发电机变压器组的保护设计.docx

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1、发电机变压器组的保护设计内容提要在电力系统中，由于雷击或鸟兽跨接电气设备、设备制造上的缺 陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当等原因，往往 发生各种事故。最常见的同时也是最不安全的故障是各种形式的短 路。其中以单相接地短路最为常见，而三相短路是比较少见的。此外， 输电线路有时可能发生断线故障或几种故障同时发生的复合故障。发 生故障可能引起的后果是：1.故障点通过很大的短路电流和所燃起的 电弧，使故障设备烧坏。2.系统中设备，在通过短路电流时所产生的 热和电动力使设备缩短使用寿命。3.因电压降低，破坏用户工作的稳 定性或影响产品质量。4.破坏系统并列运行的稳定性，产生振荡，甚 至使整

2、个系统瓦解。最常见的不正常工作状态是过负荷。所谓过负荷 就是电气设备的负荷电流超过了额定电流。此外，发电机有功功率缺要，为此装设的后备阻抗保护应该使最简单的一段距离元件，动作圆很小, 无需振荡闭锁环节。2. 2相间短路后备保护2. 2.1发电机变压器内部和外部相间短路(1)对发电机、变压器内部相间短路的后备保护：(a)发电机、变压器各自单设差动保护，再加后备总差动保护，使差动保护 完全双重化，这样可以保证快速切除故障并防止相邻元件保护无选择性动作，保 护装置较复杂。(b)用反时限负序过电流保护和定子过负荷保护作为发电机和变压器的后备 保护。并利用这两种反时限保护装置兼作相间短路的后备保护，因充

3、分发挥了反 时限电流保护的作用，从而简化了保护装置。存在缺乏之处，即在靠近发电机一 变压器的相邻区域中发生短路故障时，延长了切除故障的时间而三相短路的动作 时限较两相短路动作时限长的多。为此可增加一套负序电流及相电流速断保护， 按躲过高压母线相间短路来整定，以便在发电机一变压器组及厂用变压器引出线 和主变压器低压侧短路时，快速切除故障。这一保护可与已有反时限负序电流和 相电流保护结合起来，实现比较简单。(c)装设有电流、电压元件构成反响三相短路的后备保护装置，对不对称短 路故障，仍有反时限负序过电流保护装置作为后备保护。反响对称故障的电流， 电压保护分为两段，I段反响高压母线以内的故障，按躲过

4、高压母线三相短路的 条件整定，延时取 0.5s, Udz= (0.45 0.5)Ue, Idz= (1.4 1.5)Ie, II 段反响相 邻元件上的三相短路，电压元件按躲过最低工作电压整定，取Udz=0.7Ue，动 作电流按躲过最大负荷电流整定，取匕=。/1.5)L，其延时与相邻元件后备 保护相配合。如后备保护的动作时间超过允许值时，可采用后备接线，在相邻元 件断路器拒动时，以较短延时断开发电机，变压器。(2)对于220千伏母线及相邻线路的相间短路故障时，如采用反时限负序过 电流保护及相电流保护作为后备保护，当延时过长时，为加速切除故障可采用如 下方案：(a)采用低阻抗保护设置，作为相邻元件

5、的后备。(b)采用带时贤的电流速段保护装置，作为相邻元件的后备。(c)当主变为220/110千伏的二绕组变压器或自藕变压器时，220千伏侧可 采用低阻抗保护或带时限的电流速断保护，但保护范围不宜延伸到110千伏母 线，否则要加装方向元件，而110千伏侧可采用复合电压起动的过电流保护，并 与相邻线路的后备段相配合。2. 2. 2对厂用变压器内部及低压侧短路厂用变压器后备保护决定于发电机、变压器组保护的配置，特别与总后备的 差动保护范围有关。总后备差动保护有如下两种方案：(1)当总差动保护范围不包括厂用变压器时，即总差动保护接于厂用变 压器低压侧的电流互感器上，此时厂用变压器有双重差动保护。(2)

6、当总差动保护范围不包括厂用变压器时，总差动保护接于厂用变压 器高压侧的电流互感器上，此时厂用变压器高压侧应装设过电流保护，作为厂 用变压器内部及其低压侧短路的后备保护。为了有选择性地切除低压侧各分支 的故障，每个分支还应单独装设过电流保护。对以上保护方案，要求保护装置简单、可靠，尽量缩短后备动作时限。由 差动保护装置和阻抗保护装置构成的后备保护方案比较完善，但后备差动保护 方案较复杂。为了简化保护起见，可在反时限电流保护的根基上，增设负序电 流速段和相电流速段保护作为内部故障后备；低阻抗保护或带时限的电流速段 保护作为相邻元件故障的后备保护。2. 2. 3外部相间短路后备保护的特点发电机变压器

