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MW发变组保护定值计算书

300MW

发变组保护定值计算书

第1章技术数据…………………………………………….3

1.1发电机技术数据………………………………………3

1.2励磁变压器技术数据…………………………………3

1.3主变压器参数…………………………………………4

1.4#1号高厂变参数………………………………………4

1.5#2号高厂变参数………………………………………4

1.6高压启动变参数………………………………………5

1.7发电机接入系统方式…………………………………5

1.8计算用阻抗……………………………………………7

第2章发变组保护A柜定值………………………………8

2.1发电机差动保护……………………………………….8

2.2发电机定子接地……………………………………..10

2.3转子一点接地………………………………………..10

2.4发电机过电压…………………………………………11

2.5低频保护……………………………………………..11

2.6发电机失磁保护……………………………………..12

2.7发电机失步保护……………………………………..14

2.8逆功率保护…………………………………………..15

2.9匝间保护……………………………………………..16

2.10主变差动保护………………………………………16

2.11主变零序电流保护…………………………………19

2.12主变零序电流电压保护……………………………19

2.13励磁回路过负荷……………………………………20

2.14#1高厂变保护………………………………………20

2.15#2高厂变保护………………………………………21

第3章发变组保护B柜定值……………………………27

3.1后备阻抗保护………………………………………..27

3.2失灵保护……………………………………………..27

3.3非全相保护…………………………………………..28

3.4主变通风……………………………………………..28

3.5发电机对称过负荷…………………………………..29

3.6发电机不对称过负荷………………………………..30

3.7过激磁保护…………………………………………..32

3.8发变组差动保护……………………………………..32

3.9误上电保护…………………………………………..35

3.10主变瓦斯保护………………………………………36

第4章发变组保护C柜定值…………………………….37

4.1励磁变压器差动保护………………………………..37

4.2#1、#2高厂变A分支零序电流保护……………….39

4.3#1、#2高厂变B分支零序电流保护……………….39

4.4#1高厂变复合电压过流……………………………..39

4.5#1高厂变A分支复合电压过流…………………….40

4.6#1高厂变B分支复合电压过流…………………….41

4.7#1高厂变分支A速断……………………………….42

4.8#1高厂变分支B速断……………………………….42

4.9#2高厂变复合电压过流……………………………..43

4.10#2高厂变A分支复合电压过流…………………….44

4.11#2高厂变B分支复合电压过流…………………….45

4.12#2高厂变分支A速断……………………………….45

4.13#2高厂变分支B速断……………………………….46

4.14#1、#2高厂变通风…………………………………..46

4.15#1、#2高厂变瓦斯保护……………………………46

第5章高压启动/备变保护定值…………………………47

5.1高压启/备变差动保护……………………………….47

5.2高压侧零序电流保护………………………………..49

5.3备变A分支零序电流保护………………………….50

5.4备变B分支零序电流保护………………………….50

5.5备变复合电压过流保护……………………………..50

5.6失灵保护……………………………………………..51

5.7OA分支复合电压过流保护………………………….52

5.8OB分支复合电压过流保护………………………….53

5.9备变OA分支速断……………………………………53

5.10备变OB分支速断…………………………………..54

5.11启动/备变通风……………………………………...54

5.12启动/备变瓦斯保护………………………………...54

附:

定值清单

第1章技术数据

以下数据由信阳华豫发电有限责任公司提供.

1.1发电机技术数据

生产厂家:

中国东方电机股份有限公司

额定容量:

300MW（353MVA）

型号:

QFSN-300-20

额定电压:

20KV

额定电流:

10190A

功率因数:

0.85

效率:

>=98.8%

额定励磁电流:

2203A

额定励磁电压:

463V

空载励磁电流:

815A

空载励磁电压:

160V

额定频率:

50HZ

额定转速:

3000转/分

同步电抗Xd:

199.7%

暂态电抗X’d:

26.61%

次暂态电抗X’’d:

16.18%（饱和值）

1.2励磁变压器技术数据

额定容量:

