300MW发变组保护定值计算书G60T35.docx
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300MW发变组保护定值计算书G60T35
贵溪2×300MW扩建工程#5、#6发变组保护整定计算
1发电机差动保护
发电机差动保护采用双斜率比例差动特性，作为发电机内部故障的主保护，主要反应定子绕组内部相间短路故障。
发电机中性点CTLH215000/5星形接线G60
发电机出口CTLH615000/5星形接线G60
选G60中StatorDifferential作为发电机差动保护中的比例差动元件。
1.1定子差动保护启动电流（STATORDIFFPICKUP）
依据《导则》4.1.1，最小动作电流应大于发电机额定负荷运行时的不平衡电流，即
Iop.0=Krel×2×0.03Ign/na=1.5×2×0.03Ign/na=0.09Ign/na
或Iop.0=KrelIunb.0
式中：
Krel——可靠系数，取1.5；
Ign——发电机额定电流10190A；
Iunb.0——发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。
发电机内部短路时，特别是靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧的三相电流可能不大，为保证内部短路的灵敏度，最小动作电流Iop.0不应无根据地增大，根据《整定导则》说明，实际可取IOP=（0.1～0.3）Ign/na，一般宜选用（0.1～0.2）Ign/na。
依据《G60》说明书，最小启动值由正常运行条件下的差动电流决定，厂家推荐为0.1～0.3pu，出厂设定值为0.1pu。
考虑以上两种因素，取Iop.0=0.2Ign/na
以pu值表示：
0.2Ign/CTpri=0.2×10190/15000=0.136pu，取0.14pu
即：
PICKUP=0.14pu
1.2斜率1（STATORDIFFSLOPE1）
根据G60说明书，斜率1应大于最大允许电流下CT误差产生的不平衡电流，最大误差一般为5%～10%倍的CT额定电流。
又依据《整定导则》说明，定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性。
当斜率取0.2时，形成的自然拐点恰好是1倍的发电机额定电流。
即：
因此取SLOPE1=20%
1.3拐点1（STATORDIFFBREAK1）
根据G60说明书，拐点1应仅大于发电机最大正常运行电流。
又因为发电机的最大短路电流不超过5倍额定电流，为使区内故障时获得较高的灵敏度，希望制动电流在2.5～3.0倍的发电机额定电流以内时，动作特性斜率不宜过大，因此取第一拐点为2.5倍发电机额定电流。
即：
用pu值表示：
但该装置第一拐点最大取值为1.5pu，因此取BREAK1=1.5pu
1.4拐点2（BREAK2）
根据G60说明书，拐点2是过渡区的终点和斜率2的起点，应设置为使任一保护用CT开始饱和时的电流值。
因为保护用CT选为5P20，其饱和电流值很大，而发电机最大外部短路电流不大于5倍额定电流，因此取拐点2为5倍发电机额定电流。
即：
用pu值表示：
，取3.396pu
即：
BREAK2=3.396pu
1.5斜率2（SLOPE2）
根据G60说明书，斜率2应保证在严重外部故障时继电器可靠不动作，厂家推荐值为80%—100%。
但考虑电厂实际情况，拐点2取5倍发电机额定电流，而5倍发电机额定电流远未达到CT饱和区，因此第二斜率不必选得如此之大，可依据《导则》4.1.1的计算方法进整定。
Kres.max=KrelKapKccKer=1.5×2×0.5×0.1=0.15
式中：
Krel—可靠系数，取1.5；
Kap—非周期分量系数，一般为1.5～2.0，取2.0；
Kcc—互感器的同型系数，Kcc=0.5；
Ker—互感器的变比误差系数，取0.1。
取Kres.max=0.15，可确保在最大外部短路时差动保护不误动。
但考虑到电流互感器的饱和或其暂态特性畸变的影响，为安全计，宜适当提高制动系数值，使Kres.max=0.4。
取SLOPE2=40%
1.6灵敏度校验