7、组有厂用分支时，在厂用分支上应装设单独的后备保护，在低 压侧下不另设保护，而是利用发电机的外部短路保护作为后备保护。该保护应带 两段时限，以便在外部短路时，仍能保证常用负荷的供电。对于200MW及以上的发电机变压器组，当装有双重快速保护，且在发电机侧 没有带时限的后备保护时，应在变压器高压侧装设后备保护，作为相邻元件保护 的后备。2. 2. 4相间短路后备保护的整定计算发电机变压器组的后备保护，也作为相邻元件的后备保护，但在不同情况下, 后备保护的整定方法是不同的。11)发电机对于发电机双绕组变压器组，可利用发电机的后备保护作为整组的 后备保护，在变压器低压侧不再装设后备保护。如果发电机电压母

8、线上有厂用分 支时，厂用分支线上应装设单独的后备保护，而发电机的后备保护则应有两个不 同的时限，以较小的时限跳开变压器高压侧的断路器，以较大的时限跳开所有的 断路器和发电机的灭磁开关。动作参数的整定计算按有关保护的整定公式计算。动作时间的整定应与所有出线的保护中动作时限最大者相配合，即比出线保 护的最大时限还大一个4。2发电机三绕组变压器组后备保护的配置原则及整定计算方法，与三绕组变 压器的后备保护一样。(3)对于大型发电机变压器组，为了防止发电机出口发生不对称短路时，出现 较大的负序电流而使转子外表过热，多数都采用反时限特性的负序过电流保护， 动作特性应满足的条件。但当发电机电压侧有厂用分支

9、时，在厂用变压 器内部发生故障的情况下，除了发电机和变压器都分别装设差动保护外，还要装 一套发电机变压器组的公用差动保护，作为后备保护。这种公用差动保护的整定 计算方法与一般的差动保护一样。2. 2. 5相间短路后备保护方向元件的设置(1)三侧有电源的三绕组升压变压器，相间故障后备保护为了满足选择性要 求，在高压侧或中压侧要加功率方向元件，其方向可指向该侧母线。方向元件的 设置，有利于加速跳开小电源侧的断路器，防止小系统影响大系统。(2高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组降压变压器和联络变压器，相间故障后备保护为了满足选择性要求，在高压或中压侧要加功率方向元件，其 方向宜指向变压器。(3)

10、反响相间故障的功率方向继电器，通常由两只功率方向继电器构成，接入 功率方向继电器的电流和电压应按90接线的要求。为了消除三相短路时功率 方向继电器的死区，功率方向继电器的电压回路可由另一侧电压互感器供电。2. 3单相接地保护3. 3.1接地保护的特点对1OOMW以下的发电机变压器组中的发电机，应装设保护区不小于90%的 定子接地保护，对100MW及以上者，发电机应装设保护区为100%的定子接地 保护，发电机变压器组通常采用零序电压保护，动作于信号。当发电机与变压器 之间没有断路器时，零序电压取自发电机侧电压互感器二次绕组的开口三角形， 当发电机与变压器之间有断路器时，零序电压取自变压器低压侧的

11、电压互感器， 以便当发电机回路的断路器断开且变压器低压侧发生接地短路时，保护装置仍能 发出信号图2-1)。4. 3. 2单相接地保护的整定计算(1)电机变压器组的零序电压保护的整定计算动作电压的整定计算发电机变压器组的高压侧为中性点非直接接地系统而发电机电压网络的中 图21发电机变压器组接线保护原理图性点不接地或经消弧线圈接地时，一般在发电机电压侧装设零序电压保护并作用 于信号，其动作值应满足Udz-j Ubp不平衡电压Ubp是由电压互感器的误差和三次谐波电压而引起的，通常Ubp 可达1015V,所以取零序电压保护的动作电压Udz.j=15V。当发电机变压器组高压侧为中性点直接接地系统，而高压

