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继电器整定值计算
1.发电机—变压器组保护装置整定计算
2.66/6备用变压器保护装置整定计算
3.备用分支回路过电流保护
4.厂用6KV工作电源保护装置整定计算(1#厂用电抗器)
5.2#厂用电抗器
6.6KV高压电动机保护装置整定计算(引风机)
7.送风机(560KW)
8.热网循环泵
9.1#循环泵(220KW)
10.给水泵(350KW)
11.6/0.38KV厂用变压器保护装置整定计算(1#、2#、3#厂用变)800KVA
12.4#厂用变(化学水)630KVA
13.备用变(800KVA)
14.厂用变零序电流保护(1#、2#、3#)800KVA
15.66KV母线保护装置整定计算
16.66KV母线分段断路器保护装置整定计算
概述
一、设计依据:
本设计根据大连工发(1990)181号文《关于金州区热电厂初步设计的批复》和大连市电业局编制的《金州热电厂接入系统设计》进行编制的。
工程按两机三炉(2*15MW+3*75t/h)进行设计并考虑发展一机两炉的可能。
本电厂的电气主接线设计,短路电流计算及主要电气设备选择等均以上述原则为依据。
并根据电厂指挥部意见增设66KV厂用备用变压器。
二、设计范围:
1、本设计不包括下列内容:
1)66千伏架空线路。
2)66千伏联络线继电保护由大连市科学协会设计,详见46FD27卷。
2、除1项外,承担热电厂范围内全部电气设计。
三、电厂与系统的连接
根据大连电业局金州热电厂接入系统设计,金州热电厂和地区电网连接电压为66千伏,热电厂两路66KV联络线双T在吴西线上(吴屯一次变至西海二次变66KV线路)。
四、电气主接线
66K为单相母线分段接线,66KV1#联络线及1#主变接与66KVⅠ段母线,66KV2#联络线及2#主变,0#变接与66KVⅡ段母线。
发电机变压器为单元连接,并设有66KV备用变做起动备用电源。
五、同期点的选择
本设计电气主接线系统的同期点装在以下断路器上:
1、发电机—变压器组66KV油断路器。
2、66KV两路联络线油断路器。
3、66KV分段油断路器。
六、同期方式
采用自动准同期和手动准同期两种同期方式,由同期开关进行选择。
七、短路电流计算
短路电流计算依据:
1、大连电业局提供的系统短路资料,系统最大运行方式热电厂66KV母线短路阻抗0.0905,最小运行方式热电厂66KV母线短路阻抗0.583(未计及热电厂投入运行)。
2、济南生建电机厂提供的QF-15-2型15000KW汽轮发电机次暂态电抗值0.1321。
3、计算最大短路电流电厂按三机运行考虑(考虑电厂二期扩建一台15000kw机组),三机分列运行。
计算最小短路电流电厂按单机运行考虑,经计算66KV母线短路容量起始值(最大运行方式)1349.5MVA,发电机出口母线上短路容量起始值为305.1MVA,6KV厂用母线上(电抗器后)短路容量起始值为94.9MVA。
八、主要设备选择
1、主变压器选用SFL7-16000/63。
66±3*2.51*2.5%/63千伏,16000千伏安变压器。
2、66KV备用变压器选用SL7-3150/66,66±2*2.5%/6.3千伏,3150千伏安变压器。
3、66千伏户外油断路器,采用带电动操作机构的SW2-63Ⅱ(W)防污型油断路器。
4、66千伏户外隔离开关采用GW5-60Ⅱ(W)型隔离开关。
5、厂用工作电源及厂用工作电源与备用电源联络油断路器采用SN10-10Ⅱ型少油断路器,6/0.38千伏低压变压器及高压电动机回路采用SN10-10Ⅱ型。
九、厂用电接线及布置
(一)厂用电接线及负荷计算
