发电机变压器继电保护整定计算.docx

1、发电机变压器继电保护整定计算 目 次 第一章 技术数据.3 11 #1发电机参数.3 12 #1主变压器参数.3 13 #1高厂变参数.3 14 #1主励磁机参数.4 15 #1主接线及设备阻抗图.4 第二章 保护整定计算.5 21 发变组差动保护.5 22 主变差动保护.7 23 主变阻抗保护.9 24 主变复合电压过流保护.9 25 主变零序过流保护.11 26 主变间隙零序电压保护.11 27 主变间隙零序电流保护.12 28 主变过励磁保护.12 29 主变过负荷保护.13 210 发电机差动保护.13 211 发电机匝间保护.15 212 发电机相间阻抗保护.15 213 发电机复合

2、电压过保护.15 214 发电机定子接地保护.16 215 发电机转子接地保护.17 216 发电机定反时限定子过负荷保护.17 217 发电机定反时限负序过负荷保护.18 218 发电机失磁保护.19 219 发电机失步保护.21 220 发电机过电压保护.22 221 发电机定反时限过励磁保护.22 222 发电机逆功率保护.23 223 发电机程跳逆功率保护.24 224 发电机频率异常保护.24 225 发电机启停机保护.25 226 发电机误上电保护.25 227 高厂变差动保护.27 228 高厂变复合电压过流保护.29 229 高厂变A分支过流保护.30 230 高厂变B分支过流

3、保护.31 231 发电机1YH断线保护32 232 发电机2YH断线保护.32 .32 主励磁机差动保护33 2 234 主励磁机定反时限过负荷保护33 235 发电机低转速切励磁保护34 236 发电机断水保护.34 237 主变启动通风保护.34 238 高厂变启动通风保护.34 239 高厂变过负荷保护.35 240 高厂变A分支过负荷保护.35 241 高厂变B分支过负荷保护.36 242 TA断线保护.36 243 主变重瓦斯保护.36 244 高厂变重瓦斯保护.36 245 主变冷却器全停保护.36 246 主变压力释放保护.36 247 厂变压力释放保护.36 第三章 跳闸方式

4、控制字设置.37 第四章 发变组保护定值单.38 第五章 整定说明.58 第一章 技术数据 11 #1发电机参数： 型 号：QSFN-300-2 额定功率：300 MW 额定容量：352 MVA 额定电压：20 kV 额定电流：10190 A 功率因数：0.85 同步电抗： Xd = 199.7% 暂态电抗： Xd = 22.61 % 次暂态电抗：Xd = 16.18 %（饱和值） 满载励磁电压： 463 V 满载励磁电流：2203 A 空载励磁电压： 130 V 空载励磁电流： 820 A 12 #1主变压器参数 SFP7-360000 / 220 号： 型 额定容量：360000 kVA

5、2.5%? 额定电压：242 2 / 20 kV 额定电流： 859 / 10392 A 接线组别：Yn0 -d11 短路电压：Ud = 13.56 % 13 #1高厂变参数 型 号： SFF7-40000 / 20 额定容量：40000 / 15000（低压1）- 25000（低压2） kVA 额定电压：20 / 6.3（低压1）- 6.3（低压2） kV 额定电流：1154.7 / 1375（低压1）-2291（低压2）A 接线组别： / 0-0 半穿越阻抗： 高压低压1：16.3 % 高压低压2：16.0 % 分裂阻抗： 36.8% 14 #1主励磁机参数 型 号： TFL -1670-

6、4 额定电压： 450 V 额定电流： 2143 A 励磁电压： 小于 75 V 励磁电流： 169 A 接线方式： 4 - Y 功率因数： 0.92 频 率： 100Hz 15 主接线及设备阻抗图（均按Sb = 100MVA进行折算） 第二章 保护整定计算 21发变组差动保护 211 保护基本参数计算 主变高压侧 发电机侧 厂变低压I 厂变低压II 电压等级（kV） 242 20 6.3 6.3 额定电流（A） 859 10392 33000 32990 CT位置 17LH（A屏） 16LH（B屏） 2LH（A屏） 1LH（B屏） 23LH（A屏） 24LH（B屏） 27LH（A屏） 28L