3235KVA

接线方式:

Y-d11

额定电压:

20/0.94KV

短路电抗:

1.3主变压器参数

生产厂家:

西安变压器厂

型号:

SFP10-370000/220

额定容量:

370MVA

额定电压:

242+-2X2.5%/20KV

额定电流:

882.7/10681A

连接组别:

Yn-d11

短路阻抗:

14.05%

1.4#1号高厂变参数

型号:

SFF8-50000/20

额定容量:

50000/31500-31500KVA

额定电压:

20/6.3-6.3KV

额定电流:

1443.4/2886.8-2886.8

连接组别:

D-Yn1-Yn1

短路阻抗:

半穿越阻抗高-低I19.17%

高-低II19.17%

分裂系数5.42

1.5#2号高厂变参数

型号:

SFF8-40000/20

额定容量:

40000/20000-20000KVA

额定电压:

20+-2X2.5%/6.3-6.3KV

额定电流:

1154.7/1833-1833

连接组别:

D-Yn1-Yn1

短路阻抗:

半穿越阻抗高-低I15.83%

高-低II15.83%

分裂系数5.25

1.6高压启动变参数

型号:

SFFZ7-50000/220

额定容量:

50000/31500-31500KVA

额定电压:

230+-8X1.25%/6.3-6.3KV

额定电流:

125.5/2886.8-2886.8

连接组别:

D-Yn0-Yn0

短路阻抗:

半穿越阻抗高-低I23.09%

高-低II23.44%

全穿越阻抗10.91%

1.7发电机接入系统方式

见图1.

图2

系统

大

小

0．0416

0．0656

0．0493

0．0716

发变组保护A柜定值计算

2．1发电机差动保护

CT：

9LH，2LH变比：

15000/5

根据厂方核实，发电机纵差采用比率制动式差动原理。

2．1．1启动电流Iq

按发电机正常运行时，躲过差动保护的最大不平衡电流整定

Iq=KrelKerIN=2X0.1X10190=2038A

二次值:

Iq.j=2038/3000=0.68A

如果需要,此值可根据实测的不平衡电流进行适当调整.

2.12拐点

Ig=IN=10190A

二次值:

Ig.J=10190/3000=3.4A

在厂家的说明书中没有给出拐点的整定电流而是直接取CT二次额定电流5A,根据<<大型发电机变压器继电保护整定计算导则>>的要求,这是不合适的,在这里给出拐点,请厂家按此调整.

2.13制动系数

按发电机外部最大故障电流下,差动保护不误动整定.

发电机外部故障最大短路电流:

IF=1/0.0458X2886.75=63029A

二次值:

IF.J=63029/3000=21A

差动保护的最大不平衡电流:

Iunb.max=KapKCCKerIf.j=2X0.5X0.1X21=2.1A

制动系数:

S=KrelIunb.max-Iq/If.j-Ig=3X2.1-0.68/（21-3.4）=0.319

取S=0.4

2.14TA断线闭锁电流

按躲过最大负荷电流整定.

Ict.J=12228/3000=4.076A

按厂家要求,折算为以CT二次电流（5A）为基准的值:

Ict.j厂家=4.076/5=0.8152倍

2.15差动速断Isd

Isd=6In=6X10190=61140A

二次值:

Isd.j=61140/3000=20.4A

按厂家要求,折算为以CT二次电流（5A）为基准的值:

ISd.j厂家=20.4/5=4.08倍

2.16负序电压

U2.dz=4V

说明:

这里给出循环闭锁方式所需的负序电压定值.如果循环闭锁式和单相差动方式可选,我们建议采用单相差动方式,因为差动保护不宜引入电压.

2.17CT断线延时

t=0.5S发信号

2.18灵敏度校核

发电机未并入系统,机端两相短路:

If=1/0.0458X#3/2X2886.75=54585A

2.2发电机定子接地

PT:

2YH

2.2.13U0定子接地

3U0.dz=6V

时间t=7S作用于停机

说明:

3U0.dz应根据实际运行中实测的最大零不平衡电压Uunb.max进行调整,3U0.dz=1.3Uunb.max.