12、侧的零序保护动作 于信号时，发电机电压侧的零序电压保护动作电压Udz.j也取15Vo这种保护有15%的死区，它对大容量发电机是不完善的。规程规定，对于100MW及以上的 发电机应采用保护区不小于95%的接地保护。(2)保护区不小于95%的接地保护这种保护装置是在零序电压保护的根基上加 装三次谐波过滤器，以便减少三次谐波电压的影响，使继电器的动作值只考虑基 波零序不平衡电压。接线如图2-2所示。动作值只按躲过正常运行时电压互感器开口侧的基波不平衡电压整定，即 Udz j Ubp这里的Ubp为基波不平衡电压，其值较小。通常取56V。对于没有专用匝间短路保护的大容量发电机，要求及时将接地的发电机切

13、除，可以另外加一个继电器2V,经延时动作于跳闸。图22电机变压器组带三次谐波滤过器的接地保护接线图3发电机变压器组的纵差保护4.1 纵差保护的特点在发电机和变压器上可能发生的故障和异常运行情况，在发电机变压器组上 都可能出现。因此，发电机变压器组的保护应能反响发电机和变压器的故障和异 常运行情况。即发电机变压器组装设的保护应与发电机和变压器分别装设由保护 相似，但有下面所述的特点。(1)当发电机与变压器之间没有断路器时，对100MW及以下的发电机变压器组， 为了简化保护，可只装设整组共用的纵差动保护；对100MW以上的发电机变压器 组，除装设整组共用助纵差动保护外，发电机还应装设单独的差动保护

14、；对200MW 及以上的汽轮发电机变压器组，在变压器上也宜装设单独的纵差动保护，即实现 双重快速保护方式。当发电机与变压器之间有断路器时，不管机组容量大小，发电机和变压器均 应装设单独的纵差动保护，发电机的纵差动保护动作于发电机与变压器之间的断 路器跳闸，使变压器继续运行，供应厂用电(图3-11a)。当厂用分支接在发电 机与断路器之间时。变压器的纵差动保护动作于变压器高、低压侧断路器跳闸， 使发电机继续运行，供应厂用电(图3-1 1b)。4.2 变压器纵差保护与发电机纵差保护的不同变压器纵差保护与发电机纵差保护一样，也可采用比率制动方式或标积制动 方式到达外部短路不误动和内部短路灵敏动作的目的

15、。但是变压器纵差保护在以 下方面显著不同于发电机纵差保护：(1)变压器各侧额定电压和额定电流各不相等，因此各侧电流互感器的型号一 定不同，而且各侧三相接线方式不尽一样，所以各侧相电流的相位也可能不一致, 这将使外部短路使不平衡电流增大，所以变压器纵差保护的最大制动系数比发电 机大，灵敏度相对较低。(2变压器高压绕组常有调压分接头，有的还要求带负荷调节，使变压器纵差(a)厂用分支接在变压器侧(b)厂用分支接在发电机侧图3-1发电机变压器组接线图保护已调整平衡的二次电流又被破坏，不平衡电流增大，这将使变压器纵差保护 的最小动作电流和制动系数都要相应加大。(3)对于定子绕组的匝间短路，发电机纵差保护

16、完全没有作用。变压器各侧绕 组的匝间短路，通过变压器铁心磁路的耦合，改变了各侧电流的大小和相位，使 变压器纵差保护对匝间短路有作用(匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生单 相短路)。(4无论变压器绕组还是发电机定子绕组的开焊故障，它们的完全纵差保护均 不能动作，但变压器还可依靠瓦斯保护或压力保护。5. 3纵差动作保护的整定计算当发电机变压器组的纵差动保护的整定计算与发电机和变压器同类型保护 的整定计算一样。当发电机装设有独立的纵差保护并采用灵敏接线时，只要能满 足选择性的要求，保护的动作电流应尽可能地压低。变压器的纵差动保护和发电 机变压器组公用的差动保护的动作电流，除了按一般差动保护的整定原

17、则进展整 定外，当有未接入差动回路地厂用电分支时，差动保护的动作电流还应按躲过厂用变压器或电抗器后面发生短路时，流过保护的最大短路电流的条件整定，即Idz Kkld-max o式中Kk可靠系数，取13 Id.rnax厂用变压器或电抗器发生短路时，流 过保护的最大短路电流。当采用带只动特性的BCH-1型继电器时，制动线圈的接入方式要分别不同 情况加以考虑，其目的是保护内部短路时，保护具有较大的灵敏度，外部短路时 保护具有较大的制动作用。当发电机变压器组的高压侧有电源，而发电机侧没有断路器但有厂用分支线 路时，通常为保证外部短路是制动作用最大，内部短路时又无制动作用，对发电 机双绕组变压器组其制动