7、H（B屏） CT接线 Y Y Y Y CT变比 1600/5 12000/5 3000/5 3000/5 二次电流（A） 2.684 4.33 55 55 折算系数 1.62 1 0.0787 0.0787 备 注 保护软件固定选取基准侧为发电机侧，变压器各侧CT二次电流相位由软件自调整。 212 保护A屏选用比率差动原理的差动保护，涌流闭锁判据选二次谐波制动原理。 1）最小动作电流值整定 按躲过正常主变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，即： m）Ie?U+? Iop.0 =Krel（Ker+ 式（2.1.1） 式（2.1.1）中：Ie为基准侧二次额定电流；Krel为可靠系数，取1.5； 2

8、=0.06；?Ker为电流互感器的比误差，取0.03 2=0.05；?U为变压器调压引起的误差，取2.5%? m为由于电流互感器未完全匹配造成的误差，取0 。? （0.06+0.05+0）Ie =0.165Ie? 故：Iop.0 =1.5 =0.714（A） 实取Iop.0 =0.3Ie =1.299（A） 2）比率制动系数整定 ? 变斜率比率差动起始斜率： Kbl1 = Ker 式（2.1.2） 式（2.1.2）中：Ker为互感器比误差系数，取0.1 。 故：Kbl1 = Ker =0.1 发变组外部短路时，差动保护的最大不平衡电流Iunb.max计算：? Iunb.max Ik.max?m

9、）?U+?Kcc+?Ker?=（Kap 式（2.1.3） 式（2.1.3）中：Kap为非周期分量系数，取2.0； Kcc为电流互感器同型系数，取1.0； m含义同式（2.2.1）?U、? Ker、 。 Ik.max按发变组未并网，主变高压侧发生三相金属性短路计算： （Sb/? Ik.max =1/(Xd+Xt) 20）/na? （100000/? =1/(0.0458+0.0377) 20）/2400? =14.405（A） 14.405?1+0.05+0）?0.1? 故：Iunb.max =（2 =3.60（A） 变斜率比率差动最大斜率：? Kbl2 =（Iunb.max*-Iop.0*-3

10、Kbl1）/（Ik.max*-3） =（0.832-0.3-0.3）/（3.327-3）=0.71 Kbl2 =0.7 制造厂装置说明书建议取： 3）灵敏度校核 ? 按发变组未并网时，#1厂变低压I分支发生两相金属性短路校核： （Sb/? 1/(Xat1+Xat2+Xd) ? Ik.min=0.866 20）/na? （100000/?1/(0.464+0.0458)? =0.866 20）/2400? =2.043（A） Ires =Ik.min =2.043（A） Ires? Iop =Iop.0+Kbl (Ires Kbl =Kbl1+Kblr（Ires/Ie） 式（2.1.5） Kbl

11、r n) 式（2.1.6）?=(Kbl2-Kbl1)/(2 式（2.1.6）中：n为最大斜率时的制动电流倍数，固定取6。 则：Kblr 6)=0.05?=(0.7-0.1)/(2 (2.043/4.33)? 由式（2.1.5）得：Kbl =0.1+0.05 =0.124 2.043=1.55（A）? 由式（2.1.4）得：Iop =1.299+0.124 Ksen = Ik.min/Iop =2.043/1.55 =1.32 按发变组未并网时，主变高压侧发生两相金属性短路校核：? ? Ik.min=0.866 20）/na?（Sb/ ?1/(Xt+Xd) （100000/?1/(0.0377+

12、0.0458)? =0.866 20）/2400? =12.475（A） Ires =Ik.min =12.475（A） 由式（2.1.6）得：Kblr 6)=0.05?=(0.7-0.1)/(2 (12.475/4.33)? 由式（2.1.5）得：Kbl =0.1+0.05 =0.244 12.475=4.774（A）? 由式（2.1.4）得：Iop =1.73+0.244 Ksen = Ik.min/Iop =12.475/4.774 =2.612 4）二次谐波制动比Nec的整定 Nec =差电流中二次谐波电流分量/基波电流分量 =0.15 5）差动速断保护整定Iop.sd 按躲过变压器初

