè)計是否正確； 廠用電動機的類型和容量選擇是否合理； 廠用電的電壓等級和廠用電源的引接方式是否合適； 是否采用新型的繼電保護和自動化措施；以及對設(shè)備的使用和管理是否正確等。 廠用負荷分類及廠用電電壓等級 一、廠用電負荷分類 Ⅰ類負荷 :凡短時間 (手動切換恢復(fù)供電所需的時間 )內(nèi) 停止供電，將影響人身或設(shè)備安全，使機組停頓或發(fā)電量大幅度下降的廠用負荷，稱為 I 類廠用負荷。 Ⅱ類負荷：在較長時間內(nèi)停止供電，會造成設(shè)備損壞或影響正常生產(chǎn)，但在允許的停電時間內(nèi)，如經(jīng)值班人員操作后能恢復(fù)供電而不致造成生產(chǎn)混亂的負荷，稱為Ⅱ類廠用負荷。 Ⅲ類負荷：在較長時間內(nèi)停止供電不致直接影響生產(chǎn)的負荷，稱為Ⅲ類廠用負荷。 事故保安負荷：在主機事故停機過程中及停機后一段 時間內(nèi)，仍應(yīng)保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞，重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。 (2)交流不停電保安負荷：在機組起動、運行到停機過程中，甚至停機以后的一段時間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負荷。 二、不同類型的廠用負荷對電源的要求 對于Ⅰ類負荷，廠用電動機必須保證能夠 自起動，并且應(yīng)由兩個獨立的電源供電，采用備自投裝置。 對于Ⅲ類廠用負荷，一般由一個電源供電。 對于交流不停電保安負荷，供電電源一般采用由蓄電池組供電的電動發(fā)電機組或配備靜態(tài)開關(guān)的靜態(tài)逆變裝置。 三 .廠用系統(tǒng)的電壓等級確定原則 ； ，效率較高，但供電導(dǎo)線的截 面較大，使銅耗量和投資增加的矛盾； ； 。一般可按下列原則考慮： （ 1）、 60MW 及以下機組，發(fā)電機電機壓 ，采用 3kV； （ 2）、 100~300MW 的機組宜采用 6kV； （ 3）、 300MW 以上的機組，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟合理時， 也可采用兩種高壓廠用電電壓。 對單機容量在 200MW 及以上的發(fā)電廠，還應(yīng)考慮設(shè)置起動電源、事故保安電源和交流不停電電源。 廠用高壓電源的引接方式 （ 1）當(dāng)主接線具有發(fā)電機電壓母線時，一般直接由發(fā)電機電壓母線上引接，供給接在該母線段機組的廠用負荷， （ 2）當(dāng)采用發(fā)電機 —— 變壓器組單元接線時，從發(fā)電機至主變壓器的封閉母線上引接。 廠用備用或廠用起動／備用電源 廠用備用電源主要用于事故情況失去工作電源時起后備作用，所以又稱事故備用電源。 起動／備用電源的設(shè)置對保證大容量機組的快速起動，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性具有重要作用。 最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從電力系統(tǒng)獲得廠用電源。 （ 2）、 采用發(fā)電機 —— 變壓器單元接線時，一般由升高電壓母線中電源可靠的最低一級南京工程學(xué)院 電力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 電壓母線或由聯(lián)絡(luò)變壓器的第三 (低壓 )繞組引接。 （ 4）、 對于 200MW 及以上大容量機組，為了強調(diào)低壓廠用備用電源供電的可靠性和獨立性，低 壓廠用備用變壓器宜由帶公用負荷而經(jīng)常帶電運行的高壓廠用起動 /備用變壓器引接。 明備用專門設(shè)置一臺 O 備用變壓器，其容量等于最大一臺廠用工作變壓器的容量。當(dāng)廠用工作變壓器發(fā)生故障跳閘時，通過備用電源自動投入裝置將 0 備用變壓器投入運行，迅速恢復(fù)對失電廠用母線的供電。 正常運行時，每臺工作變壓器在欠載狀態(tài)下運行，分段斷路器 QFf 處于斷開狀態(tài)，當(dāng)任一臺工作變壓器因故障被 斷開后，在備自投的作用下，分段斷路器接通，使兩段母線上的廠用負荷均由完好的廠用工作變壓器供電。 當(dāng)全廠有兩個及以上高壓廠用備用或起動 /備用電源時，應(yīng)盡量保持備用電源之間的相對獨立性。在大容量機組的發(fā)電廠中，事故保安電源有下列三 種類型： (1)快速起動的柴油發(fā)電機； (2)可靠的外部獨立電源； (3)由蓄電池組供電的逆變裝置。 交流不停電電源系統(tǒng)包括穩(wěn)定的不停電電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和必要的控制系統(tǒng)及測試設(shè)備。 交流不停電電源系統(tǒng)采用的逆變裝置包括： （ 1）、 可控硅逆變器 （ 2）、 逆變機組。 （ 5）、單臺設(shè)備由整流柜、逆變器和靜態(tài)開關(guān)柜組成。 正常運行時，一臺逆變機組投入作為工作電源。 廠用電接線的基本形式 采用單母線接線 按照按爐分段的接線 原則，將廠用電母線按照鍋爐的臺數(shù)分成若干的獨立段。 采用按爐分段接線的優(yōu)點 ： (1)同一臺鍋爐的廠用電動機接在同一段母線上，既便于管理又方便檢修。 (3)廠用電回路故障時，短路電流較小，可使廠用電系統(tǒng)采用成套的高、低壓開關(guān)柜或配電箱。 為了分配和使用 ， 需要降低電壓實施低壓配電 ， 供電和用電。通常把由各種類型的發(fā)電廠 ， 輸電設(shè)施以及用電設(shè)備組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。不正常運行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞 ， 但是沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài) ， 如 :過負荷 ， 過電壓 ， 頻率降低 ， 系統(tǒng)振蕩等。