按以上原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足Ksen>2.0的要求，不必进行灵敏度校验。
1.7定值清单
STATORDIFFFUNCTION：
Enabled
STATORDIFFLINEENDSOURCE：
SRC1
STATORDIFFNEUTRALENDSOURCE：
SRC2
STATORDIFFPICKUP：
0.14pu
STATORDIFFSLOPE1：
20%
STATORDIFFBREAK1：
1.5pu
STATORDIFFSLOPE2：
40%
STATORDIFFBREAK2：
3.396pu
STATORDIFFBLK：
Off
STATORDIFFTARGET：
Latched
STATORDIFFEVENTS：
Enabled
2、发电机负序保护：
发电机中性点CTLH215000/5星形接线G60
发电机负序保护用于防止由于过量负序电流对发电机转子造成的损害。
选G60继电器中的GeneratorUnbalance为发电机负序保护中的发电机不平衡元件。
定时限用于减出力（报警）,反时限用于程序跳闸。
2.1负序定时限过流保护：
整定原则：
根据《导则》，动作电流按照发电机长期允许的负序电流I2∞下能可靠返回的条件整定。
式中：
Krel—可靠系数，取1.2；
Kr—返回系数，0.85～0.95，条件允许应取较大值。
取PICKUP=12.6%，DELAY=9s
2.2负序反时限过流保护：
动作方程：
T=
根据发电机厂家资料，发电机长期允许的
，转子表层承受负序电流能力常数（I2t）为10，即K-VALUE=10.0。
2.2.1发电机正常运行电流（GENUNBALINOM）
2.2.2负序电流启动值（GENUNBALSTG1PICKUP）
根据《导则》要求，负序电流的启动值由保护所能提供的最大延时决定，一般取1000秒，据此决定保护启动电流值。
从而可以求得G60的下限动作时间：
取：
STG1TMAX=500秒
2.2.3时间：
最小动作时间是为了躲过可由系统保护切除的故障造成的误跳闸。
取：
STG1TMIN=0.5秒
返回时间提供了负序电流的热记忆时间，取出厂设定值STG1KRST=240秒。
2.3定值清单：
GENERATORUNBALANCE:
GENERATORUNBALFUNCTION：
Enabled
GENUNBALSOURCE：
SRC2
GENUNBALINOM：
0.68pu
GENUNBALSTG1PICKUP：
14.14%
GENUNBALSTG1KVAL：
10.00
GENUNBALSTG1TMIN：
0.5S
GENUNBALSTG1TMAX：
500S
GENUNBALSTG1KRST：
240.0S
GENUNBALSTG2PICKUP：
12.6%
GENUNBALSTG2PKPDELAY：
9.00S
GENUNBALBLOCK：
Off
GENUNBALTARGET：
Latched
GENUNBALEVENTS：
Enabled
3定子接地保护（95%）：
定子接地保护是由接于发电机中性点电阻上的过压元件实现的，希望保护95%的定子绕组。
选G60中AuxiliaryOV1为发电机中性点过压元件。
发电机中性点PTYH20/0.22G60
发电机出口PT
/
/
/
G60
3.1动作电压的确定：
根据《导则》，基波零序过电压保护的动作电压Uop应按躲过正常运行时中性点最大不平衡电压Uunb.max整定，即：
Uop=KrelUunb.max
式中：
Krel——可靠系数，取1.2～1.3。
用pu值表示：
12.5/220=0.057pu，取0.057pu。
该值对应的电压值为：
0.057×220=12.5V
该值对应的死区范围为：
3.2定值清单：
AUXILIARYOV1：
AUXOV1FUNCTION：
Enabled
AUXOV1SIGNALSOURCE：
SRC2
AUXOV1PICKUP：
0.057pu
AUXOV1PICKUPDELAY：
0.5S
AUXOV1RESETDELAY：
1.00S
AUXOV1BLOCK：
Off
AUXOV1TARGET：
Latched
AUXOV1EVENTS：
Enabled
4机端、中性点三次谐波比较保护：
发电机出口PT
/
/
/
G60
发电机中性点PT20/0.22G60