2.2.23W定子接地

由厂家在现场根据发电机的实际情况调.

T=5S作用于发信号.

2.3转子一点接地

根据电厂的传真核实,设置两段转子一点接地保护.

2.3.1高定值

Rg.h=20KΩ

Th=2S发信号

2.3.2低定值

Rg.l=4KΩ

Tl=3S停机

说明:

该定值可根据现场设备的实际运行情况进行调整,以保证正常运行时不误动为原则.

2.4发电机过电压

PT:

2YH

2.4.1动作电压Ug.dz

Ug.dz.J=1.3Ue=1.3X100=130V（线电压）

2.4.2动作时间

t=0.5S解列灭磁

2.5低频保护

PT:

2YH,220KVYHCT:

8LH15000/5

根据发电机技术说明书:

当功率因数为额定值时,电压变化范围不超过+-5%和频率变化范围不超过+-2%时,发电机允许连续输出额定功率,当电压变化范围不超过+-5%和频率变化范围不超过+3%~-5%时,发电机也允许连续输出额定功率,但每年不超过十次,每次不超过8个小时.

在实际给定值时,采用<<大型发电机变压器继电保护整定计算导则>>中给出的大机组频率异常允许的时间建议值:

频率

（HZ）

允许运行时间

累计min

每次

51.5

51.0

180

48.5

连续运行

300

47.5

2.5.1I段

I段频率上限定值:

fmax.1.dz=48.5HZ

I段频率下限定值:

fmin.1.dz=48HZ

I段时间积累定值:

t1=300min

2.5.2II段

II段频率上限定值:

fmax.2.dz=48HZ

II段频率下限定值:

fmin.2.dz=47.5HZ

II段时间积累定值:

t2=300min

2.5.3III段

III段频率定值:

f3.dz=47.5HZ

III段时间定值:

t3=10S

2.6发电机失磁保护

PT:

2YH,220KVYHCT:

8LH15000/5

2.6.1主变高压侧低电压Uh1.dz

Uh1.dz.J=85V（线电压）

2.6.2阻抗圆心–Xc

采用静稳极限特性阻抗圆.

XA=X系统nL/nY=[（0.0458+0.038）//0.0416+0.038]x4x3000/200

=3.948Ω

XB=-xdxnL/nY=-199.7%x（20x103）3/（353X106）X3000/200

=-33.94Ω

特性阻抗圆圆心：

xc=1/2（xA+XB）=（3.966-33.94）/2=-14.996

定值：

-XC=14.996Ω

2.6.3.特性阻抗圆半径：

XR=1/2（XA-XB）=（3.966+33.94）/2=18.944

2.6.4.转子低电压Vfl.dz

Vfl.dz=0.8Ufd0=0.8×160=128V

2.6.5转子低电压判据系数Kf

保护采用的是变励磁电压判据。

以三相功率100MVA、转子空载励磁电压为基准的系数为

Kf=Kk/Xd=1.1/{199.7/353+0.038+（0.038+0.0458）/0.0416}

=1.7418

按厂家要求进行折算:

Kf.厂家=KrX125/866XP[0]/Vfd[0]

=1.7318X125/866X100X106/160

=157143.11

Kf.2=157143.2/KCT/KPT=0.262

2.6.6凸极反应功率Pt

Pt=0

2.6.7定子过电流Iq.dz

Iq.dz=1.05Ie=1.05x10190/3000=3.57A

2.6.8动作时间

t1=15min解列灭磁

t2=5S减出力切换厂用电

t3=0.5s解列灭磁

2.7发电机失步保护

PT:

2YHCT:

8LH15000/5

发电机失步保护作用于解列灭磁.