为保证厂用电的可靠性,厂用6千伏动作电源由发电机出口引接,厂用备用电源引自66千伏系统,并设SL7-3150/63型备用变压器一台,高、低压厂用电系统按炉分段,设有备用段,并装有备用电源自投装置,电动机容量大于200千瓦接自6千伏厂用母线,其它电动机分别接自380/220伏厂用电源和车间动力屏。
主厂房内设置3台800千伏安的厂用工作变压器和一台800千伏安的厂用备用变压器。
化学水处理间设置一台630千伏安变压器,供化学水处理间及综合楼、循环水处理间、机钳间、备件材料库、食堂、浴池等低压负荷用电。
(二)负荷统计
厂用电计算负荷为7068千伏安,厂用电抗器额定电流选择见46FDZ-11。
(三)厂用配电装置选择及配置
主厂房
--
跨▽+7.00米平台下为厂用配电装置室,配电装置室下设有电缆夹层。
高压开关柜选用JYN10-2型手车式开关柜,低压厂用配电装置采用PGL2型屏,车间内动力屏采用XL-21型动力配电箱。
十、厂用电动机控制
厂用高压电动机及重要的低压厂用电动机采用直流控制系统,以提高控制的可靠性。
主厂房主要设备按机、炉分别在各自的仪表控制室内控制。
输煤系统在输煤集中控制室集中联锁控制,化学水处理与化学水控制室内控制,在机旁也可就地控制。
重要电动机的备用机组均有自投装置,重要电动机的低电压延时保护整定9秒,保证备用电源投入以后,电动机可以恢复正常工作。
十一、直流系统
为供给全厂电气和热工控制,信号、保护、自动装置、事故油泵、事故照明等直流负荷,来设计装设一组GFD-600型固定型防酸式铅蓄电池,容量600安时,共计130个蓄电池,基本电池88个,端电池42个。
充电设备选用KCFA01-100/200~360型可控硅整流装置,浮充电设备选用KCFA01-50/200~360型可控硅整流装置;为了防止端电池硫化问题,本设计考虑装设单独的可控硅整流充电装置,选用KCFA01-30/60~110型,对端电池采用KP3-350型手动控制器调整。
蓄电池台架采用瓷砖台架。
蓄电池内引线采用电缆埋管式,直流屏共四块,事故照明切换屏一块。
蓄电池组及充电设备布置在主控楼底层。
十二、二次接线,继电保护及自动装置
本工程各主要电气元件如:
发电机—变压器组,厂用6KV工作电源,厂用工作及备用变压器,66千伏户外配电装置的各断路器,采用在主控楼集中控制,直流系统的控制屏及事故照明切换屏也设置在主控制室内。
主控制室还装有保护屏,中央信号屏,电度表屏等。
主控室的控制、信号、测量采用强电控制,灯光监视二次回路,中央信号由事故和预告信号组成。
均能重复动作,设指挥信号与汽机室相联系,控制及信号电源为直流220伏。
(一)各电气元件继电器保护装置的配置,见46FD27~46FD31卷。
(二)自动装置
1、6千伏厂用工作电源,0.38千伏厂用工作电源均设有备用电源自动投入装置。
2、同期采用手动准同期和自动准同期装置。
3、汽轮发电机采用山东博山电气控制设备厂生产的SWK-1数显无功功率控制屏调节发电机励磁。
4、66千伏线路装有检查相邻线路有电流的自动重合闸装置。
十三、电气设备布置及电缆敷设
(一)66千伏采用户外配电装置,单母线分段结线,两台主变与一台66千伏备用变布置在室外,6.3千伏侧采用组合导线(每相为3*LGJQ-400)引自主厂房
列。
(二)发电机小间分层布置,±0.00米平面装设电抗器,三台手车式高压开关柜,内装:
两组电压互感器,厂用工作电源断路器等。
▽+3.70、+3.40平面装设发电机灭磁屏,发电机中性点避雷器、隔离开关等。
由小间引出线至主厂房
列间采用带有防护措施的母线桥,出墙后经组合导线(每相3*LGJQ-400)送至主变低压侧。