机端、中性点三次谐波比较元件为定子绕组中性点侧接地故障提供保护，它和中性点过电压元件一起构成100%定子接地保护。
选G60中100%StatorGround为三次谐波比较元件，该元件有二段，一段用于跳闸，二段用于发信。
根据《导则》要求，定子绕组单相接地保护中的三次谐波部分仅动作于信号，因此只用其二段。
其动作方程为：
>1–Pickup
and
>Supervision
实测
空载：
机端：
=0.49V
中性点:
=0.87V
满载:
机端：
=1.9V
中性点:
=3.27V
=0.64
根据运行经验，在正常运行时比值
一般在0.4～0.85的范围内变化，因此启动值应可靠小于该值。
为了与95%定子接地保护有足够的重叠区，二段保护的启动值（PICKUP）取0.25pu，二段的检测值取0.3，即：
STG2SUPV=
=0.0052pu
定值清单:
100%STATORGROUND
100%STATORGROUNDFUNCTION：
Enabled
100%STATORGNDSTG1PICKUP：
0.25pu
100%STATORGNDSTG1DELAY：
1S
100%STATORGNDSTG1SUPV：
0.0052pu
100%STATORGNDSTG2PICKUP：
0.25pu
100%STATORGNDSTG2DELAY：
1.00S
100%STATORGNDSTG2SUPV：
0.0052pu
100%STATORGNDBLK：
OFF
100%STATORGROUNDTRAGET：
Latched
100%STATORGROUNDEVENTS：
Enabled
5失磁保护:
发电机中性点CTLH215000/5星形接线G60
发电机出口CTLH615000/5星形接线G60
发电机出口PT1YH
/
/
G60
220Kv母线PT
/
/0.1T60
选G60中LossOfExcitation为失磁元件，选主变T60中PhaseUndervoltage1为低电压元件。
5.1系统侧判据：
为了防止由发电机低励失磁故障引发无功储备不足的系统电压崩溃，应采用高压母线三相同时低电压作为失磁保护的闭锁条件。
用pu值表示：
说明：
此定值采用原定值不变。
5.2发电机侧电压判据：
机端低电压闭锁：
用pu值表示：
说明：
此定值采用原定值不变。
5.3发电机侧判据：
阻抗圆1反应发电机负荷高于30%时的失磁情况，阻抗圆2反应发电机任何负荷时的失磁情况。
发电机基准阻抗：
圆心1：
半径1：
考虑躲过外部故障时主保护动作时间，延迟时间：
PICKUPDELEY1=0.5s
圆心2：
半径2：
考虑躲过系统最大振荡周期，延迟时间：
PICKUPDELEY2=1.5s
5.3定值清单：
5.3.1G60失磁元件：
LOSSOFEXCITATION
LOSSOFEXCITATIONFUNCTION：
Enabled
LOSSOFEXCITATIONSOURCE：
SRC1
LOSSOFEXCITATIONCENTER1：
10.421ohm
LOSSOFEXCITATIONRADIUS1：
8.5ohm
LOSSOFEXCITATIONUVSUPV1：
Enabled
LOSSOFEXCITATIONPKPDELAY1：
0.5S
LOSSOFEXCITATIONCENTER2：
17.686ohm
LOSSOFEXCITATIONRADIUS2：
15.765ohm
LOSSOFEXCITATIONUVSUPV2：
Enabled
LOSSOFEXCITATIONPKPDELAY2：
1.5S
LOSSOFEXCITATIONUVSUPV：
0.850pu
LOSSOFEXCITBLK：
OFF电压闭锁是否投入
LOSSOFEXCITATIONTARGET：
Latched
LOSSOFEXCITATIONEVENTS：
Enabled
5.3.2发变组T60低电压元件：
PHASEUV1FUNCTION：
Enabled
PHASEUV1SINGNALSOURCE：
SRC1
PHASEUV1MODE：
PhasetoPhase
PHASEUV1PICKUP：
0.8pu
PHASEUV1CURVE：
DefiniteTime
PHASEUV1DELAY：
0.00S
PHASEUV1MINMUMVOLTAGE：
