60继电保护.docx
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60继电保护
第一章工程概况
1.1原始资料分析
某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为2*600MW的火力发电厂，发电厂安装2台600MW超临界燃煤机组，采用哈尔滨电气集团生产的锅炉、汽轮机、发电机，发电机端额定电压为20kV,发电机额定电流19254A，功率因数为0.9，安装顺序为#1、#2机，厂用电率为8%，机组年利用小时最大为6000小时，出线2回与220kV的系统相连,2回线路输送功率相等，每回线路的最大负荷510MW，最小负荷为496MW。
1.2厂址简况
厂址位于某市区西北约35km的XX镇附近。
厂址南距京九铁路线约2.5km，北距某高速公路约4km。
1.3交通情况
本工程铁路接轨站为某车站。
该站为京九铁路线上的一个中间站，车站现有正线2条，到发线5条，到发线有效长850m。
车站西咽喉牵出线接轨有2条货物线、1条煤专线。
车站西端牵出线1条，负责车站货物线及专业线的取送任务。
电厂专用线自该车站西咽喉既有牵出线尾部引出，向北转弯跨越XX河后进入厂区，专用线贯通全长3.1km。
本工程铁路专用线运行方式为专用线铁路代管、煤车整列进厂、货物交接。
XX市境内公路交通条件较好。
XX国道、XX高速公路均在XX市境内穿过。
XX市东距省会XX市区约29km，与周边各县城市之间均具有良好的交通条件。
1.4气象条件
序号
项目
单位
特征值
出现时间
资料年限
1
多年平均气温
℃
14.2
1957~2008
2
多年平均气压
hPa
1000.2
1957~2008
3
多年平均风速
m/s
2.8
1957~2008
4
多年平均相对湿度
%
66
1957~2008
5
历年最小相对湿度
%
1
73年12月30日
1957~2008
6
多年平均降水量
Mm
624.2
1957~2008
7
最大一日降水量
Mm
142.5
75年8月6日
1954~2008
8
历年极端最高气温
℃
42.9
67年6月6日
1957~2008
9
历年极端最低气温
℃
-16.9
90年1月31日
1957~2008
10
历年定时最大风速
m/s
18.0
77年2月20日
1957~2008
11
历年最大积雪深度
Cm
20
74年12月31日
1957~2008
12
历年最大冻土厚度
Cm
27
77年1月22日
1954~2008
风向频率：
全年主导风向为东风、西风以及东北偏东风；最冷季（冬季）的主导风均为西风，次主导风为东风、东北偏东风；夏季的主导风向为东风及东北偏东风。
地震动参数：
场地土平均等效剪切波速Vse=248.18m/s，场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为III类。
1.5水源
电厂本期采用带自然通风冷却塔的循环供水系统，利用城市中水作为电厂循环补充水，由XX市XX城市污水处理厂供给，厂外供水管线约30KM。
XX煤矿的矿井水作为循环补充水的备用水源，采用XX城市自来水作为生活水水源。
1.6接入系统
电厂本期可以选择接入系统电压为220KV，也可以选择500KV，其中电厂距离最近电力系统的220KV变电站80KM，距离最近的500KV变电站150KM。
1.7设计主要内容
1、发电厂接入系统设计：
包括接入系统的电压选择，出线回路数选择；
2、主变压器设计：
包括容量选择、型号选择、额定电压选择、变压器分接头、冷却方式、连接组别的选择等；
3、发电厂电气主接线选择：
包括发电机电压侧和高压侧主接线方案的比较及确定；
4、发电厂厂用电设计：
包括引接方案的缺点，高压和低压厂用电的电压等级确定，厂用变压器型式、额定电压、冷却方式、连接组别和容量的选择，高压和低压厂用电主接线方案的确定，高压和低压厂用电中性点接地方式选择；
5、发电厂启动/备用电源设计：
包括引线方案的确定，启动/备用变压器容量、额定电压、冷却方式、连接组别和型式的确定；
6、交流事故保安电源设计：
包括电源的形式、容量、额定电压、主接线方式和中性点接地方式选择；
7、直流电源设计：
包括直流电源的形式、配置数量、额定电压、接线方式等选择；
8、UPS不间断电源设计：
包括接线方式、运行方式、容量等选择；
9、断路器设计：
包括系统高压断路器选择、高压厂用电断路器选择等；主要是断路器型号、额定电压、额定电流、额定开断电流、额定关合电流、热稳定电流、动稳定电流、合闸时间、分闸时间、额定操作循环等；
10、隔离开关设计：
包括系统高压隔离开关、高压厂用电隔离开关的选择等；主要是隔离开关型号、额定电压、额定电流、热稳定电流、动稳定电流等；
11、电压互感器设计：
包括电压互感器的配置方案、容量、型式、绕组数、连接组别和型号等；
12、电流互感器设计：
包括电流互感器的配置方案、型式等；
13、避雷器设计：
包括避雷器的配置方案、型式等；
14、发电机继电保护设计：
包括发电机保护的配置方案等；
15、主变压器、高压厂用变压器保护设计：
包括保护配置方案；
16、发电厂自动装置的设置方案。
17、封闭母线设计。
第二章发电厂接入系统设计
2.1发电厂接入系统设计
电厂本期可以选择接入系统电压为220KV，也可以选择500KV，其中电厂距离最近电力系统的220KV变电站80KM，距离最近的500KV变电站150KM。
考虑到本电厂离220KV变电站较近，且东距省会XX市约29KM，处在负荷中心，出于这方面考虑，因此将电厂接入离本厂80KM处的220KV系统。
两台机组均采用发电机—变压器单无接线形式。
经过发变组高压侧出线接至母线，再由XXI路，XXII路、XXIII路的三条线路接入至220KV变电站。
#1、2主变高压侧中性点均直接接地；每台主变低压侧设置一台高厂变（三绕组分裂变压器）供两段6KV工作母线，两台机组共设一台启备变供各机组6KV段备用电源，发电机出口均带一台脱硫变和励磁变，分别供6KV脱硫段和励磁系统正常工作。
第三章发电厂电气主接线的选择