18、线圈应接在厂用分支回路的电流互感器上。对于发电机 三绕组变压器组，为了保证高压侧或中压侧外部短路时都有制动作用，有时可将 制动线圈接在发电机和厂用分支回路的电流互感器的并联回路上。当电机回路装有断路器时，制动线圈应接线发电机引出线和厂用分支回路的 电流互感器的并联回路上。当采用BCH-1型差动继电器时，制动线圈匝数的选择必须保证在厂用分支 回路上发生短路时，保护可靠不许动作，匝数按下确定，即式中：kd.j一在厂用分支线上发生短路时，流入差动线圈的最大短路电流值（归 算到 基本侧）；Iz流过制动线圈的电流；Wed 基本侧的差动线圈匝数；Kk 一可靠系数，取1.5； tga一最小制动特性曲线的切线

19、斜率，tga =0.9。4发电机变压器组保护的改良5.1 目前的机组保护存在的主要问题目前机组主要存在下面几个主要问题：机组内部轻微故障保护灵敏度低；匝间保护误动率高；差动保护TA特性不一致及饱和问题未能解决；大机组内部故障保护方案不尽完善。6. 2改良方案针对发一变组保护的实际运行情况及出现的问题，一方面应采取有效的措 施，对保护不断的改良和完善，抑制继电器本身存在的缺乏及保护交流回路的不 合理状况，使保护能真实的反映一次设备的运行情况，实现二次为一次服务的目 的。另一方面，随着微机保护的推广应用，在成本核算许可的条件下，尽量将原 备品成本高、机械故障概率高、电磁特性差的电磁型继电器保护更换

20、成微机保护。 在微机保护中，可采用标积制动或三段折线式比率制动特性的基波向量算法或故 障分量算法来实现变压器的差动保护，当差动电流大于可能出现的励磁涌流时， 通过差动速断或低电压加速判据使得差动保护立即动作于跳闸。微机保护中电压平衡保护的灵敏度根据保护要求可以设定的很高，而且由于 TV二次电压回路三相负载平衡，当发生TV二次断线时断线相电压为额定电压 的0.5倍，电压平衡保护可靠动作，闭锁与TV断线有关的保护，同时对于TV 二次断线造成回路过电压的现象也可迎刃而解。另外，利用危急保护装置计算功 能，直接算出发电机3Uo和三次谐波电压大小，无须再接星型开口三角形辅助 TV,防止了接地后备继电器和

21、三次谐波继电器负载对电压回路的影响。微机保护有许多传统保护无法比较的优点，但在抗干扰方面存在许多问题。 干扰对微机保护的影响主要表现在运算或逻辑出错、运行程序出轨和损坏微机芯 片，直接后果是导致危机系统出现故障或功能障碍及保护误动。尽管微机保护的 研究和使用是开展方向，具体选用时应充分考虑生产厂家的产品质量和设备运行 环境，尽可能提高设备运行的可靠性，防止干扰对装置产生的不良影响。5保护配置及整定计算7. 1题目简介某发电厂要扩建一个新厂，安装两台发电机变压器组，主接线如图5-1 1a) 所示。参数如下：发电机 Pe机00MW, cos0=0. 85,Ue=15. 75, xd=195%, x

22、d=24%, xd=14. 5%；变压器Se=240MVA, Ud=0. 105接线 Y/A-11,分接头 121 + 2X2. 5%/15. 75KV, 分级绝缘。相间短路后备保护范围末端两相短路时，流经发电机的最小短路电流 为 14900Ao110KV母线上出线后备保护动作时间为6S0出线的零序后备保护最大动作电 流为3250A,最大动作时间为5S。在最大运行方式下，出线的零序后备保护范围 末端接地短路时流经变压器的零序电流为620A,故障线路上的零序电流为903Ao 在最小运行方式下，出线末端金属接地短路时，流经变压器的最小零序电流为 llOOAo保护设计所需的最大三相短路电流的计算结果

23、如图5-1 (b) (c)所示。它 们是归算到H5KV的安数(括号内为最小三相短路电流值)。试选择发电机变压器组的保护方式，并计算各种保护的整定值。5.2保护配置5. 2. 1概述根据规程规定，该发电机变压器组应装设以下几种保护：发电机差动保护， 变压器差动保护，发电机变压器组公用差动保护(大差动保护)；发电机还装设 定时限负序过电流保护和反时限负序过电流保护，负序过负荷保护，失磁保护， 低电压起动的过电流保护，过电压保护，过负荷保护，定子接地保护，匝间短路 保护；变压器还装设有瓦斯保护，零序过电流保护。6. 2. 2保护配置分析(1)保护配置满足国家现行标准,并在很多地方超过了标准的要求,如