0.100pu
PHASEUV1BLOCK：
OFF
PHASEUV1TARGET：
Self-restet
PHASEUV1EVENTS：
Enabled
6逆功率保护：
发电机出口CTLH615000/5星形接线G60
发电机出口PT1YH
/
/
G60
逆功率保护由功率方向元件和主汽门接点组成。
当逆功率保护经主汽门接点时，保护动作于解列灭磁。
逆功率保护不经主汽门接点时，保护动作于解列。
选G60中SensDirPower1保护一段为经主汽门触点的逆功率保护，选G60中SensDirPower1保护二段为不经主汽门触点的逆功率保护。
根据《导则》4.8.3，动作判据为：
P<-Pop
式中：
P——发电机有功功率，输出有功功率为正，输入有功功率为负；
Pop——逆功率继电器的动作功率。
6.1动作功率Pop的计算公式
Pop=Krel（P1+P2）=0.5×[3%+（1-98.7%）]×300=6.45MW
式中：
Krel——可靠系数，取0.5；
P1——汽轮机在逆功率运行时的最小损耗，取额定功率的3%；
P2——发电机在逆功率运行时的最小损耗，取P2≈（1-η）Pgn。
其中：
η——发电机效率，300MW机取98.7%；
Pgn——发电机额定功率。
Smin的正负决定了定值偏移原点的方向，Smin为正时，定值沿RCA向动作区偏移；Smin为负时，定值沿RCA向制动作区偏移。
本保护最小动作功率为负值，因此取Smin>0。
6.2动作时限：
经主汽门触点时，延时t1=2.5”动作于解列灭磁；不经主汽门触点时，延时t2=2”动作于信号,延时t2=60”动作于解列。
6.3继电器特性角：
RCA表示继电器动作区方向，本保护为逆功率保护，动作区在180°方向，因此取RCA=180°
6.4定值清单：
SENSDIRPOWER1
DIRPOWER1FUNCTION：
Enabled
DIRPOWER1SOURCE：
SRC1
DIRPOWER1RCA：
180°
DIRPOWER1CALIBRATION：
0.00°
DIRPOWER1STG1SMIN：
0.0124pu
DIRPOWER1STG1DELAY：
2.5S
DIRPOWER1STG2SMIN：
0.0124pu
DIRPOWER1STG2DELAY：
60S
DIRPOWER1BLK：
off
DIRPOWER1TARGET：
Latched
DIRPOWER1EVENTS：
Enabled
7意外激励保护：
发电机出口CTLH615000/5星形接线
误上电保护主要用于保护发电机在盘车和减速发生的误合闸，保护动作于全停方式。
选G60中AccidentalEnergization为意外激励保护元件。
7.1意外激励保护运行方式：
低压元件和发电机离线状态的不同逻辑组合，决定了意外激励保护的运行方式。
由于该保护电压取自发电机出口PT，因此选低压元件和发电机离线状态相与的逻辑方式，即发电机电压低和发电机离线同时满足为该保护的开放条件。
7.2过流电流元件：
整定原则：
按躲过发电机最大负荷电流整定。
用pu值表示：
按过流元件可能出现的最小故障电流的一半整定
=0.73pu
取0.73pu
7.3低电压元件：
整定原则：
低电压元件按可能出现的最大故障电压整定。
U=Krel×XG/（XG+XT+Xmin）=1.3×0.04414/（0.04414+0.03905+0.0318）=0.5pu
取值：
0.5pu
7.4定值清单：
ACCDNTENRGFUNCTION：
Enabled
ACCDNTENRGSOURCE：
SRC2
ACCDNTENRGARMINGMODE：
UVandOFFLINE
ACCDNTENRGOCPICKUP：
0.73pu
ACCDNTENRGUVPICKUP：
0.5pu
ACCDNTENRGOFFLINE：
1DL常开（H5c）
ACCDNTENRGBLOCK：
OFF
ACCDNTENRGTARGET：
Latched
ACCDNTENRGEVENTS：
Enabled
8匝间保护：
根据《导则》，该保护用于反应发电机定子绕组同分支匝间、同相不同分支或不同相间短路故障。
匝间保护由负序方向元件，纵向零序电压元件，PT断线元件组成，负序整方向指向发电机。
其逻辑图如下：
8.1负序方向元件：