3.1电气主接线的设计原则
3.1.1主接线设计的基本设计
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
1、可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。
⑴主接线可靠性应注意的问题
①应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。
主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前仅作为参考。
②主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。
③主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。
④要考虑所设计发电厂在电力系统的地位和作用。
⑵主接线可靠性的具体要求
断路器检修是，不宜影响对系统的供电。
②断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。
③尽量避免发电厂全部停运的可能性。
④大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。
2、灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
①调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
②检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
③扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
3、经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下作到经济合理。
⑴投资省
①主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。
②要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。
③要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。
⑵占地面积小
主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。
⑶电能损失少
经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。
此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。
3.2设计方案
根据上述规定，设计的方案如下：
3.2.1220kV侧设计方案
由于现在设备的可靠性都较高，且回路出线才2回，从经济性和可靠性综合考虑，选择单母线分段接线和双母线接线两种方案进行比较
方案一：
单母线分段接线
接线简单清晰，采用设备少，操作方便，便于扩建和秀用成套配电装置。
采用断路器分段的单母线接线比不分段的单母线接线和采用隔离开关分段的单母线具有更高的供电可靠性。
方案二：
双母线接线
主要有以下特点：
可以轮流检修母线而不影响供电
检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路
一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连回路的供电
运行高度灵活
扩建方便
便于试验
广泛应用于220kV的配电装置中。
设计的220kV出线只有两回，故不设旁路母线。
表2.2.1.1：
220kV侧方案比较表
方案I
单母线分段接线
方案II
双母线接线
可
靠
性
1、当一段母线发生故障时可保证非故障段母线正常供电。
2、接线形状简单清晰设备少设备本身故障率小。
3、任一出线断路器故障时，该回路必须停止运行
1、在任一段母线故障的情况下可迅速倒至另一段母线，不致使负荷中断供电。
2、可靠性高、检修周期长
3、检修任一母线隔离开关，只需断开该回路。
灵
活
性
1、运行方式相对简单
2、扩建方便
3、切换线路较方便
1、操作相对复杂。
2、调度灵活性较好
3、易于扩建和发展
经
济
性
设备相对较少，投资少，年费用少。
2、占地面积较小。
投资较大。
设备数量多。
占地面积大
综合考虑多种因素，决定选择方案Ⅱ：
双母线接线。
第四章变压器的选择
4.1主变压器的确定
4.1.1主变压器容量及台数的确定
1、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。
2、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。
4.1.2主变压器型式的选择
1.相数的选择
①当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂均应选用三相变压器。
②当发电厂与系统连接的电压为220kV时，宜经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。
对于单机容量为600MW、并直接升压到220kV的，宜选用三相变压器。
2.绕组数量和连接方式的选择
⑴发电厂主变压器绕组的数量
①最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。
两种升高电压的三绕组变压器一般不超过两台。
因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高40%—50%，运行检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布置复杂，故对其使用要给予限制。
②对于200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。