24、定子 单相接地保护已到达100%定子单相接地保护。(2)发电机保护除了本身一套纵联差动主保护外，还装设有发电机-变压器 组(a)(b)(c)图5-1发电机变压器组保护设计图(a)主接线图；(b) 110KV母线短路时，短路电流分布图；(c) 15.75KV母线短路时，短路电流分布图 大差保护,构成双重主保护,装设带电流记忆的低电压过电流保护作为发电机- 变压器组的后备保护,保护带两段时限，以较小的时限断开变压器高压侧断路器， 以较大时限停机,能保证变压器故障时,确保厂用供电。（3）变压器保护由瓦斯、压力和变压器大差动构成主保护，由发电机后备保护作 为变压器的后备保护，变压器复合电压过电流保护配

25、置在高压侧作为母线保护的 后备保护，使整体保护相互配置,完整可靠。（4）将主保护和后备保护分开配置于两个模块,并在两个模块中都配置发电机过 电压保护,这样能在单个模块故障的情况下,发电机不至失去应有的保护。5. 2. 3几种保护配置问题的探讨（1）发电机失磁保护 发电机失磁是常见的故障形式。特别是大型机组励磁 系统的环节多，增加了发生低励磁或失磁的时机。发电机低励或失磁后，将过度 到异步运行，转子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无 功功率反向（原为过励磁运行时）增大；在转子回路中出现差频电流，电力系统 的电压下降及某些电源支路过电流。所有这些电气量的变化，都伴有一定程度的

26、摆动，在一定条件下，将破坏电力系统的稳定运行，威胁发电机本身安全。从故障特性分析，构成失磁保护的主判据：系统侧主判据为高压母线三一样 时低电压，以防止机组失磁时引发无功储藏缺乏的系统电压崩溃；发电机侧主判 据为异步边界阻抗（静稳极限阻抗）。辅助判据：负序电压（电流）元件，当机 组发生失磁时，不存在负序电压（电流），只有发生不对称故障时，负序电压电 流）元件动作，闭锁失磁保护；无功功率方向，当机组失磁时，无功反向，朝向 机组，目前作为无功调节手段要求机组能无功进相运行，因此该判据已不适用。 转子低电压元件（包括定励磁低电压判据和变励磁电压判据），该元件是比较好 的判据，除自保护装设点到发电机励磁

27、绕组这一区域开路引起的失磁外，该元件 都能够正确动作。随着系统容量的不断增大及网架构造的增强，系统的无功储藏也增强了很 多，而且快速微机励磁调节器也在系统中大量使用。这样，对于几个并联连接的 发电机，当某台发电机失磁期间，系统电压变化较小，系统侧三相低电压可能拒 乏所引起的频率降低，水轮发电机突然甩负荷所引起的过电压，系统 发生振荡等都属于不正常运行状态。由于过负荷，加速了设备绝缘材 料的老化和损坏，甚至引起事故扩大造成严重故障。总之，不正常工 作状态往往影响电能的质量、设备的寿命、用户生产产品的质量等。关键词继电保护；发电机；变压器组；后备保护；纵差保护目录1绪论41.1 电力系统继电保护的

28、作用41.1.1 电力系统的故障和不正常运行状态及引起的后果41.1.2 继电保护装置及任务51.2 继电保护的基本原理和保护装置的组成51.2.1 继电保护的 基本原理51.2.2 继电保护装置的组成61.3 对继电保护的要求71.3. 1选择性71.3. 2速动性71.3. 3灵敏性81.3. 4可靠性81 . 4继电保护技术的开展史82发电机变压器组的后备保护92 . 1概述92. 2相间短路后备保护10动；但是一机失磁故障可能使故障机组的机端电压过低，危及厂用辅机的正常工 作，为此失磁保护的三相现时低电压可以接在机端。（2）发电机定子匝间短路条件允许的情况下优先采用横差保护，一般采用纵

29、向零序电压继电器（三次 谐波电压滤过比大于80） +负序方向继电器+PT断线闭锁。保护宜延时50100ms 动作于全停。纵向零序电压型匝间保护的主判据是纵向零序电压取自专用电压互感器的 三角开口电压回路，电压互感器一次侧的中性点与发电机中性点直接连接通过 高压电缆）而不能直接接地。当发电机内部或外部发生单相接地故障时，即使发 电机的中性点电位升高，三相对中性点的电压仍然完全对称，开口三角输出电压 仍等于0o只有当发电机内部发生匝间短路或者发生对中性点不对称的各种相间 短路时，电压互感器三相对中性点的电压不再平衡，开口三角才有电压输出。对于单元接线的发一变组，主变的接线多为Y/型，即发电机侧为小