(三)主控制楼为三层布置,主控制室设在三楼▽+7.75米平面,有天桥通向主厂房▽+7.00米平面机组运输层,二层▽+4.10米平面为电缆夹层,一层▽±0.00米平面布置低压配电室,蓄电池室,充电室,电缆竖井及其他辅助房间。
(四)本工程6千伏厂用工作电源采用交联聚乙烯铜芯电缆,其它6千伏电缆采用交联聚乙烯铝芯电缆,低压采用1千伏全塑电力电缆或全塑外护层电力电缆,控制电缆采用KVV型全塑控制电缆。
选择电缆环境温度,空气中按30℃,电缆直埋按25℃,锅炉间按35℃考虑。
主控制楼、主厂房厂用配电装置均设有电缆夹层,主厂房与主控制楼间采用在天桥下设置敷设电缆的夹层。
由主控制楼▽±0.00平面至▽+4.10米设有两个电缆竖井通向电缆夹层,由电缆夹层可通向主控制室。
66千伏户外升压站设有电缆沟通向主控制楼。
厂区电缆根据数量的多少分别采用电缆沟敷设和直埋敷设。
电缆夹层及主厂房▽+7.00平台下电缆敷设采用电缆桥架。
(五)本设计在电缆密集场所(电缆夹层、电缆沟、电缆桥架)采取防止电缆着火延燃的措施,所有电缆桥架分支处均加装电缆槽盒,槽盒两端用防火腻子封住。
电缆涂防火涂料,所有敷设电缆孔洞,在电缆敷设好后,均用防火腻子封死。
十四、过电压保护及接地
(一)过电压保护按“电力设备过电压保护设计技术规程”要求设置,为保护发电机过电压,在发电机中性点装设FCD-4型磁吹避雷器。
(二)建(构)筑物防雷
66千伏户外配电装置,烟囱、冷却塔、组合导线、油罐、油库采用直击雷保护措施,66千伏户外配电装置采用独立避雷针塔,进行保护组合导线由66千伏升压站避雷针塔和主厂房A列避雷针共同保护,输煤系统高建筑物已在烟囱防雷保护范围内,不再另设直击雷保护。
(三)接地
保护接地及工作接地采用一个共用接地体,接地电阻不得大于4欧姆。
十五、照明和检修网络
电厂内设有正常照明、事故照明、障碍标志信号照明、检修照明。
正常照明及事故照明具有独立的供电网络,正常照明网络电压380/220伏,灯泡电压220伏,主厂房电缆夹层照明电压采用36伏,事故照明分四种:
1、主控室设两盏直流常明灯,由220伏蓄电池供电。
2、主控室事故照明,正常交流有电时不亮,交流断电后事故照明灯亮,由直流220伏蓄电池供电,应定期检查事故照明灯具是否完好。
3、主厂房事故照明由设在主控室事故照明切换屏供电,正常交流供电,交流电源消失后,自动切换至直流蓄电池供电,保证重要生产场所和通道的照明。
4、输煤系统、化学水系统采用应急灯做事故照明。
烟囱设障碍标志信号照明。
主厂房采用高压水银灯及钠灯混合照明、局部照明采用白炽灯,主控制室、仪表室、化学室、办公室等采用日光灯照明,综合楼及其它附属建筑采用日光灯和白炽灯照明,户外配电装置采用投光灯照明,厂区道路及煤厂采用高压水银灯照明。
事故照明采用白炽灯。
检修照明:
主厂房锅炉间及电除尘器入孔附近设置检修照明,设置220伏检修照明插座,利用12伏移动变压器接手提作业灯。
动力检修网络由厂用配电装置引出专用线供电,分别在输煤系统,锅炉间、汽机间、化学水等处设置检修电源开关(100A铁壳开关)。
十六、辅助车间
电气检修间和电气试验室设在主控楼及综合楼二楼内,试验设备见46FD3卷,设备的安装,请电厂自行考虑。
十七、金州热电厂过电流保护动作时间配合:
十九、继电器保护整定计算只作为选择继电器依据,不作为整定的依据。
发电机过电流保护动作时间,还需和电业局协商。
第一部分发电机—变压器组保护装置整定计算
一、纵联差动保护
1、计算各侧电流互感器二次回路定额电流
数值名称
66KV侧
6KV侧
变压器一次侧
发电机
厂用分支
一次侧额定电流
146.8
1468
1468
电流互感器接线方式
△
Y
Y
电流互感器变比