2.7.1电抗元件定Xt.dz

Xt.dz=0.038X（20X103）/（100X106）X3000/200=2.28Ω

2.7.2阻抗边界R1

XA=-Xd’=-26.61%X（20X103）/（100X106）X3000/200=-4.523

XB=XT+XS=（0.038+0.0656）X（20X103）2/（100X106）X3000/200

=6.216Ω

R1=1/2（XA-XB）Xctgδ1/2=5.3695Xctg60=3.1Ω

2.7.3阻抗边界R2

R2=1/2R1=1.55Ω

2.7.4阻抗边界–R3

-R3=R2=1.55Ω

2.7.5阻抗边界-R4

-R4=R1=3.1

2.7.61区时间t1

δ1=1200

δ2=2tg-1sinδ1/2/（1/2cosδ1/2）=147.80

t1=0.5Tus（δ2-δ1）/360=0.5X0.4X（147.8-120）/360=0.0154S

说明:

河南电网发生的一次振荡事故中振荡周期为0.5S,在这里取振荡周期为0.4S.

2.7.72区时间t2

t2=0.5x2Tus（180-δ2）/360

=0.5x2x0.4x（180-147.8）360=0.0358s

2.7.83区时间t3

t3=t1=0.0154s

2.7.94区时间t4

t4=0.01s

2.7.10开断电流Ib.dz

开关遮断电流为50KA,取Ib.dz=50/1.1=45.5KA（一次值）。

2.7.11滑极次数N0

根据发电机生产厂及保护生产厂家的要求给定。

2.8逆功率保护

PT:

2YHCT:

8LH15000/5

-Pl.dz=K（P1-P2）=0.5x（2%+1-98.8%）x300=4.8MW（一次值）

t1=15s发信号

t2=60s解列

2.9匝间保护

2.9.1次灵敏段零序电压基波分量Uh

按躲过故障不平衡基波零序电压整定:

Uh=KU0bp.max=2X3=6V

2.9.2灵敏段零序电压基波分量Ul

按躲正常运行不平衡基波零序电压整定:

Ul=KU0.bp.n=1.5X1=1.5V

说明:

Ul需根据实际运行时实测的不平衡基波零序电压进行修正.

2.9.3零序电压三次谐波不平衡量整定值U3wn

按厂家给定的方法整定.

2.9.4灵敏段三次谐波增量制动系数K2

K2=0.4

2.9.5灵敏段的延时tzj

tzj=0.2S作用于停机.

2.10主变差动保护

CT:

主变高压侧17LH1500/5

发电机机端侧7LH15000/5

高厂变高压侧21LH15000/5

采用二次谐波制动的比率差动保护.

项目

主变高压侧

发电机机端

高厂变高压侧

额定电压KV

242

额定电流A

882.7

10681

CT变比

300

3000

CT接线方式

CT接线系数

√3

二次电流A

5.1

3.56

取低压侧为基准侧.

2.10.1启动电流Iq

按躲过正常负荷下的不平衡电流整定:

Iq=Krel（Ker+ΔU+Δm）In=1.5X（0.1+0.05+0.05）In

=0.3In

采用Iq=0.4In=0.4X3.56=1.424A

2.10.2拐点Ig

Ig=In=3.56A

在厂家的说明书中没有给出拐点的整定电流而是直接取CT的二次额定电流5A,根据<<大型发电机变压器的继电保护整定计算导则>>的要求,这是不合适的,在这里出拐点,请厂家按此调整.

2.10.3比率制动系数K

区外故障最大故障电流:

If.max=1/[（0.0458+0.038）//0.0416+0.038]X100X106/（31/2X20X103）=43872A

If.max.j=43872/3000=14.624A

差动保护的最大不平衡电流为:

Iunb.max.j=（Kapkcc+Δuh+Δmh+Δmd）If.max.j

=（2X1X0.1X0.05X0.05X0.05）X14.624

=5.12A

制动系数:

K=（KrelIunb.max-Iq）/（If.j-Ig）=1.3X5.12-1.424/14.6245-3.56

=0.45

采用K=0.5

2.10.4二次谐波制动比Nec

Nec=差动电流中二次谐波电流分量/基波电流分量=0.15

2.10.5CT差动解闭锁电流Ict

按躲过变压器最大负荷电流整定:

Ict=1.2In=4.272A

按厂家要求,折算以CT二次电流（5A）为基准的值:

Ict.j厂家=4.272/5=0.8544倍

2.10.6差动电速断Isd

Isd=6In=6X3.56=21.36A

按厂家要求,折算为以CT的二次电流（5A）为基准的值:

Isd.j.厂家=21.36/5=/5=4.272倍

2.10.7灵敏核试验

机组未并入系统,在变压器高压侧两相短路:

If.max=1/（0.0458+0.038）X31/2/2X100X106/（31/2X20X103）

=29832A

If.max.j=29832/3000=9.944A

制动电流Ires=If.max.j=9.944>Ig

灵敏度Klm=9.944/[1.424+0.5X（9.944-3.56）]=2.15

2.11主变零序电流保护

CT1LLH600/5

2.11.1零序I段

按本厂母线故障有足够灵敏度整定:

3I0.1.dz=1000A

3I0.1.dz.J=1000/120=8.33A

时间t1=4S母线解列（跳母联开关）

t2=4.5S解列灭磁

2.11.2零序II段

按本厂母线故障有足够灵敏度整定:

3I0.1.dz=700A

3I0.1.dz.J=700/120=5.83A

时间t1=4S母线解列（跳母联开关）

t2=6.5S解列灭磁

2.12主变零序电流电压保护（间隙零序保护）

CT3LLH300/5

此保护仅在变压器不接地运行时投入.

2.12.1间隙零序电流

3I0.jx.dz=100A

3I0.jx.dz.j=100/60=1.67A

2.12.2间隙零序电压

U0.dz.j=180V

2.12.3动作时间

间隙保护动作时间t=0.5S全停

2.13励磁回路过负荷（转子过负荷）

CT32LH150/5

发电机技术说明书提供以下转子绕组短时过电流特性:

时间S

120

If%

208

146

125

112

强励顶值电压倍数为2,允许强励时间10S

2.13.1定时限过电流定值

按躲过发电机正常运行时额定励磁电流整定:

Idz=1.1X（2/3）1/2X2203X941/20000=93.09A

Idz.j=93.09/30=3.1A

定时限动作时间t=8S作用于信号

2.13.2反时限过电流定值

2.13.2.1反时限部分的速断电流倍数If.sd

If.sd=2倍

2.13.2.2反时限保护整定常数K1,K2

厂家给定反时限选择性为t=K1/（I2-K2）

在常规的用法中,公式中的I应该是以转子额定电流为基准的标么值,在计算过程中按常规方法整定.

K2=1

时间S

120

If%

208

146

125

112

K1=（I2-1）t

33.26

33.9

33.75

30.53

选取以上参数后,强励时在2倍额定励磁电流下允许的强励时间<=10S

说明:

以上K1是以转子额定电流为基准的系数.厂家在说明书上未说明特性方程的基准,如果厂家程序中采用的基准与计算中的基准不一样,请厂家根据以上的计算过和进行折算,在折算的过和中请注意整流系数.

2.13.2.3反时限保护启动值Ifd

Ifd=1.1I额定励磁电流=1.1X（2/3）1/2X2203X941/20000=93.09A

Ifd.J=93.09/30=3.1A

2.14#1高厂变差动保护

CT:

高压侧19LH1500/5

低压侧29LH,25LH3500/5

采用二次谐波制动的比率差动保护.

项目

厂变高压侧

低压侧1

低压侧2

额定电压（kv）

6.3

额定电流（A）

1443.4

4582

CT变比

300

700

CT接线方式

CT接线系数

31/2

二次电流（A）

4.81

11.34

取高压侧为基准侧.

2.14.1启动电流Iq

按躲过正常负荷下的不平衡电流整定:

Iq=Krel（Ker+ΔU+Δm）In=1.5X（0.1+0.05+0.05）In=

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