因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相分相封闭母线,供电可靠性很高,而大电流的隔离开关发热问题比较突出,特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多;同时发电机回路断路器的价格极为昂贵,故在封闭母线回路里一般不设置断路器和隔离开关,以提高供电的可靠性和经济性.此外,三绕组变压器的中压侧,由于制造上的原因一般不希望出现分接头,往往只制造死接头,从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。
这样采用三绕组变压器就不如用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。
③联络变压器一般应选用三绕组变压器，其低压绕组可接高压厂用起动/备用变压器或无功补偿装置。
⑵绕组连接方式
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。
我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。
35kV以下电压，变压器绕组都采用△连接。
由
于35kV采用Y连接方式，与220、110kV系统的线电压相角移为0´（相位12点）。
这样当电压比为220/110/35kV，高中压为自耦连接时，变压器的第三绕组连接方式就不能用三角形连接，否则就不能与现有35kV系统并网。
因而
就出现所谓三个或两个绕组全星形接线的变压器，全国这类变压器约40～50台。
根据上述规定，选择天威保变公司的SFP7-750000/220变压器，具体参数如下：
表3.1.2：
SFP-750000/220参数
型号
SFP-750000/220
连接组别
Ynd,11
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
空载损耗（kW）
短路损耗（kW）
空载电流（%）
阻抗电压（%）
高压
低压
750000
220/242
20
270
630
0.25
14
主变压器铭牌的选定：
根据计算容量可选变压器的铭牌为：
型号：
SFP-750000/220
查《变压器型号手册》可知道变压器符号的规定：
SFP-750000/220
额定电压220千伏
额定容量750000千伏安
强迫风冷油循环
三相
4.2厂用变压器的确定
4.2.1选择原则
①高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%与低压厂用电计算负荷之和选择。
②高压厂用备用变压器或起动/备用变压器应与最大一台（组）高压厂用工作变压器的容量相同；当起动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动/备用变压器检修的条件；
高压厂用备用变压器或起动/备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时，如不满足所带的Ⅰ类电动机自起动的要求，宜采用分批自起动的方式，而不宜增大备用变压器或起动/备用变压器的容量。
③低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。
④装于屋外或屋外进风小间内的变压器，其容量一般不考虑温度修正，但南方地区宜将小间进出风温差控制在10℃以内。
主厂房进风小间内的变压器容量，北部和中部地区一般亦无需按温度修正，但中南地区宜将进出风温差控制在10℃，南方地区负荷较满时应考虑温度修正。
4.2.2高厂变与脱硫变的选择
根据上述规定，选择在主变低压侧各接一台高厂变和一台脱硫变，具体参数如下：
项目
高厂变
脱硫变
型式
户外型三相油浸式分裂变压器
户外型三相油浸式双绕组变压器
型号
SFF10-63000/20
SF10-40000/20
额定容量（MVA）
高压绕组：
63（ONAF）/44.1（ONAN）
低压绕组：
35（ONAF）/24.5（ONAN）
40（ONAF）/28（ONAN）
额定电压（KV）
22±2×2.5%/6.3-6.3KV
22±2×2.5%/6.3KV
额定电流（A）
1818．65±3×2.5%/3207.5-3207.5A
1154.7±3×2.5%/3665.7A
短路阻抗
（以高压绕组额定容量为基准）
半穿越阻抗：
23%（允许偏差±3.5%）
18%（允许偏差±3.5%）
额定效率
99.5%
冷却方式
ONAF（油浸风冷）/ONAN（油浸空冷）
联接组别
D，yn1-yn1
D，yn1
低压侧中性点
低电阻接地
高压侧承受短路能力（KA/4s）
300
低压侧承受短路能力（KA/4s）
50
额定负载损耗（KW）
282.5
178
额定空载损耗（KW）
32.5
21
额定空载电流（%）
0.22
连续额定容量时的温升限制K（周围环境温度40℃）
顶层油
50
绕组平均
60
金属结构件
75
制造厂家
保定天威
4.2.3发电厂启动/备用变压器的选择：
两台机组公用一台为SFFZ-CY-63000/220油浸自然风冷式结构的有载调压分裂电力变压器。
联接组标号：
YN，yn0-yn0,d11（加平衡线圈）。
与其它设备连接方式：
高压侧、中性点侧接架空线；低压侧接共箱封闭母线。
中性点接地方式：
经接地电抗器接地
绕组额定电压：
高压:
2308X1.25%kV，低压：
6.3kV
调压方式：
有载调压
调压位置：
中性点联接组别标号：
YN,yn0-yn0,d11（加平衡线圈）
阻抗电压（以高压绕组额定容量为基准）：
21%（允许偏差标称值的±3.5%）
启备变技术规范
冷却方式
高压绕组（MVA）
低压绕组（MVA）
油浸风冷
63
35－35
套管电流互感器:
220kV套管采用抚顺传奇，型号为：
BRLW－252/630-4
装设位置
高压套管
高压套管
220kV中性点套管
6.3kV中性点套管
台数
1/相
2/相