300/5
2000/5
2000/5
保护装置各臂中电流
4.24
3.67
3.67
2、确定制动线圈的接法
制动线圈接入厂用分支回路,基本侧选在66KV侧。
3、确定保护装置一次动作电流(无制动情况下)
⑴躲过不计及在制动情况下外部短路时的不平衡电流按KV点短路计算:
(短路电流计算结果见46FD2-6图)
Idz1=KkIbh=Kk(Kfzg·Kts·fi+ΔU+Δfza)I(3)d1max
=1.3(1×1×0.1+0.05+0.05)×739=192
躲过变压器投入和切除故障后电压恢复后,由于励磁涌流所产生的不平衡电流。
Idz1=Kk·Ie=1.5×146.8=220.2
躲过电流互感器二次回路断线
Idz1=Kk·Ie=1.3×146.8=190.8
按第
项进行整定
4、确定差动继电器动作电流
Idzj=Kjz·Idz1Ki=1.73×220.260=6.3A
确定基本侧差动线圈匝数
Wg·jb·js=AWoIdzj=606.3=9.5
基本侧差动线圈实际整定匝数为
Wg·jb·Z=8匝
继电器的实际动作电流
Idz1=AWoWg·jb·z=608=7.5A
保护装置一次动作电流为
Idzj=Idzj·KiKjx=7.5*601.73=260A
5、确定其它侧工作线圈和平衡线圈匝数
1)发电机侧平衡线圈的计算匝数
Wph·js6.3=(Ie2jb-Ie2*6.3Ie2*6.3)Wg·jb·z
=4.24-3.673.67*8=1.24
选WpkZ*6.3=1匝
实际工作线圈匝数
46FD2-6图
WgZ*6.3=WphZ*6.3+Wgjbz=1+8=9匝
2)厂用分支回路平衡线圈的计算匝数
Wph·js6.3=(Ie2jb-Ie2*6.3Ie2*6.3)Wg·jb·z
=4.24-3.673.67×8=1.24
选Wpkz6.3=1匝
实际工作线圈匝数
Wgz6.3=Wphz6.3+Wgjbz=1+8=9匝
6、计算由于整定匝数与计算匝数不等,而产生的相对误差:
∆fph6.3=Wphjs6.3-Wphz6.3Wphjs6.3+Wgjbz=1.24-11.24+8=0.026<0.05
7、确定制动系数和制动线圈匝数:
Kzh=KkKtxFiId2(S+F1+F2+F3)+∆UId2(F2)+∆fph6.3Id2(F2)+∆UId2(S+F1+A3)Id2(S+F1+F2+F3)+Kk∆fph6.3Id2(S+F1+F2+F3)Id2(S+F1+F2+F3)
=1.41*0.1*27.993+0.05*13.744+0.026*13.744+0.05*14.249+0.026*27.99327.993
=0.26
Wzh=KzhWgzhn
n=0.9(BCH-1型继电器最小制动特性曲线的切线)
Wgzh=9(接制动线圈侧的工作线圈匝数)
Wgzh=0.26*90.9=2.6
选制动线圈整定匝数为3匝
8、灵敏度
1)最小运行方式下K2点短路
Km=AwgAwdz
Awg—计算运行方式下保护区内故障继电器的工作安匝
Awg=Idz(f2)KiWfz6.3+KjxId2(S)KiWgjbz
=13.774*0.87400*9+1.73*7.993*0.87/1060*8
=269+160.4=429.4
Awdz—具有制动安匝Awzh时,继电器的动作安匝,
Awzh=Ie2*6.3*Wzh=3.67*3=11.01、Awdz=65匝
Km=AwgAwdz=429.465=6.6
2)最小运行方式下K1点短路
Km=AwgAwdz
Awg=Id1(f2)KiWgz6.3+KjxId1(S)KiWg.jb.z
=739*10*0.87400*9+1.73*1578*0.8760*8