30、电流 系统。用对称分量法分析，在变压器高压侧发生各种故障时均不会出现纵向零序 电压。实际上当主变高压侧发生单相接地故障时，发电机只有两相中流过故障电 流。但是发电机三相参数不可能完全对称，在短路时的暂态过程中，电枢反响及 漏磁通的影响，使得三相电压对中性点的不对称增大,产生较大的纵向零序电压。 为提高零序电压型匝间保护的动作可靠性，应有负序功率方向元件，且适当提高 零序电压动作值。负序功率方向元件P2的动作方向有两种方式。当P2动作方向指向发电机时, 即P2常开接点与纵向零序电压元件的常开接点组成“与门出口。发电机正常 运行时，由于外部系统的不对称，存在流向发电机的负序功率，使发电机内部轻 微

31、故障时负序功率方向保护拒动，因此这种保护方案的灵敏度不高。当P2动作 方向指向系统时，即P2常闭接点与纵向零序电压元件的常开接点组成“与门 出口。这种方式能在发电机内部故障时，匝间保护可靠动作。而在外部故障时， P2元件常闭接点立刻断开，断开的速度应比零序电压元件接点闭合快，同时P2 返回应慢于零序电压元件。外部三相对称短路时，出现的纵向不平衡电压可能使零序电压元件动作，一 旦采用P2元件采用常闭常闭接点时它将保持闭合，保护误动作。因此整流型、 集成电路型保护采用的时第一种方案。采用微机保护后，它可以将三相短路开场 瞬间不对称负序分量记忆住，保证P2正确断开常闭接点，因此采用上述的第二 种方案

32、。(3)变压器零序保护a.分级绝缘且中性点装放电间隙的升压双圈变压器中性 点装放点间隙的分级绝缘变压器,装设两段式零序电流保护和反映零序电压、间 隙放电电流的零序电流电压保护。零序电流接到中性点引出线的电流互感器上。 放电间隙零序电流接到放电间隙的电流互感器上。零序电流I、II段：以较短时限动作于断开220KV母联断路器，以较长时限 解列灭磁。零序电流(在中性点接地闸刀断开时投入)电压保护：经0. 30. 5s时贤解 列灭磁。对于大型发一变组单元接线，为防止机组过电压，发电机制造商会要求主变 中性点接地运行。b.升压三圈变压器全绝缘变压器，装设两段零序电流保护和零序电压保护。系 统接地故障，先

33、切除中性点接地的变压器，后切除中性点不接地的变压器。零序 电流接到中性点引出线的电流互感器上。中性点装放电间隙的分级绝缘变压器，装设两段式零序电流保护和反映零序 电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。零序电流接到中性点引出线的电流互 感器上，放电间隙零序电流接到放电间隙的电流互感器上。零序电流I段：以较短时限动作断开220KV母联断路器，以较长时限动作断 开本侧断路器；零序电流n段：以较短时限动作断开本侧断路器，以较长时限动 作断开变压器各侧断路器并灭磁。零序电压保护经0. 30. 5s时限动作断开变压器各侧断路器并灭磁；零序电流在中性点接地闸刀断开时投入)电压保护经0.30. 5s时限动作断

34、开变压器各侧断路器并灭磁。5. 3整定计算采用高灵敏度接线的发电机纵差保护BCH-2确定电流互感器和电压互感器的变比Pef200xlO3V3Ueef= 8625AnT -10000/5-2000 I yn 尸 15. 75/0. 1=157. 5(2)计算发电机的二次额定电流丁 =肾=鲁二器31A(3) Wp平衡线圈匝数Wp60 = 12.66 匝Kk可靠系数AW。一继电器的动作安匝，一般取60匝Wp取12匝(4)求差动线圈匝数W3Wcdj旌+ Wp = 12. 66+12=24. 66 匝KkHc取20匝(因BCH-2型继电器差动线圈的最大匝数为20匝)保护的动作电流Idzj(6)灵敏度校验