13、始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定，取：Iop.sd 4.33?=5Ie =5 =21.65（A） 6）差动速断保护灵敏度校验 发电机出口发生两相金属性短路时，流过差动保护的短路电流： Ik 20）/na?（Sb/ ?Xd ?1/(X1+Xt)?=0.866 1/(0.0419+0.0377)? =0.866 0.0458? 20）/2400=35.83（A）?（100000/ ? Ksen =Ik/Iop.sd =35.83/21.65 =1.651.2 213 保护B屏涌流闭锁判据选波形识别原理。工频变化量比率差动的各相关参数有装置内部设定，勿需用户整定。 214 保

14、护出口瞬时动作于全停。 22主变差动保护 221 保护基本参数计算 主变高压侧 发电机侧 厂变高压侧 电压等级（kV） 242 20 20 额定电流（A） 859 10392 10392 屏）A（17LH 位置CT 16LH（B屏） 8LH（A屏） 7LH（B屏） 20LH（A、B屏） CT接线 Y Y Y CT变比 1600/5 12000/5 12000/5 二次电流（A） 2.684 4.33 4.33 折算系数 1.62 1 1 备 注 保护软件固定选取基准侧为发电机侧，变压器各侧CT二次电流相位由软件自调整。 222 保护A屏选用比率差动原理差动保护，涌流闭锁判据选二次谐波制动。 1

15、）最小动作电流值整定 按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，即： m）Ie?U+? Iop.0 =Krel（Ker+ 式（2.2.1） 式（2.2.1）中：Ie为基准侧二次额定电流；Krel为可靠系数，取1.5； 2=0.06；?Ker为电流互感器的比误差，取0.03 2=0.05；?U为变压器调压引起的误差，取2.5%? m为由于电流互感器未完全匹配造成的误差，取0 。? （0.06+0.05+0）Ie =0.165 Ie? 故：Iop.0 =1.5 =0.714（A） 实取Iop.0 =0.3Ie =1.299（A） 2）比率制动系数整定 ? 变斜率比率差动起始斜率： Kbl1

16、= Ker 式（2.2.2） 式（2.2.2）中：Ker为互感器比误差系数，取0.1 。 故：Kbl1 = Ker =0.1 变压器外部短路时，差动保护的最大不平衡电流Iunb.max计算：? Iunb.max Ik.max?m）?U+?Kcc+?Ker?=（Kap 式（2.2.3） 式（2.2.3）中：Kap为非周期分量系数，取2.0； Kcc为电流互感器同型系数，取1.0； m含义同式（2.2.1）?U、? Ker、 。 Ik.max按发变组并网后，主变低压侧发生三相金属性短路计算： （Sb/? Ik.max =1/(X1+Xt) 20）/na? （100000/? =1/(0.0226+

17、0.0377) 20）/2400? =19.95（A） 19.95?1+0.05+0.05）?0.1? 故：Iunb.max =（2 =5.985（A） 变斜率比率差动最大斜率：? Kbl2 =（Iunb.max*-Iop.0*-3Kbl1）/（Ik.max*-3） =（1.382-0.3-0.3）/（4.607-3）=0.487 制造厂装置说明书建议取：Kbl2 =0.7 3）灵敏度校核 按发变组未并网时，主变高压侧发生两相金属性短路校核差动保护灵敏度。 （Sb/? 1/(Xt+Xd) ? Ik.min=0.866 20）/na? （100000/?1/(0.0377+0.0458)? =0

18、.866 20）/2400? =12.475（A） Ires =Ik.min =12.475（A） Ires? Iop =Iop.0+Kbl (Ires ）2.2.5式（ ）Ires/Ie（Kbl =Kbl1+Kblr Kblr n) 式（2.2.6）?=(Kbl2-Kbl1)/(2 式（2.2.6）中：n为最大斜率时的制动电流倍数，固定取6。 则：Kblr 6)=0.05?=(0.7-0.1)/(2 (12.475/4.33)? 由式（2.2.5）得：Kbl =0.1+0.05 =0.244 12.475=4.343（A）? 由式（2.2.4）得：Iop =1.299+0.244 Ksen