其中最常見且最 危險的是各種類型的短 路，電力系統(tǒng)的短路故障會產(chǎn)生如下后果： (1)、故障點的電弧使故障設(shè)備損壞； (2)、比正常工作電流大許多的短路電流產(chǎn)生熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，使故障回路中的設(shè)備遭到破壞； (3)、部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和人們的正常生活； (4)、破壞電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使電力系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電的惡性循環(huán)。為了及時正確處理故障和不正常運行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就產(chǎn)生了繼電保護，它是一種重要的反事故措 施。 繼電保護的任務(wù)是： (1)、當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時，能自動、迅速，有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢復(fù)正常運行。 李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計算 13 繼電保護裝置的基本原理 : 我們知道在電 力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時 ,許多參量比正常時候都了變化，當(dāng)然有的變化可能明顯，有的不夠明顯，而變化明顯的參量就適合用來作為保護的判據(jù)，構(gòu)成保護。除此之外，根據(jù)線路內(nèi)部短路時，兩側(cè)電流相位差變化可以構(gòu)成差動原理的保護。 原則上 說：只要找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可。 繼電保護裝置的組成： 被測物理量－－→測量－－→邏輯－－→執(zhí)行－－→跳閘或信號 ↑ 整定值 測量元件：其作用是測量從被保護對象輸入的有關(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行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出邏輯信號，從而判斷保護是否該起動。 執(zhí)行元件：其作用是根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護裝置所擔(dān)負的任務(wù)。 對繼電保護的基本要求： （ 1）、選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量減小停電范圍。 （ 3）、靈敏性：是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)，保護對故障情況的反應(yīng)能力。 （ 4）、可靠性：是指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能可靠動作，而在不該動作時，它能可靠不動。 變壓器的保護配置 縱聯(lián)差動保護 本次設(shè)計所采用的變壓器型號均分別為： SDL31500/110 、 SFSL31500/1SFL20210/1 SFL20210/110。所以我們用縱聯(lián)差動保護作為兩臺變壓器的主保護，其接線原理圖如 圖 所 示。I = 239。I 即： 1 1 1 2211 139。39。39。 nI I I n Tn nnI? ??? ? ?（變壓器變比） 所以這時 Ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故 Ir 不等于 0 ，針對不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來減小。 李寅生：發(fā)電廠 6kV 廠用 IIIA/IIIB 段繼電保配置及整定計算 15 圖 縱聯(lián)差動保護原理示意圖 母線的保護配置 保護配置的原理 電力系統(tǒng)中的母線是具有公共電氣連接點，它起著匯總和分配電能的作用。 母線運行是否安全可靠，將直接影響發(fā)電廠，變電站和用戶工作的可靠性，在樞紐變電所的母線上發(fā)生故障時，甚至?xí)茐恼麄€系統(tǒng)的穩(wěn)定。 母線故障的類型 ,主要是單相接地和相間短路故障。因此，必須采取措施來消除或減少母線故障所造成的后果。 母線完全差動保護的原理接線圖如圖 所示 ,和其它元件的差動保護一樣 ,也是按環(huán)流法的原理構(gòu)成。這樣 ,在一次側(cè)電流總和為零時 ,在理想的情況下 ,二次側(cè)電流的總和也為零。圖中線路 I,II接于系統(tǒng)電源 ,而線路 III 則接于負載。 （ 2）、母線故障時 ,所有有電源的線路 ,都 向故障點供給故障電流 ,即 : 11g I II KT A T AI I I Inn? ? ? ???? ? ????? 其中 Ik是故障點的總短路電流 ,此電流數(shù)值很大 ,足以使差動繼電器動作 。 距離保護是反饋故障點至保護安裝點之間的距離或阻抗，并根據(jù)距離的遠近而 確定動作時間的一種保護裝置。其主要特點是：短路點距離保護安裝點越近，其測量阻抗越??；相反地，短路點距離保護安裝點越遠，其測量阻抗越大，動作時間就越長。由于保護 1 距離短路點較近，而保護 2 距離短路點較遠，所以，保護 1 的動作時間就比保護 2 的短。這種選擇性的配合是靠適當(dāng)?shù)倪x擇各保護的整定阻抗值和動作時限來完成的。繼電保護要達到及時切除故障，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的目的，需要進行多方面的工作，包括設(shè)計、制造 、安裝、整定計算、調(diào)試、運行維護等，繼電保護整定計算是其中極其重要的一項工作。電力運行部門整定計算的目的是對電力系統(tǒng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護按照具體電力系統(tǒng)參數(shù)和運行要求，通過計算分析給出所南非的各項整定值，使全系統(tǒng)中的各種繼電保護有機協(xié)調(diào)地布置、正確地發(fā)揮作用。同時，根據(jù)短路計算結(jié)果選擇一 次設(shè)備的規(guī)范。 動作出口 跳進線開關(guān)，并發(fā)事故分析信號。 動作出口 跳進線開關(guān)，并發(fā)事故分析信號。低壓閉鎖的動作電壓為 : Uop＝ 55V（線電壓） 過 負荷 保護 動作電流 AIop ? AI jop . ?? 動作時限 取 t＝ 30s，信號 。 備用電源進線 開關(guān)柜號： III