继电保护 周晓昀Word文件下载.docx

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电气工程及其自动化14级

二、进度安排

本设计共安排1周，合计20学时，具体分配如下：

实习动员及准备工作：

2学时

总体方案设计：

4学时

查阅资料，讨论设计：

撰写设计报告：

8学时

总结：

2学时

教师辅导：

随时

三、基本要求

1、课程设计的基本要求

电力系统继电保护课程设计是在学习完发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。

主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。

其中理论设计包括绘制计算电路，确定短路计算点，进行短路电流计算，选择继电保护设计方案，合理配置主要元件的继电保护装置，进行整定计算，绘制继电保护原理接线图。

课程设计的最后要求是写出设计报告，把设计内容进行全面的总结。

2、课程设计的教学要求

课程设计的任务相对分散，每6名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。

小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。

但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。

四、设计题目及选题要求

设计题目分为两大类，一类是输电线路继电保护设计；

另一类是变压器继电保护设计。

选题要求：

采用指导教师制定设计题目和自主选择方法，首先由教师指定设计题目，如个人提出感兴趣设计题目，经指导教师同意，也可以选用。

五、设计报告

设计完成后，必须撰写课程设计报告。

设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。

设计说明书的格式如下：

1、封面

2、摘要

3、目录

4、正文

5、结论

6、参考文献

7、附录

六、考核方法

电力系统继电保护课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。

考核分三个方面进行：

平时考勤30%；

设计成果质量40%；

课程设计报告30%。

有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：

1、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；

2、不能完成设计任务，达不到设计要求。

内容摘要

电力系统的快速发展对继电保护不断提出新的要求，特别是在高压且复杂的电网中，各种保护都具有其重要性。

距离保护作为一种性能较完善的保护装置，它可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择行的、较快的切除相间故障。

随着电力工业的发展，机组容量的增大和自动化程度的提高，机组本身及电网对继电保护与自动化装置提出了更高的要求。

厂用电系统保护是发电厂继电保护中的一个重要环节，厂用电系统运行正常与否，将直接影响到机组的安全运行

本次继电保护课程设计题目是300MV发电机组的继电保护设计，设计其在电力系统的继电保护，内容包括其短路电流计算、发电机组主要原件的继电保护方式的选择继电保护的整定计算和继电保护装置原理接线图的绘制。

