2150MW发电机变压器继电保护毕业设计文档格式.docx
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6.3kV:
*6.3=91.6KA
0.4kV:
*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
1.138
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
243V
额定电流
7386A
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
接地方式
中性点经电压互感器接地
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”
XF*=0.2178×
1000/176.5
1.234
Xd’
XF*=0.2743×
1.554
Xd
XF*=2.03×
11.501
X2
XF*=0.2067×
1.171
XF*=0.0964×
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
SFP10-170000/220
电力设备厂
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
Sn=170MVASb=1000MVA
标幺值
Xb1
12.9%
0.759
Xb0
#2主变:
0.83
#1主变:
计算过程:
Xb1=
=0.759
6、#1高厂变:
20MVA
20/20
13.8±
2.5%∕6.3kV
Dd0
836.74/1832.86A
无载调压
SF9-20000/15
ONAN(自循环风冷)
0.352%
80.74kW
17.5kW
8.34%
Sn=20MVASb=1000MVA
计算
采用
标幺值(Sn)
标幺值(Sb)
X1*
4.17
=4.17
7、#2高厂变:
16MVA
16/16
669.39/1466.29A
SF9-16000/15
0.46%
14.25kW
68.39kW
7.91%
Sn=16MVASb=1000MVA
4.94
=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
发变组保护原理展开图
150MW发电机—变压器继电保护装置
(一)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。
(二)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,看采用阻抗保护。
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A
10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。
(三).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
2.3.2
2.3.8
2.2.6.3
2B-4522(LCD-7)
2B-1521(LCD-1)
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
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
2.2.10
2.2.12.1
2.2.14
2.2.7.2
2.3.12
2B-1536
2B-4540(LZ-1)
LN6-3
其他保护
非全相运行保护
断路器失灵保护
500kv闭环差动保护
发电机冷却水中断保护
主变冷却器全停保护
2.8.9
2.8.7.3
表
:
150MW发电机—变压器组保护配置方案反应的故障类型
反应故障类型
定子绕组及相间短路
定子匝间或开焊故障
绕组、套管及引出线的短路故障
同步发电机--变压器纵差保护
油箱内部故障及油面降低
高压绕组、引出线及其邻元件接地
相间短路、瓦斯和纵差保护的后备保护
发电机定子—总接地保护
发电机定子绕组的接地
励磁回路接地
过激励保护
定子绕组过电流
转子绕组过电流
励磁绕组过电流
励磁回路的失磁
反应逆功率
定子绕组过电压
变压器铁芯的过激磁
非全相行保护
主变压器冷却器全停保护
反应非全相运行
反应断路器故障
母线故障
发电机断水故障
变压器冷却器故障
一.概述
随着单机容量的提高和电流系统容量的不断扩大,现代化大型电力系统将逐步形成,系统的网络结构更加复杂,对运行水平的要求也越来越高。
为了保证电力网的安全、经济、可靠的运行,除了配备必要的几点的继电保护外,还应配备必要的自动调节和操作装置。
二.配置依据——《继电保护和暗渠自动装置技术规程》(DL400-91)
2.7.4作为自动调节励磁装置强行励磁作用的后备措施,并作为某些不能满足强行励磁要求的自动调节幺求的自动调节励磁装置的补充措施,汽轮发电机和调相机,均应装设继电器强行励磁装置。
3.2.1.4母线故障可采用母线自动重合闸。
3.6.4.1对单机容量为60MW以上的发电厂,应装设自动准同步装置和相位闭锁的手动准同步装置。
3.8.1.2大中型汽轮发电机,励磁机励磁回路,可采用对电子放电逆变灭磁,非线性电阻灭磁等灭磁方式。
3.9.1为了分析电流系统事故及几点保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况,在主要发电厂,220kv及以上变电所和110kv重要变电所,应装设故障滤波器或其他类型的自动故障记录装置。
三.自动装置配置
装置
配置依据DL400—91
自动重合闸
综合自动重合闸
准同步装置
自动灭磁装置
自动故障记录装置
自动调节励磁装置
自动按负荷减率装置
自动调节频率装置
3.2.1.4
3.2.7
3.6.4.1
3.8.2
3.9.1
2.7.4
第三章互感器的配置
一.电压互感器
1、配置依据——《电力工程电器技术手册》
<
1>
母线:
除旁路母线外,一般工作及备用母线都装有一组电压互感器,用于同步.测量仪表和保护装置。
2>
发电机:
仪表装设2~3组电压互感器。
一组供自动调节励磁装置。
另一组供测量仪表.同步及保护装置使用。
3>
变压器:
变压器低压侧有时为了满足同步或几点保护的要求,没有一组电压互感器。
2、电压互感器的配置
1F、2F出口PT选用JD2-20型,变比为18/√3/0.1/√3KV
二.电流互感器
1、配置依据——《电力工程电气设计手册》
为了满足测量和保护装置的要求,在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。
对于中性点、直接接地系统,一般按三相配置,对于中性点非直接接地系统,依据情况(如负荷是否对称、保护灵敏度是否满足等)按二相或三相配置。
对于保护用电流互感器的装设地点,应尽量消除主保护的不保护区来设置。
例如:
若有两组电流互感器,且位置允许时,应设在断路器两侧,使断路器处于交叉保护范围之中。
为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障,电力互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。
4>
为了减轻内部故障时发电机的损伤,用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。
为了便于分析和发电机并入系统前发现内部故障,用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
2.电流互感器的配置
发电机CT选用LM2D-20型,变比为12000/5A.