发电机出口CTLH615000/5星形接线
选G60中NEQDIROC1为匝间保护中的负序方向元件，用其正方向元件作为匝间保护的闭锁条件。
负序方向元件电压取自发电机出口1YH，电流取自发电机出口CT，灵敏角选为85°。
正方向指向发电机内部，以负序电压为极化电压，负序过流元件的动作量为：
Iop=
-K
其中K=1/8
负序过流元件动作值不大于3%。
取0.05pu
定值清单：
NEGSEQDIROC1
NEGSEQDIROC1FUNCTION：
Enabled
NEGSEQDIROC1SOURCE：
SRC1
NEGSEQDIROC1OFFSET：
0.00Ω
POSSEQRESTRAINT:
0.125
NEGSE1DIROC1TYPE：
NegSequence
NEGSEQDIROC1FWDECA：
85°Lag
NEGSEQDIROC1FWDLIMITANGLE：
90°
NEGSEQDIROC1FWDPICKUP：
0.05pu
NEGSEQDIROC1REVLIMITANGLE：
90°
NEGSEQDIROC1REVPICKUP：
0.05pu
NEGSEQDIROC1BLK：
OFF
NEGSEQDIROC1TARGET：
Latched
NEGSEQDIROC1EVENTS：
Enabled
8.2纵向零序电压元件：
发电机出口PT1YH
/
/
G60
选G60中AuxiliaryOV2为零序过电压元件。
根据《导则》，零序过电压保护的动作电压应躲过正常运行时的最大不平衡电压及外部三相短路最大不平衡电压，原定值为2V，现取3V。
用pu值表示：
定值清单：
AUXOV2FUNCTION：
Enabled
AUXOV2SINGALSOURCE：
SRC1
AUXOV2PICKUP：
0.052pu
AUXOV2PICKUPDELAY：
0.20S
AUXOV2RESETDELAY：
0.00S
AUXOV2BLOCK：
OFF
AUXOV2TARGET：
Latched
AUXOV2EVENTS：
Enabled
9失步保护：
发电机出口CTLH615000/5星形接线G60
发电机出口PT2YH
/
/
G60
失步保护应满足：
——正确区分系统短路与振荡；
——正确判定失步振荡与稳定振荡。
本保护靠正序阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段的长短，来区分系统短路与振荡；靠阻抗轨迹穿越外圆和中圆的时间段和穿越中圆和外圆的时间段的长短来区分失步振荡与稳定振荡。
选G60中PowerSwingDetect为失步元件。
9.1功率振荡正向阻抗及阻抗角：
该定值适用于全部三个阻抗特性，正向阻抗应大于变压器和系统的正序阻抗之和。
☐系统最大运行方式时，220KV母线容量为15697MVA
折算到机端的阻抗为：
系统最大运行方式时，系统联系阻抗X=XS//（XG+XT）=0.0318//（0.04414+0.03905）=0.023
折算到机端阻抗为:
系统联系阻抗X=0.023×（20）2/100=0.092Ω
☐变压器阻抗为
☐正向阻抗：
FWDREACH=（XT+XS）
=（0.1562+0.092）×
=3.72Ω
阻抗角选为80°。
9.2功率振荡反向阻抗及阻抗角：
该定值适用于全部三个阻抗特性，反向阻抗应大于发电机的正序阻抗。
折算到机端阻抗Xd’=0.2568×（20）2/353=0.29
REVREACH=
阻抗角选为80°。
9.3阻抗圆限制角：
设P为最大负荷点，则
OP=
×
=
×
=16.997Ω
求得∠APB=24.7°
外圆限制角（OUTERLIMITANGLE）：
在最大负荷条件下对应的限制角，外圆限制角应留有20°的安全裕量。
OUTERLIMITANGLE=135°
中圆限制角（MIDDLELIMITANGLE）：
按照说明书推荐值，应接近外圆限制角和内圆限制角的平均值。
MIDDLELIMITANGLE=（135°+55°）/2=95°
内圆限制角（INNERLIMITANGLE）：
动稳极限角（由市调运方科给出，为120°～140°），取：
125°
INNERLIMITANGLE=180°-
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