关键词：

电力系统发电机变压器继电保护

目录

第1章引言1

1.1设计的基础条件1

1.2设计内容1

1.3设计要求1

1.3.1确定发电机组的继电保护方式1

1.3.2绘制发电机组继电保护装置原理图。

1

第2章300MV发电机组短路电流计算2

2.1发电机组各元件参数计算2

2.2画出发电机组等效电路及短路位置2

2.3各短路点短路电流计算2

第3章发电机组继电保护方式的选择4

3.1300MW汽轮发电机继电保护方式的选择4

3.2发电机组继电保护整定计算6

3.2.1发电机组差动保护整定计算6

3.2.2后备保护整定计算6

（1）发电机组过流保护6

（2）发电机组过负荷保护7

第4章继电保护装置选择8

4.1发电机组差动保护原理接线图8

4.2发电机后备保护原理图8

4.2.1发电机过流保护原理图8

4.2.2发电机组过负荷保护9

收获体会10

参考文献11

附件12

第1章引言

1.1设计的基础条件

发电机组主接线图如图1-1所示，已知：

发电机

，变压器

。

图1-1发电机组主接线图

1.2设计内容

（1）计算发电机组内部短路电流和外部短路电流值。

1）确定短路计算点，画出计算电路图。

2）选取基准值，用标幺值计算各元件参数，画出等效电路图，求出各短路点的等效电抗。

3）求各短路点的计算电抗。

用运算曲线计算各短路点的短路电流，包括次暂态（t=0s）和稳态（t=4s）的短路电流值。

（2）确定电力系统中发电机的保护方案。

1）选用差动保护保护设计及整定计算。

2）后备保护保护设计及整定计算。

（3）根据整定计算内容选择合适的保护继电器型号。

1.3设计要求

1.3.1确定发电机组的继电保护方式

第2章300MV发电机组短路电流计算

2.1发电机组各元件参数计算

（1）选取基准电抗标幺值：

（2）发电机组基准电抗标幺值

（3）变压器基准电抗标幺值

2.2画出发电机组等效电路及短路位置

如图2-1所示。

2.3各短路点短路电流计算（附件：

汽轮发电机短路电流运算曲线）

（1）k1点短路电流计算

查表得：

（2）k2点短路电流计算

查表得：

短路电流计算数据表2-1

短路点

k1

K2

0.0666

0.0386

0.235

0.3691

4.6

2.8

第3章发电机组继电保护方式的选择

3.1300MW汽轮发电机继电保护方式的选择

发电机是电力系统的核心元件，要保证发电机的安全、可靠运行，就必须装设完善的继电保护装置。

同步发电机应装设下列保护

（1）纵联差动保护。

纵差保护作为发电机定子继组及其引出线相间短路的主保护。

（2）定子绕组匝间短路保护。

定子绕组为星形连接，每相有两个并联分支，且中性点有分支引出线端子的发电机，应装设单继电器式横差保护。

50MW以上的发电机，当定子绕组为星形联接，中性点只有三个引出端时，应装设专用匝间短路保护装置（如BFZ－1型和BFZ－2型保护装置）。

（3）定子接地保护。

与母线直接相连接的发电机，当单相接地故障电流（不考虑消弧绕组的补偿作用）大于表3.1的元件允许电流值时，应装设有选择性的接地保护装置。

表3-1发电机接地电流允许值

发电机额定电压（KV）

发电机额定容量MW

接地电流允许值（A）

6.3

10.5

13.8—15.75

18—20

≤50

50—100

725—200

300

4

3

2

1

100MW以下发电机应装设保护区不小于90％的定子接地保护；

100MW及以上的发电机应装设保护区为100％的定子接地保护。

保护装置带时限应作于信号。

为了检查发电机与系统并列前有地接地故障及发电机定子绕组与发电机电压回路的绝缘状态，应在发电机机端装设测量零序电压的电压表。

（4）定子绕组的过电压保护。

水轮发电机应装设过电压保护，其动作电压可取1.5倍额定电压，动作时限取为0.5S。

200MW及以上的汽轮发电机也宜装设过电压保护，其动作电压取1.3倍额定电压，动作时限取为0.5S。

（5）机间短路的后备保护。

对于1MW以上及50MW以下的发电机，宜装设复合电压起动的过电流保护。

电流元件的动作电流可取1.3～1.4倍额定电流，低电压元件的动作电压，对汽轮发电机和水轮发电机可分别取0.6～0.7倍额定电压。

负序电压可取。

0.06～0.12倍额定电压。

50MW及以上的发电机，可装设负序过电流保护和单元件低电压起动的过电流保护。

前者为不对称相间短路的后备保护，后者为三相短路后备保护。

电流元件和低电压元件动作值与50MW及以下的发电机的后备保护相同，当灵敏系数不满足要求时，可采用低阻抗保护。

发电机相间短路的后备保护宜带两段时限，以短时限动作于母联断路器或母线分段断路器跳闸，以缩小故障影响范围，以较长时限动作于跳开发电机。

（6）定子绕组过负荷保护。

定子绕组非直接冷却的发电机应装设定时限过负荷保护。

保护装置接一相电流，带时限动作于信号。

定子绕组非直接冷却且过负荷能力较低（60S不大于1.5倍额定电流）的发电机的过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。