=144.6+316.7=461.3
Awzh=Ie2*6.3*Wzh=3.67*3=11.01
Awdz=65匝
Km=AwgAwdz=461.365=7.09
二、复合电压起动的过电流保护,方向过电流
1、保持动作电流
Idz1=KkKiIed=1.30.8*1718=2791.8
其中Kk—1.3
Kf—0.8
Ied=1718A
Idzj=Idz1Ki=2791.8400=7AIdz1=Idzj*Ki=7*400=2800
选DL-21C/10型继电器线圈并联
2、负序电压继电器动作电压
Udzj=0.06Ucny=0.06*600060=6V
选BFY-12A型继电器
3、接在相同的低电压继电器动作电压
Udzj=0.6Ucny=0.6*600060=60V
选DY-280/160、线圈并联
4、灵敏度
电流元件
Km1=Id1(FZ)minIdz1=0.87*79*39*102800=2.3(K1点)
Km3=Id3(FZ)minIdz1=0.87*42952800=1.33(K3点)
电压元件
三、负荷保护
Idz1=Kk*IedKf=1.05*17180.8=2254.9
Idz1=Idz1Ki=2254.9400=5.64A
选DL-21C/10型继电器线圈并联,用于发信号。
用于起动主变风机
Idz1=Ied=1718A
Idzj=Idz1Ki=1718400*=4.3A
选DL-21C/10型继电器线圈串联
四、差动回路断线监视继电器动作电流整定
Idzj=0.2*IeKi=0.2*1718400=0.86
选DL-21C/2型继电器线圈串联
五、方向过流保护
1、动作电流
Idz1=Kk*IeKf=1.3*1470.8=238.9A
Idzj=Kjx*Idz1Ki=1.73*238.960=7AIdz1=60*71.73=243A
选DL-21C/10型继电器线圈并联
2、灵敏度
Km=Id2minIdz1=0.87*21737243=7.8
第二部分66/6KV备用变压器保护装置整定计算
一、差动保护
1、计算各侧二次回路电流
数值名称
数值
66KV侧
6KV侧
变压器一次侧额定电流
27.6
303.5
电流互感器接线方式
△
Y
电流互感器计算变比
3*27.6/5=48/5
303.5/5
电流互感器标准变比
300/5
600/5
保护装置各臂中的电流
0.8
2.53
6KV侧为基本侧
2、确定保护的动作电流
躲过变压器投入和切除外部短路后,恢复时的励磁涌流。
Idz1≥Kk*Ie
其中Kk—1.3
Ie变压器额定电流
Idz1=Kk*Ie=1.3*303.5=394.6
躲过外部短路时的最大不平衡电流
Idz1≥KK(Ibp′+Ibp〞+Ibp〞)=Kk(KfzqKtxfi+△U+△fza)Idmax
Kfq=1(非周期分量引起的误差)
Ktx=1(电流互感器同型系数)
fi=0.1(电流互感器容许最大相对误差)
△U=0.05(调压引起的相对误差)
△fza=0.05(继电器计算匝数与整定匝数不等而产生的误差)
Id4max=5036A(扣除异步电机反馈电流)
Idz1=Kk(KfzqKtxfi+△U+△fza)Id(3)max
=1.3(1*1*0.1+0.05+0.05)*5036=1309.4A
躲过电流互感器二次回路断线
Idz1=1.3Ie=1.3*303.5=394.6A
按第
项进行整定
3、基本侧继电器线圈匝数
基本侧继电器动作电流
Idzj=Kjx*Idz1Ki=1309.4120=10.9A
基本侧继电器线圈匝数
Wg·jb·js=Wcdjs=AWoIdzj=6010.9=5.5