35、考虑110KV侧断路器断开时，灵敏度最小。t(2)K_ 1dminIm =Ldzj6(3)2 ,dmin115 V3x15.752000x3接于中性线上的CJJ的动作电流Idz8523x7.3Z= 8.98 2,满足要求。60000.212ee= 0.2x4.31 =0.8625. 3. 2变压器差动保护(拟采用BCH-1型继电器)各侧电流互感器变比及额定电流计算名称各侧数值额定电压(KV)12115. 75额定电流(A)半空= 1145 73x121240x1()3L= OOlXj73x15.75电流互感器的接线方式AY电流互感器的计算变比1145 V3 1983 558800 5选用电流互

36、感器变比22 = 40051222 = 2oo 5循环臂电流(A)1983 =4.964008800 一= 4.42000选121KV侧为基本侧制动线圈的接入方式根据的短路电流分布情况，制动线圈应接在noKv侧，以使内部短路时制动 作用小些。确定保护装置的一次动作电流a)躲过变压器的励磁涌流b)躲过15. 75KV侧外部短路时的最大不平衡电流=4. 47Ac)躲过二次回路断线时的最大负不平衡电流取基本侧的动作电流Idz.j =7.44A确定基本侧差动线圈的匝数=8.06 匝取差动线圈的整定匝数Wed =8匝。(5)确定非 基本侧(15. 75KV侧)的工作线圈匝数Wq和平衡线圈匝数Wp4 96

37、-4 4Wp.j#= _ J x8 = L108匝I I选取Wp =1匝。实际工作线圈匝数Wq = wp+=1 + 8 = 9匝。(6)计算Afp实际误差小于0. 05,不必重算。(7)确定制动系数和制动线圈匝数制动系数Kz按躲过15. 75KV侧外部短路时的最大短路时的最大不平衡电流 选择。制动线圈的匝数gK7wa o 195 一3立= = = 1.95匝tga 9选取Wz =2匝。计算最小灵敏系数在noKv侧两相短路时，保护装置的灵敏度最低，在这种情况下，工作安匝计算如下：110KV侧的工作安匝为：5147x3AWg.uo ulg/ioWw = 定历 x8 = 154.4安匝15. 75侧

38、的工作安匝为:AWg.675 = IgJ5.75Wcd.15.75 =4763-x9 = 56.5 安匝 2000总工作安匝AW。=154.4 +156.5 = 310.9安匝制动安匝计算如下: 短路电流产生的制动安匝V3x5147x AWz.dX 2 = 38.6 安匝400负荷电流产生的制动安匝AWzf = 4.96 x 2 = 9.92 安匝总的制动安匝AWZ= 38.6 + 9.92 = 48.5安匝利用BCH-1型继电器的制动特性曲线(图5-2),可求得动作安匝AWdz= 62 安匝灵敏度Km =AWas310.962= 5.01 25. 3. 3发电机变压器组大差动保护(BCH-4

39、)接线如图5-3所示。确定各侧电流互感器的变比及二次额定电流值，选择基本侧的起动电流 计算方法与(二)一样。(2)求制动线圈与差动线圈之比m其中tga是产品说明书中给出的标准特性曲线(如图5-3(b)所示的原点至最小制动特性曲线1的最高点所作切线的斜率。tg= 0.35o1200110KV侧母线短路时4=Kf7qKtxAfwcId.max = lXlX0.1X4, 763 =0. 476KA% = AU110Id.max = 0.05 x 4.763 = 0.238 KA图5-2 BCH-1型差动继电器制动特性曲线1最小制动特性曲线； 2最大制动特性曲线图5-3 BCH-4型差动继电器(a)主

40、接线图图5-3 BCH-4型差动继电器(b)BCH-4型差动继电器最低制动特性曲线；2-最高制动特性曲线I；= Afp.110Id.110+ Afp.15.75Id.15.75= 0.06 x 4.763 + 0.06 x 4.763 = 0.572 KA15. 75KV侧厂用分支外部短路时p =1x1x0.1x6.88 + 1x1x0.05x8.523 =1.114 KAI； =0.05 x 6.88 = 0.344 KA黑p = 0.06 x 6.88 + 0.06 x 8.523 = 0.924 KA从上面的计算可知，110KV侧故障时,m有最大值0. 814o计算 基本侧差动线圈匝数W

41、ed. jb60Wsjb = I制而=7.44(1 + 能。.8 面=蒜=5.73 匝选取Wcd.jb =5匝。(4)计算基本侧的制动线圈的匝数Wz.jb选取Wz.jb =5匝。校核动作电流及可靠系数【dzj =AW。Wcd.jb +； Wz.jb - tgaWz.jb6060?75= 10.43 A(6)求15. 75KV侧差动线圈匝数Wcd.675”丁【e jb ”了4.96 u u 由Wcd-15.75 = Wcd.jb = X 5 = 5.63 匝I，15.754.4选取 W3.15 75 = 6 匝。求15. 75KV侧的制动线圈匝数选取 Wz/5.75=5 匝。计算各侧的工作线圈匝