定时限部分动作电流按发电机长期允许的负荷电流下可靠返回条件整定，动作于信号且可减少出力；

反时限部分动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定，动作于解列。

（7）逆功率保护。

蓄能式水轮发电机和200MW及以上的汽轮发电机宜装设逆功率保护，燃汽轮发电机应装设逆功率保护。

保护装置由灵敏的功率方向元件构成，带时限动作于信号，经长时限动作于解列。

（8）失磁保护。

100MW以下及不允许失磁运行的发电机（如水轮发电机）以及根据电力系统稳定条件不允许异步运行的发电机，当采用直流励磁机时，在自动灭磁开关断开后应联动断开发电机断路器；

当采用半导体励磁系统时，则应装设专用的失磁保护。

对于100MW以下但对电力系统有重大影响的发电机和100MW及以上的汽轮发电机也应装设专用的失励磁保护。

失磁保护由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁元件组成。

阻抗元件用于检测出失磁故障，母线低电压元件用于监视母线电压，保证系统安全，闭锁元件用于保证保护装置在外部短路、系统振荡、自同步及电压回路断线时不误动作。

对于水轮发电机，失磁保护宜采用带时限动作于断路器跳闸。

对汽轮发电机，失磁后母线电压低于允许值，带时限动作于跳闸，当母线电压未低于允许值时，带时限动作于信号，同时动作于切换励磁回路和自动减少出力。

3.2发电机组继电保护整定计算

3.2.1发电机组差动保护整定计算

差动保护整定计算采用DCD-Z型继电器差动保护

断线监视继电器的整定

TA选取

所以选取DL-25C型电流互感器作为监视继电器，该继电器具体参数如表3-2所示

表3-2DL-25C型电流互感器

型号

整定电流范围/A

线圈串联

动作时间

返回系数

动作电流/A

DL-25C

12.5~50

12.5~25

20

25~50

40

0.03s

3.2.2后备保护整定计算

（1）发电机组过流保护

合格

（2）发电机组过负荷保护

第4章继电保护装置选择

4.1发电机组差动保护原理接线图

如图4-1所示

图4-1具有断路监视的发电机纵联差动保护原理接线图

4.2发电机后备保护原理图

4.2.1发电机过流保护原理图

如图4-2所示

图4-3发电机的复合电压启动的过电流保护的原理接线图

4.2.2发电机组过负荷保护

如图4-4所示

图4-4发电机定时限过负荷保护的原理接线图

收获体会

通过一周的继电保护课程设计，虽然时间不长，但期间有许多事情让我难忘，我从中学到了很多宝贵的经验和知识。

对距离保护设计的过程有了一个很大程度了解，为以后的工作打下了一个坚实的基础。

在实际操作中我们应该学会如何和同学一起合作，以提高工作效率。

合作之间其实并不是单纯的操作，相互呼应，还可以提高我们的实际解决问题的能力。

通过这次设计，我深刻的认识到了，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这样才能提高自己的实际操作能力，并且从中培养自己的独立思考、勇于克服困难、团队协作的精神。

从而，为自己以后学习和工作打下基研。

只有自己亲手做了，才会明白其实很多事是很简单的，只要你敢做，就没有你做不到的事。

此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对某些知识模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；

更与老师的悉心教导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师的耐心指导才使设计能顺利进行。

在此衷心再次感谢蒋老师的悉心教导和各位同学的帮助！

！

参考文献

[1]熊银信.发电厂电气部分.4版.北京：

中国电力出版社，2009.7（2013.11重印）.

[2]王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程.北京：

中国水利水电出版社，2007.

[3]郭琳.发电厂电气部分课程设计.北京：

中国电力出版社，2009.

[4]胡志光.火电厂电气设备及运行[M].北京：

中国电力出版社，2001:

211~321

[5]范锡普.发电厂电气部分.2版.北京：

水利电力出版社，1995.

[6]楼樟达.发电厂电气部分.北京：

中国电力大学出版社.1998.

[7]熊信银.电气工程基础.武汉：

华中科技大学，2005.

[8]姚春球.发电厂电气部分.北京：

中国电力出版社，2005

附件