选基本侧的整定工作匝数为6匝,差动线圈整定匝数6匝,平衡线圈整定匝数为0匝。
Wgjbz=Wcdz+Wphz=6+0=6
基本侧继电器实际动作电流
Idzj=AwoWgjbz=606=10A
Idz1=KiIdzj=120*10=1200A
4、非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数
平衡线圈匝数
Wphfjjs=Wgjbz*Ie2jbIe2fj-Wcdz=6*2.530.8-6=12.975
选Wph.fj.z=12
非基本侧工作线圈匝数
Wg.fj.z=Wphfjz+Wcdz=12+6=18
重新计算△fza
∆fza=Wphjs-WphzWphjs+Wcdz=12.975-1212.975+6=0.05
5、灵敏度
Km=AwgAwdz
Awg=KjxI
(2)d4minWgfjz=1.73*0.87*393.3/60*18=177.6
Awdz=60
Km=AwgAwdz=177.660=2.96>2
选BCH—2型继电器
二、过电流保护
1、保护动作电流
躲过电动机自起动的最大工作电流
Idz1=KkIfhzq
Kk--1.2
Ifhzq=KzqIe
Ie=27.6A
Kzq=1Ud%/110+We/KidWd∑
Wd∑--需自起动的全部电动机的总容量(KVA)
Wd∑=Pd∑ηcosΦ=22600.91*0.8=3104.4
We=3150KVA
Kqd=5
Kzq=1Ud%/100+We/KqdWd∑=15.5/100+3150/5*3104.4=3.88
Idz1=Kk*KzqIe=1.2*3.88*27.6=128.5A
Idzj=Idz1/Ki=128.5/60=2.14A
选DL-21C/6线圈串联
2、灵敏度
Km=I
d4min/Idz1=0.87*Id4minIdz1=0.87*3933/63/63128.5=2.66
3、延时时间
延时继电器DS-22延时时间1.5″。
第三部分备用分支回路过电流保护
1、Ⅰ、Ⅱ段
1)保护动作电流(整定原则:
躲过可能产生的最大负荷电流)
Idz1=KkKzqIf
If=200A
Kk=1.2
Kzq=3.5
Idz1=KkKzqIf=1.2*3.5*200=840A
Idzj=Idz1/Ki=840/120=7A
选DL-21C/10继电器线圈并联
2)灵敏度
Km=I
d4min/Idz1=0.87*Id4minIdz1=0.87*3933840=4.07
3)延时时间
延时继电器型号DS-21
延时时间:
1″
2、Ⅲ段
1)保护动作电流(整定原则:
躲过可能产生的最大负荷电流)
Idz1=KkKzqIf
If=200A
Kk=1.2
Kzq=3.5
Idz1=KkKzqIf=1.2*3.5*200=840A
Idzj=Idz1/Ki=840/80=10.5A
选DL-21C/20继电器线圈并联
2)灵敏度
Km=I
d4min/Idz1=0.87*Id4minIdz1=0.87*3933840=4.07
3)延时时间
延时继电器型号DS-21
延时时间:
1″
第四部分厂用6KV工作电源保护装置整定计算
一、1#厂用电抗器
1、差动速段保护
1)保护装置动作电流
Idzj=Kjx3.5IekKi=1*3.5*600120=17.5A
Idz1=KiIdzj=120*17.5=2100A选DL-21C/20继电器线圈并联
2)灵敏度
Km=I
d3min/Idz1=0.87*Id3minIdz1=0.87*69592100=2.88
2、过电流保护
1
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