2150MW发电机变压器组继电保护设计毕业设计论文.docx
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2150MW发电机变压器组继电保护设计毕业设计论文
毕业设计论文
2×150MW发电机--变压器组继电保护设计
前言
本设计为山东电力高等专科学校2008级电气工程及自动化专业的《电力系统继电保护》课程设计，设计题目为：
2×150MW发电机变压器组继电保护设计。
一、毕业设计的目的：
毕业设计是学校教育中的最后一个教学环节，学生在完成了基础理论课和专业课学习及校内外实习之后，通过毕业设计，能使学生将理论与实践有机地结合起来，进一步巩固所学知识，综合运用所学理论和技能解决实际工程问题的能力得到锻炼。
通过继电保护毕业设计加深学生对继电保护知识的理解和掌握，增强识图和绘图能力，提高独立分析问题、解决问题的能力，培养学生对待工程技术问题严肃认真的科学态度，为尽快适应将采所从事的工作打下良好的基础。
二、继电保护设计要求：
电力系统继电保护设计是根据系统接线图及要求选择保护方式，进行整定计算，电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行。
如果设计与配置不当，保护将不能正确工作，会扩大事故停电范围，造成人身和设备事故，给国民经济带来严重的恶果，因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行有非常重要的意义。
选择保护和自动装置时应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，还应综合考虑：
a、电力设备和电力网的结构特点和运行特点。
b、故障出现的概率和可能造成的后果。
c、电力系统近期发展情况。
d、经济上的合理性。
e、国内外的经验。
应力求采用最简单的保护装置，保护方式要满足电力网结构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。
三、设计内容：
根据设计任务书的要求，综合运用所学专业知识，查阅参考资料，配置继电保护及自动装置，并整定计算，具体内容加下：
1、配置发电机-变压器组的保护装置及自动装置.
2、选择保护装置型号及整定方法。
3、计算保护装置整定所需短路电流。
4、保护装置的整定计算。
5、绘制保护配置图及原理展开图。
6、整理说明书计算书.
7、毕业答辩
第一部分设计任务书
一、设计题目
2×150MW发电机-变压器组继电保护设计。
二、设计要求
为某电厂2×150MW发电机-变压器组继电保护装置进行整定计算。
三、原始资料
1、电气主接线见附图。
2、基准值设定
⑴、基准容量：
Sj=1000MVA
⑵、基准电压：
选择平均额定电压
⑶、基准电流：
220kV：
Ij=1000∕*230=2.51KA
35kV：
Ij=1000∕*37=15.6KA
13.8kV：
Ij=1000∕*13.8=41.8KA
6.3kV：
Ij=1000∕*6.3=91.6KA
0.4kV：
Ij=1000∕*0.4=1443KA
3、系统参数表
电压等级
运行方式
X1
X0
220kV
最大运行方式
0.1468
0.30
最小运行方式
0.4650
0.435
35kV
最大运行方式
1.138
最小运行方式
1.517
注：
SB＝1000MVA
4、#1、2发电机参数表：
额定容量
176.5MVA
型式
QF-150-2-13.8
额定功率
150MW
功率因数
0.85
投产日期
#1
#2
制造厂
哈尔滨电机厂
03.3
03.11
定
子
额定电压
13.8kV
转
子
额定电压
243V
额定电流
7386A
额定电流
1476.8A
接线型式
2-Y
电极对数
P=1
冷却方式
绕组
空冷
励磁方式
机端变压器静态可控硅励磁
铁芯
空冷
接地方式
中性点经电压互感器接地
冷却方式
空冷
强励倍数
≥2
次暂态电抗xd”
21.78%
负序电抗x2
20.67%
暂态电抗xd’
27.43%
零序电抗x0
9.64%
同步电抗xd
203%
并联支路数
2
备注
Sn=176.5MVA,Sb=1000MVA，
计
算
采
用
值
XFn标么值（Sn）
计算公式
XF*标么值（Sb）
Xd”
21.78%
XF*=0.2178×1000/176.5
1.234
Xd’
27.43%
XF*=0.2743×1000/176.5
1.554
Xd
203%
XF*=2.03×1000/176.5
11.501
X2
20.67%
XF*=0.2067×1000/176.5
1.171
X0
9.64%
XF*=0.0964×1000/176.5
0.546
5、#1、2主变参数表：
容量
170MVA
容量比
170/170
相数
3相
电压比
242±2.5%∕13.8kV
接线
YNd11
电流
446/7112A
调压方式
无激磁调压
型式
SFP10-170000/220
制造厂
山东电力设备厂
冷却方式
ODAF
结构特点
双绕组
短路电压
#1主变12.9%
#2主变12.89%
空载电流
0.248%
0.23%
铁损
102.76kW
104.20kW
零序阻抗
#1主变43.92Ω
#2主变45Ω
铜损
413.73kW
412.84kW
备注
Sn=170MVASb=1000MVA
计
算
采
用
值
短路电压
标幺值
Xb1
12.9%
0.759
Xb0
#2主变：
0.83
#1主变：
0.85
计算过程：
Xb1==0.759
6、#1高厂变：
容量
20MVA
容量比
20/20
相数
3相
电压比
13.8±2×2.5%∕6.3kV
接线
Dd0
电流
836.74/1832.86A
调压方式
无载调压
型式
SF9-20000/15
制造厂
山东电力设备厂
冷却方式
ONAN（自循环风冷）
空载电流
0.352%
铜损
80.74kW
铁损