3
2/相
准确级
0.2S
5P40
5P20
5P15
电流比
2X600/1A（2X300/1A二次抽头）
2X600/1A
100-300/1A
200/1A
二次容量
≥20VA
30VA
20VA
20VA
Fs
≤5
4.2.4低压厂用变选择：
励磁变：
每台机组的主变压器组低压侧设有一台容量为6900KVA励磁变。
低压干式变压器2500KVA的有：
4台电除尘变、2台电除尘备用变
低压干式变压器2000KVA的有：
2台脱硫变
低压干式变压器1250KVA的有：
4台汽机变、2台除灰变、2台输煤变、2台煤场变
低压干式变压器1000KVA的有：
4台锅炉变、2台公用变、1台干磨车间变
低压干式变压器800KVA的有:
2台化水变
低压干式变压器630KVA的有：
2台照明变、2台检修变、2台斗轮机变
低压干式变压器400KVA的有：
2台油泵房变
低压干式变压器315KVA的有：
2台循环水泵房变
低压干式变压器200KVA的有：
2台灰水回收变
低压油浸式变压器1000KVA的有：
2台隔离变、2台净水站变
以上变压器除主变、启备变、高厂变、脱硫变屋外布置外，其余均布置在配电室内。
名称
型号
额定容量（KVA）
额定电压
（KV）
额定电流
（A）
接线
组别
阻抗
电压
数量
（台）
汽机变
SC10－1250/10
1250
6.322.5%/0.4
114.5/1804.2
D,yn11
6%
4
锅炉变
SC10－1250/10
1250
6.322.5%/0.4
114.5/1804.2
D,yn11
6%
4
公用变
SC10－1000/10
800
6.322.5%/0.4
91.64/1443.42
D,yn11
6%
2
照明变
SC10－630/10
630
6.322.5%/0.4
57.74/909.33
D,yn11
4.5%
2
电除尘变
SC10－2500/10
2500
6.322.5%/0.4
229.11/3608.55
D,yn11
10%
4
电除尘
备用变
SC10－2500/10
2500
6.322.5%/0.4
229.11/3608.55
D,yn11
10%
2
除灰变
SC10－1250/10
1250
6.322.5%/0.4
114.56/1804.2
D,yn11
6%
2
输煤变
SC10－1250/10
1250
6.322.5%/0.4
114.56/1804.2
D,yn11
6%
2
煤场变
SC10－1250/10
1250
6.322.5%/0.4
114.56/1804.2
D,yn11
6%
3
循环水泵房变
SC10－315/10
315
6.322.5%/0.4
D,yn11
4%
2
化水变
SGB10－630/10
630
6.322.5%/0.4
57.7/909.3
D,yn11
4.5%
2
检修变
SC10－630/10
630
6.322.5%/0.4
57.7/909.3
D,yn11
4.5%
2
灰水回收变
SC10－200/10
200
1022.5%/0.4
11.55/288.7
D,yn11
4%
2
第五章厂用电接线
5.1厂用电接线总的要求
厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济和满发地运行。
厂用电接线应满足下列要求：
①各机组的厂用电系统应是独立的。
特别是200MW及以上机组，应做到这一点。
一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。
并能在短时间内恢复本机组的运行。
②充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。
一般均应配备可靠的起动（备用）电源。
在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。
③充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。
特别要注意对公用负荷供电的影响。
要便于过渡，尽少改变接线和更换设备。
④300MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。
当全厂停电时，可以快速起动和自动投入，向保安负荷供电。
还要设置电能质量指标合格的交流不间断供电装置，保证不允许间断供电的热工负荷的用电。
5.2厂用电接线设计方案：
5.2.1厂用母线的选择：
方案一：
不分段的单母线接线
不分段的单母线接线是有母线的接线中最为简单的接线形式，这种接线的特点是，整个配电装置中只有一组母线，所有的电源和引出线都经过相应的断路器和隔离开关都连接到这组母线上。
不分段的单母线接线的主要优点是接线简单清晰，采用设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
其缺点是接线不够灵活可靠.当母线与母线隔离开关故障或检修时，将造成整个配电装置停电。
当断路器检修时，将在检修期间中断该进出线的工作。
方案二：
单母线分段接线
当进出线回路数较多时，采用不分段的单母线接线已经无法满足供电可靠性的要求。
为了提高单母线接线的供电可靠性，把故障和检修造成的影响局限在一定的范围内，可采用隔离开关或断路器将单母线进行分段。
但若一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间内停电。
当采用接于不同段母线的双回线路供电时，常使架空线路出现交叉跨越。
此外扩建时需要向两个方向均衡建设。
单母线分段接线主要应用于中小容量发电厂的电气主接线、各类发电厂的厂用电接线以及进出线数量比较多的6~220kV变电所中。
表5.2.1：
厂用电设计方案比较表
方案I
不分段的单母线接线
方案II
单母线分段接线
可
靠
性
1、当母线发生故障时故障段母线停电。
2、6kV母线检修将导致全部负荷停电
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