19、= Ik.min/Iop =12.475/4.343 =2.872 4）二次谐波制动比Nec的整定 Nec =差电流中二次谐波电流分量/基波电流分量 =0.15 5）差动速断保护整定Iop.sd 按躲过变压器初始励磁涌流、区外故障或非同期合闸引起的最大不平衡电流整定，取：Iop.sd 4.33?=5Ie =5 =21.65（A） 6）差动速断保护灵敏度校验 发电机出口发生两相金属性短路时，流过差动保护的短路电流： Ik 20）/na?（Sb/ ?Xd ?1/(X1+Xt)?=0.866 1/(0.0419+0.0377)? =0.866 0.0458? 20）/2400=35.83（A）?（1

20、00000/ ? Ksen =Ik/Iop.sd =35.83/21.65 =1.651.2 223 保护B屏涌流闭锁判据选波形识别原理。工频变化量比率差动的各相关参数有装置内部设定，勿需用户整定。 224 保护出口瞬时动作于全停。 23 主变阻抗保护 231 基本参数：CT变比为（1600/5）A；PT变比为（220/0.1）kV 232 整定计算 1）动作阻抗计算 采用在高压侧装设全阻抗继电器，动作阻抗与I崤五线距离保护II段配合 取：Zop =10 （一次值） (320/2200)?(na/nv) =10? 则：Zop.j = Zop =1.455（） 2）动作延时整定：应保证在振荡过程

21、中不误动，取 t= 2.5s 233 保护出口动作于全停。 24 主变复合电压过流保护 241 基本参数：CT变比为（1600/5）A；PT变比为（220/0.1）kV 主变高压侧二次额定电流 Ie = Ign/na =859/320 =2.684 （A） 主变高压侧二次额定线电压 Ue = Ugn/nv =242000/2200 =110 （V） 242 整定计算 1）电流继电器的整定计算 过流元件的动作电流按躲过变压器额定电流整定。 Ie? Iop =（Krel/Kr） 式（2.4.1） 式（2.4.1）中：Krel为可靠系数，取1.2； Kr为返回系数，取0.95。 则：Iop 2.68

22、4?=（1.2/0.95） =3.39（A） ）过流元件灵敏度校验2 系统小方式下，主变低压侧发生两相金属性短路，流过保护装置的最小短路电流： ? Ik.min=0.866 230）/na?（Sb/ ?1/(Xt+X1) 230）/320?（100000/ ? 1/(0.0377+0.0419) ? = 0.866 = 8.535 （A） Ksen = Ik.min/Iop =8.535/3.39 =2.521.2 3）低电压继电器的整定计算 接在相间电压上的低电压元件动作电压按躲过电动机自起动时的电压整定，当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时，取： Uop =0.7Ue 110 =7

23、7（V）?=0.7 4）低电压元件灵敏度校验 系统大方式下，主变低压侧发生三相金属性短路，主变高压侧的最大残压： 100? Uk.max =Xt /(Xt+X1) =62.5（V） Ksen = Uop/Uk.max =77/62.5 =1.23 1.5 7）过流保护动作延时考虑与I崤五线相间距离III段配合，取t =5.5s 243 由于低电压元件灵敏度不满足近后备的要求，且主变高压侧已有阻抗保护作为系统及变压器的后备，故本保护不投。 25 主变零序过流保护 251 基本参数： 选用主变高压侧中性点套管CT，变比为（600/5）A 根据2002年01月1c号定值通知单，I崤五1侧线路零序III段定值为：I03=1.083A，T3 =3s 。 1200 =1299.6（A）? 折算到一次侧零序III段动作电流为：I03=1.083 252 保护整定计算 1）II段零序过流元件的动作电流与I崤五线零序过流III段配合整定 I03/na?Kbr.ii? Iop.ii =Krel 式（2.5.1） 式（2.5.1）中，Krel为可靠系数，取1.1；Kbr.ii为零序分支系数，其值等于