42、数Wg(a)基本侧计算工作匝数Wg.js和整定工作匝数Wg.211eWg.jb.js = Wgjb + - mWcd.jb = 5 + 5 X 0.814X 5 = 7.035 匝Wg.jb . Wcd.jb + Wz.jb = 5 + g X 5 = 7.5 匝(b) 15. 75KV 侧的 Wg.675.js 和 w k = Iejw h S = x844 = 951 匝vvgJ5.75-js T gib A A入。十+Ae-15.75A校核Afp、tga和m(a)校核Afp(b)校核tga110KV侧(基本侧)故障15.75KV侧故障(c)校核m_ , /n,2xl.5xl.0273.2

43、1 八.基本侧 m = 0.626 0.8144x0.35x4.763-1.5x1.027 5.1277从以上计算可知：Afp和m的实际值都小于初步计算中所采用的值。tga的实际值小于初步计算中所采用的值。所以各种计算结果要重算。(10)校验灵敏度按最小运行方式下两相短路电流计算(a)110KV侧内部故障时的灵敏度3 ”)V3 仆一 115x5147x4763义5 = 171.799 匝2 工51 26754002000根据AW。和AW,在BCH-4型继电器的最高制动特性曲线(图5-3 (b)中曲线2) gZ上找至I1MN=140安匝和KN =110安匝。(b) 15. 75KV侧内部故障时同

44、理，根据AWg和AW2找至lj MN=170MN和KN=120安匝。5. 3. 4负序过电流保护反时限负序过电流保护采用BL-41型继电器，最大动作时间为5So按规程规定，保护的动作值按发电机转子发热条件整定。发电机容量为 200MW,允许过热时间常数A=8,允许流经发电机的负序电流与时间的关系，按 = A计算(其中1哽为负序电流标么值)，其曲线如图5-4中的曲线1。图5-4负序过电流保护的动作特性与发电机允许负序电流曲线配合图1 -发电机允许负序电流曲线；2-负序过电流的动作特性反时限负序电流保护的动作特性，从保护发电机不出现转子局部过热的观点 出发，应满足t=的条件,其中a为裕度系数，一般

45、取0. 0020. 004。继 4 +a电器的动作特性曲线如图5-4中曲线2。但因最大动作时间是5S,比相邻线路的 后备保护动作时间小，所以还要另加一套定时限负序过电流保护，作为相零线路 的后备保护及失磁保护闭锁之用。定时限负序过电流保护的整定方法如下：动作电流的计算按发电机的转子发热条件计算灵敏度校验(3)动作时间整定另外，还要装设动作于信号的负序电流保护，其整定值按躲过发电机长 期允许的负序电流值和最大负荷时负序电流过滤器的不平衡电流整定，取 【dzl =0l12e 0.431 AoJ5. 3. 5失磁保护失磁保护采用LZ-2型失磁继电器,它的方框图及动作特性如图5-5所示。系统各元件的电

46、抗归算到15. 75KV侧的二次电抗值分别为份由和.u| Hl i 15.75? 2000及电机. Xd =1.95 = 1.95XX26.IQ口 Se nY235.3 157.5东结n iqc 15.7522000乐 筑.xxt = 0.135 xx= 4.25。t100157.5变压器：Xb= 0.105 X 15-752X= 1.38Qb240157.5系统阻抗如图5-6所示。失磁保护的整定计算如下。方框图(b)动作特性图图5-5 LZ-2型失磁继电器构成的失磁保护E)方框图；(b)动作特性图图5-6计算失磁保护的动作特性图按等电压(临界电压阻抗圆整定1SCJ取变压器高压侧母线电压Ur等于0.8Up,即K=0.8,则等电压阻抗圆圆心的坐标 DC为ro=o等电压阻抗圆的半径为从而 Xa =r + x0 =9.446.18 = 3.26。(2)按临界失步阻抗圆整定2SCJ从而阻抗圆的圆心为ro=o半径为闭锁元件的整定(1)负序电流闭锁元件的动作值采用定时限负序过流保护的动作值，即【dz.j = L11A。(2)低电压闭锁元件的动作值按临界电压整定，即Ud7.i =80V。u，J(3)电压回路断线闭锁元件的整定值取Ud =8V。QZ J(4