17.5kW
短路电压
8.34%
备注
Sn=20MVASb=1000MVA
计算
采用
值
标幺值（Sn）
标幺值（Sb）
X1*
8.34%
4.17
计算过程：
Xb1==4.17
7、#2高厂变：
容量
16MVA
容量比
16/16
相数
3相
电压比
13.8±2×2.5%∕6.3kV
接线
Dd0
电流
669.39/1466.29A
调压方式
无载调压
型式
SF9-16000/15
制造厂
山东电力设备厂
冷却方式
ONAN（自循环风冷）
空载电流
0.46%
铁损
14.25kW
铜损
68.39kW
短路电压
7.91%
备注
Sn=16MVASb=1000MVA
计算
采用
值
标幺值（Sn）
标幺值（Sb）
X1*
7.91%
4.94
计算过程：
Xb1==4.94
8、本厂运行方式
最大运行方式：
#1、#2机组与系统并网运行，高厂变带6kV母线运行。
最小运行方式：
单台机组与系统并网运行。
四、设计成品：
1、设计说明书
2、设计计算书
3、发—变组保护配置图
4、发—变组保护原理展开图
第二部分设计说明书
第一章2×150MW发电机—变压器继电保护装置
a）概述：
150MW机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。
短路保护是用以反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障，为了防止保护拒动或断路器拒动，设主保护和后备保护。
异常运行是用以反应各种可能给机组造成危害的异常情况，不设后备保护。
b）保护配置依据——《继电保护和安全自动装置技术规程》（DL400-91）
2.2.3.4对发电机—变压器组当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW以上发电机，除发电机—变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护。
2.2.4.3发电机—变压器组：
对100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。
2.2.5.1对于定子绕组为星形联接，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，应装设单继电器式横差保护。
2.2.6.350MW及以上发电机应装设负序过电流保护和单元件低电压启动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，看阻抗保护。
2.2.8对过负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设定子绕组过负荷保护。
2.2.9发电机转子承受负序电流的能力，以I2*t≤A为判断依据，其中I为以额定电流为基准的负序电流的标幺值；t为时间（s）A为常数，对于不对称负荷，非全相运行及外部不对称短路引起的负序电流，应装设转子表层过负荷保护。
2.2.9.2100MW及以上A10的发电机，应装设由定时限和反时限两部分组成的转子表层过负荷保护。
2.2.10对励磁系统故障或强励磁时间长引起的励磁绕组过负荷，在100MW及以上，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设励磁回路过负荷保护，对于300MW以下，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设定时限励磁绕组过负荷保护，保护装置带时限动作与信号和动作于降低励磁电流。
2.2.11.3转子水冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护，并可装设两点接地保护。
2.2.12失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机应装设专用的失磁保护。
2.2.14对于发电机变电动机运行的异常运行方式，燃气轮机发电机应装设逆功率保护。
保护由灵敏的功率继电器构成，带时限动作于信号，经长时限动作于解列。
2.3.20.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内的油浸式变压器，均装设瓦斯保护。
2.3.8110KV及以上中性点直接接地的电网中，如变压器中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。
2.8.7.3发电机—变压器组的保护，宜启动断路器失灵保护。
c）保护配置方案
表I:
150MW发电机—变压器的保护配置
保护类型
保护名称
配置依据
所选继电器
短路保护
发电机纵差保护
发电机横差保护
变压器纵差保护
发电机—变压器组纵差保护
变压器瓦斯保护
变压器零序保护
阻抗保护
2.2.3.4
2.2.5.1
2.2.3.4
2.2.3.4
2.3.2
2.3.8
2.2.6.3
2B-4522（LCD-7）
2B-1521（LCD-1）
2B-4524（LCD-5）
2B-4524（LCD-5）
2B-4524
2B-2514
2B-4528（L2-B）
发电机接地保护
发电机定子一点接地保护
励磁回路一点接地保护
励磁回路两点接地保护
2.2.4.3
2.2.11.3
2.2.11.3
2B-2537（LD-1A）
2B-2536（2B2-2A）
2B-2532（LD-2A）
异常运行保护
对称过负荷保护
不对称过负荷保护
励磁回路过负荷保护
失磁保护
逆功率保护
过电压保护
过激磁保护
2.2.8
2.2.8
2.2.10
2.2.12.1
2.2.14
2.2.7.2
2.3.12
2B-1536
2B-1536
2B-4540（LZ-1）
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