发电机横差保护用CT选用LRBV—35型,变比为600/5A。
主变中性点处选用LRB—35型,变比为600/5A.
主变零序保护用CT选用600/5A型。
第四章保护配置型号及整定计算
发电机—变压器组保护的配置及整定计算结果
序号
保护代号
继电器型号
动作值
制动系数
灵敏系数
1
2B—4522
LCD—7
Id2=1A
0.2
2B—1521
LCD—6
Id2=4A
3
主变纵联差动保护
2B—4524
LCD—5
Id2j=79.2A
0.5
2.38
4
5
2B—2514
6
组抗保护
2B—4538
7
发电机定子单相接地保护
2B—2537
8
励磁回路接地保护
2B—2532
9
发电机对称过负荷保护
2B—1536
10
发电机非对称过负荷保护
11
12
发电机失磁保护
2B—4540
13
逆功率
14
发电机过电压保护
15
16
发电机非全相保护
第一章短路电流计算
一.最大运行方式下短路电流计算
(一)、最大运行方式下阻抗图及短路点设定:
阻抗图如下图1-1所示:
图1-1:
d1~220kV母线短路
d2~发电机出口短路
d3~#1高厂变低压侧6kV母线短路
d4~#2高厂变低压侧6kV母线短路
d5~#01高备变35kV侧短路
d6~#01高备变低压侧6kV母线短路
(二)、d1~220kV母线短路电流计算:
由图知,发电机的转移电抗为:
X8=X1+X3=1.234+0.759=1.993
X9=X2+X4=1.234+0.759=1.993
求各元件对短路d1的计算电抗,
#1、2机的计算电抗:
XjS=Xzy×
Se∕Sj=1.993×
176.5/1000=0.352
查运算曲线数字表得出电流标么值:
ts=0〞I*=2.975
ts=4〞I*=2.250
#1、2发电机送至d1点的短路电流:
ts=0〞I(3)K..F=I**Ie=2.975×
176.5/
*230=1.318KA
ts=4〞I(3)K..F=I**Ie=2.250×
*230=0.997KA
220KV送至d1点的短路电流:
I(3)K..=2.51×
1/0.1468=17.10KA
总电流:
I(3)K.Σ0〞=1.318×
2+17.1=19.736KA
I(3)K.Σ4〞=0.997×
2+17.1=19.1KA
d1点三相短路各电源供给的短路电流标幺值(I*)
时间t(s)
支路
0.1
F1、F2
2.975
2.614
2.403
2.149
2.25
Sc
17.1
③由标幺值求出有名值,填入表中;
④求出短路点的总短路电流,填入表中。
d1点三相短路各电源供给的短路电流周期分量有效值(Iz)
额定电流(kA)
短路电流Ik(3)(kA)
计算式
电流值
发电机
Se/(
×
230)
0.443
0.4432×
I*
1.318
1.158
1.065
0.952
0.997
系统Sc
Sb/(
2.5103
2.5103×
流入故障点的总电流:
合计(kA)
19.736
19.416
19.23
19.004
19.094
(三)、220KV母线短路时,流经发电机的短路电流:
Id(3)=2.975×
176.5/1.732/13.8=21.97kA
(四)、d2~发电机出口13.8kV侧短路电流计算
1、求各电源的转移阻抗:
由图1-1知,系统C和发电机2的转移阻抗用等值变换公式计算,分别为:
XF2=1.993+0.759+1.993*0.759/0.1468=13.06
Xc=0.1468+0.759+0.1468*0.759/1.993=0.962
2、由转移电抗求各电源的计算电抗:
XF2.js=13.06×
176.5/1000=2.305
Xc.js=0.962
XF1.js=1.234×
176.5/1000=0.218
3、任意时间t秒三相短路电流周期分量标幺值和有名值的计算:
①由计算电抗查运算曲线得各电源t秒短路电流标幺值,填入下表;
②系统S的周期分量标幺值直接由转移阻抗计算:
IFC*=1/XF2.js=1/0.962=1.04
d2点三相短路各电源供给的短路电流标幺值(I*)
F1
4.938
3.988
3.487
2.729
2.444
F2
0.445
0.428
0.424
0.448
XC
1.04
D2点三相短路各电源供给的短路电流周期分量有效值(Iz)
13.8)
7.386
7.386×
36.472
29.455
25.755
20.156
18.051
3.287
3.161
3.132
3.309
41.84
41.84×
43.51
83.269
76.126
72.397
66.975
64.87
4、13.8KV短路时,发电机送至短路点的短路电流:
Id(3)=4.94×
176.5/1.732/13.8=36.47kA
(五)、d3~#1高厂变低压侧6.3kV侧短路电流计算:
1、求各电源的转移阻抗:
把发电机和系统看成是无穷大电网,由图1-1和上面的计算可知,另一台发电机与系统对d3点的等效
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