发电厂定值整定王维俭.docx

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发电厂定值整定王维俭

第一篇发变组保护整定用短路电流计算

、为发电机、变压器（包括升压主变、高厂变）继电保护整定用的短路计算比

较简单，短路形式有：

两相和三相短路、单相接地短路，根据保护原理的要求,选定最大运行方式和最小运行方式。

:

正序阻抗/零序阻抗，最大I行方式

最大运行方式：

220kV系统为最大，本厂#7、#8、#9、#10机；

最小运行方式：

220kV系统为最小，本厂#7、#8、#9机（#10机技改期间）。

发电厂设备的原始参数（括号内的数值为换算后的标么值，Sb=100MVA）:

1）#7发电机：

100MW，118MVA，X；=0.1577（0.134）;

#7主变：

120MVA，Xt=0.101（0.0842）。

2）#8发电机：

100MW，118MVA，X；-0.1577（0.134）;

#8主变（三卷变）：

240MVA，Xh=0.153（0.06375），XM=「0.006（-0.0025），

XL=0.089（0.03708）。

3）#9发电机：

300MW，353MVA，Xd=0.1618（0.0458）;

#9主变：

360MVA，Xt=0.134（0.0372）。

4）#10发电机：

300MW，353MVA，Xd=0.1618（0.0458）;

#10主变：

360MVA，XT=0.133（0.0369）。

5）#9高厂变：

40/25-25MVA，半穿越电抗XH丄A=0.162（0.405）、

XH丄B=0.1656（0.414）。

、#9发变组保护整定用等值电路

1、最大运行方式

Xs.min=0.0201//（0.0458+0.0369）//[0.06375+（0.134+0.03708）//（0.134+0.0842—0.0025）]=0.0201〃0.0827//（0.063750.17108//0.2157）

=0.01617//（0.063750.09541）=0.0147

2、最小运行方式

Xs.max=0.0266//[0.06375+（0.134+0.03708）//（0.134+0.0842—0.0025）]

=0.0266//（0.063750.17108//0.2157）=0.0266//（0.063750.09541）0.0228

三、#9高厂变保护整定用等值电路

图3#9高厂变保护整定用等值电路图（SBN00MVA）

第二篇发电机保护定值整定计算书

2.1发电机额定数据

Sgn=353MVA,Pgn=300MW,cos\=0.85,Ugn=20kV,lgn"0190A,

=98.8%,Ufdn=463V,Ifdn=2203A,2P=2,fn=50Hz,

带同轴交流主励磁机和永磁副励磁机的它励静止半导体励磁，定子绕组接法2-丫，出线端子数6。

2.2发电机设计参数

•每相对地电容0.2242口F;主变高低压绕组耦合电容Cm=9.73nF/ph（三相平

均）；

*Xd=1.997,Xd=0.2661/0.2957（饱和值/非饱和值，下同），

X；-0.1618/0.1759;

*X2=0.1974/0.2146;X0=0.0737/0.0776;

*l2：

：

=0.10，A=10s;

*定子绕组过电流限值：

l/lgn（%）:

220

154

130

116

t（s）:

10

30

60

120

*转子绕组过电压限值

Ufd/Ufdn（%）:

208

146

125

112

t（s）:

10

30

60

120

*发电机失磁异步运行能力：

150MW，30分钟（首先在60s内降至50%巳）；

偏频运行时间限值参见《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》（下面简称《导则》）附录E对国内已投入运行的300MW汽轮发电机组允许的频率偏移范围的调查结果：

频率Hz

允许运行时间

频率Hz

允许运行时间

累计min

每次s

累计min

每次s

51.5

30

30

48.0

300

300

51.0

180

180

47.5

60

60

48.5~50.5

连续运行

47.0

10

10

2.3发电机纵差保护

2.3.1整定计算用短路电流

外部短路（机端）最大短路电流/max：

iKLx-=63.030kA；

0.045813汉20

内部短路（机端）最小短路电流1九:

iKh=0.866x63.030=54.584kA。

2.3.2比率制动特性

2.3.3CT型号及变比

两侧均为5P20-12000/5A。

2.3.4比率差动起动定值Icdqd

按发电机负载条件下，纵差保护最大不平衡电流为整定条件，取Icdqd为0.1I（Ign为发电机额定电流）。

开机负载条件下实测不平衡电流大小。

2.3.5比率差动起始斜率Kbl1

Kbl1既能在较小的外部短路电流条件下保证纵差保护不误动，又要保证区内

短路时的灵敏动作，所以Kbl1不能太大。

根据保护装置说明书，Kbl1应为：

Kbl1=KccMKer

式中，Kcc为同型系数，Kcc=0.5；Ker为CT幅值误差系数，Ker=0.1。

得Kbl1=0.05，实取Kbl1二0.20。

2.3.6比率差动最大斜率Kbl2及其起始位置d点的确定

最大比率制动斜率Kbl2的起始制动电流由装置内部固定为4Ign（n=4）

根据保护装置说明书，变斜率比率差动最大斜率为:

**

Iunb.max

Kbl2

I（3）_2

K.max

式中，IK3）ma「=lK3）max/lgn=63.030/10.190=6.185；

lUnb.max=KapKerlK3）max/lgn=1.237（其中Kap为暂态系数，J=2.0；心为CT幅值误差系数，Ker=0.1）。

2.3.7灵敏度校验

机端两相短路，纵差保护灵敏系数Ksen一定合格，不必校验

2.3.8差动速断保护

按躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流整定，取lcdsd=4lgn。

灵敏度校验：

1100

lK2）min=0.8665.356，©en=5.356/4=1.341.2，合格。

0.0458353

发电机纵差保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

比率差动起动定值

0.1

2

差动速断定值

4

3

比率差动起始斜率

0.20

4

比率差动最大斜率

0.5

运行方式控制子

1

差动速断投入

1

2

比率差动投入

1

3

工频变化量差动投入

1

4

TA断线闭锁比率差动

0

2.4发电机纵向零序电压保护

2.4.1PT型号及变比

发电机出口专用PT（3YH互感器一次中性点与发电机中性点相连，不接地）：

20000/一3、，

V。

100/3

2.4.2高定值段匝间保护

按躲过区外故障最大不平衡电压整定，动作判据为：

UzoUop

式中，Uzo为发电机出口专用PT开口三角上的零序电压;

Uop为高定值段动作定值，一般取为10V。

2.4.3灵敏段匝间保护

采用电流比率制动的纵向零序电压保护原理，其动作判据为:

Uzo（1KzoIm/Ign）Uzozd（若Imax

1m-（1max_1gn）3I2。

）

式中，Uzozd为灵敏段零序电压定值，按躲过发电机正常运行时最大不平衡电压整定，初取为2V,在经区外故障波形分析后，适当降低定值，以提高灵敏度；

Imax为发电机机端最大相电流；12为发电机机端负序电流；

Kzo为制动系数，采用保护装置生产厂家的推荐值1.0。

发电机纵向零序电压保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

纵向零序电压高定值

10V

2

纵向零序电压灵敏段定值:

2V

3

电流制动系数

1.0

4

纵向零序电压保护延时

0.1s

运行方式控制子

1

零序电压投入

1

2

零序电压经相电流制动

1

3

零序电压经工频变化量方向闭锁

1

4

零序电压高定值段投入

1

2.5发电机突变量方向匝间保护（即故障分量负序方向保护）

2.5.1CT/PT型号及变比

机端CT:

5P20-12000/5A;机端PT：

2°°°0/3V。

100/73

2.5.2保护定值

K&zd=2%Sgn=14.71VA（二次值）注：

建议退出。

2.6发电机相间阻抗保护

2.6.1CT/PT型号及变比

机端CT:

5P20-12000/5A;机端PT：

20000/3V100/73

2.6.2保护定值

选择全阻抗圆，电压、电流均取自发电机机端。

2

Z°p=KsenZT=1.30.0372（20kV）12000/52.32门，Ksen=1.3。

opT10020000/100'

不设振荡闭锁元件，以延时1.5s躲振荡，应设电压断线闭锁元件。

发电机相间阻抗保护定值清单:

2.7发电机复合电压过流保护

2.7.1CT/PT型号及变比

机端CT:

5P20-12000/5A;机端PT:

2°°°0/3v

100/寸3

校核主变高压侧母线三相短路时低电压继电器的灵敏度:

2.7.4负序电压继电器的整定计算

负序过电压元件取线电压，其动作电压按躲过正常运行时的不平衡负序电压整定，一般取：

K

sen

校核主变高压侧两相短路时负序电压继电器的灵敏度:

056.251.5。

0.08

发电机复合电压过流保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

负序电压定值

8V

2

低电压定值

60V

3

过流1段定值

5.81A

4

过流1段延时

5.5s

运行方式控制子

1

过流1段经低压侧复合电压闭锁

1

2

过流1段经高压侧复合电压闭锁

1

2.8发电机定子绕组对称过负荷保护

2.8.1CT型号及变比

机端CT:

5P20-12000/5A。

2.8.2定时限特性

2.8.2.1定时限报警段

定时限报警电流按发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定:

得l°p_1.050.9512000/5_4'69A。

保护延时（3s）动作于信号或自动减负荷。

2.8.2.2定时限跳闸段

定时限跳闸电流以机端三相金属性短路保证1.3倍的灵敏度整定：

血沁/嗨=20.20A。

p1.31.35

延时取为0.5s（因为主变高压侧发生三相金属性短路时其灵敏度只有0.49）。

2.8.3反时限特性

反时限过电流保护的动作特性，即过电流倍数与相应的允许持续时间的关系，由发电机制造厂家提供的定子绕组允许的过负荷能力确定。

Ktc

2

sr

I*2

式中，Ktc为定子绕组热容量系数，取37.5（依据《导则》）；I*为以定子额定电流为基准的标么值；Ksr为散热系数，取1.10（电厂定）。

校核对称过负荷保护的反时限特性:

I/Ign:

2.2

1.54

1.30

1.16

t（s）:

10

30

60

120

T（s）:

10.33

32.28

78.13

276.55

图2发电机定子绕组对称过负荷反时限动作曲线图

反时限跳闸特性的上限电流IOp.max按机端三相金属性短路的条件整定:

（3）

*_1K.max

op.max

1gn

此时对应的时间T为1s,故取反时限上限延时定值tmin=1s

反时限动作特性的下限电流Iszd按与定时限保护配合的条件整定:

Iszd=Kc0Iop=Kc0Krel

Krna

式中，Kc0为配合系数，取1.05,其余参数同282。

得Iszd二4.92A。

发电机定子绕组对称过负荷保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

定时限报警电流定值

4.69A

2

定时限报警延时

3s

3

定时限跳闸电流定值

20.20A

4

定时限跳闸延时

0.5s

5

反时限起始电流

4.92A

6

反时限上限延时

1.0s

7

定子绕组热容量

37.5

8

散热效应系数

1.10（电厂定）

2.9发电机转子表层负序过负荷保护

2.9.1CT型号及变比

机端CT:

5P20-12000/5A。

2.9.2定时限特性

动作电流按发电机长期允许的负序电流I2：

:

下能可靠返回的条件整定：

1op

Krel12」gn

Kg

式中，Krel为可靠系数，取1.05；Kr为返回系数，取0.95；耳为CT变比。

/曰1.05汉0.10汉10190

得lop0.47A。

p0.9512000/5

保护延时（1s）动作于信号。

2.9.3反时限特性

负序反时限过电流保护的动作特性，由发电机制造厂家提供的转子表层允许的过负荷能力确定。

4A10

t222丨2*一丨2:

：

丨2*一0.01

式中，A为转子表层承受负序电流能力的常数，取10s（依据东方电机厂提供的技术数据）；*为发电机负序电流的标么值。

I_A2Ign

I2szdI2：

：

1000na:

1000

校核发-变组220kV出线首端两相短路时，转子负序过负荷保护是否抢先于220kV线路保护动作？

tmax’^6^1——减^^=15059.799A，

20.04580.0372「320

IK2.max-IK2.max/Ign-1.478，t24.6S。

1.478—0.01

显然，220kV出线首端两相短路时，转子表层负序过负荷保护的动作延时4.6s

（即tmin=4.6s）远大于线路保护，不会抢先动作。

发电机转子表层负序过负荷保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

定时限电流定值

0.47A

2

定时限延时定值

1.0s

3

反时限起动负序电流

0.6A

4

长期允许负序电流

0.42A

5

反时限上限延时

4.6s

6

负序转子发热常数

10s

2.10发电机定子绕组单相接地保护

2.10.1基波零序电压定子接地保护

2.10.1.1灵敏段基波零序电压保护

动作判据为Un0・U°zd（动作于跳闸）。

式中，Uno为发电机中性点零序电压，U°zd为零序电压定值。

按《导则》要求，取Uozd=5V，但应检查下列情况：

（1）发电机正常运行时，中性点位移电压3U0应小于5V（二次值）；

（2）6kV厂用系统单相接地故障，发电机机端或中性点3U0应小于5V,否则提高定值；

3）220kV侧接地短路，设有高压侧基波零序电压

Uho=0.33720/^3=41.916kV（选择依据参见附件1），此电压通过主变高低压绕组间耦合电容Cm=9.73nF传递到发电机机端有U。

为：

图4传递电压计算用近似简化电路

（4）需经发电机机端开口三角零序电压辅助判据闭锁。

其动作方程为:

Uf0U0zdntvn/ntv1二3U0zd

式中，Uw为发电机机端开口三角零序电压；ntv1为发电机机端开口三角零序电

20000/3

。

100

（5）动作延时取为4.0s（应大于外部接地故障时最大切除时间）。

2.10.1.2高定值段基波零序电压保护

根据保护装置说明书，U°hzd=20V（取自中性点零序电压），保护动作于跳闸，且不需经机端零序电压辅助判据闭锁。

2.10.2三次谐波电压差动定子接地保护

动作判据为：

U3t—kpU3n>kzdU3n

式中，U3t为机端三次谐波电压向量，U3n为中性点三次谐波电压向量，kp为调整系数向量，装置自动跟踪调整；kzd为制动系数，取0.3。

延时2.0s动作于信号。

发电机定子接地保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

零序电压灵敏段定值

15V

2

零序电压高定值

20V

3

零序电压延时

4.0s

4

三次谐波差动比率定值

0.3

5

三次谐波保护延时

2.0s

运行方式控制子

1

零序电压保护报警投入

1

2

零序电压保护跳闸投入

0（建议）

3

三次谐波电压比率判据投入

1

4

三次谐波电压差动判据投入

1

5

三次谐波电压保护报警投入

1

6

三次谐波电压保护跳闸投入

0

2.11发电机转子接地保护

2.11.1转子一点接地保护

反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降，保护采用切换采样原理（乒乓式）。

设有两段动作值，灵敏段电阻定值取为40k，延时3s动作于信号；普通段电阻定值取为20k「（安阳发电机转子采用氢冷），动作于信号。

以上定值在发电机运行时于转子绕组绝缘电阻实测值相比较。

2.11.2转子两点接地保护

即将颁布执行的《继电保护和安全自动装置技术规程》（代替GB14285-1993）已取消转子两点接地保护。

发电机转子接地保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

一点接地灵敏段电阻定值

40kQ

2

一点接地普通段电阻定值

20kQ

3

一点接地延时

3.0s

4

两点接地延时

1.0s

运行方式控制子

1

一点接地灵敏段信号投入

1

2

一点接地普通段信号投入

1

3

一点接地普通段跳闸投入

0

4

两点接地保护投入

1

5

两点接地二次谐波电压投入

0

2.12发电机定子过电压保护

Uop二13如=1.320000“30V,延时0.5s动作于解列灭磁nv20000/、3

100/、3

2.13发电机过励磁保护

2.13.1定时限特性

设一段信号和一段跳闸段:

B

过励磁I段（跳闸）：

N二一，动作于解列灭磁或程序跳闸;

Bn

过励磁II段（信号）：

N二旦=1.1，动作于信号和减励磁。

=1.08

Bn

报警段:

2.13.2反时限特性

根据东方电机厂提供的发电机过励磁能力曲线，输入下列八组定值:

（1.25,60s），（1.18,120s），（1.15,180s），（1.13,240s），（1.12,300s）,（1.10,360s）,（1.08,600s）,（1.05,3000s）

发电机过励磁保护定值清单:

序号

定值名称1

定值

1

定时限1段定值V/f

1.3

2

定时限1段延时

30s

3

定时限II段定值V/f

1.1

4

定时限II段延时

180s

5

报警段定值

1.08

6

报警段延时

60s

7

反时限上限定值

1.25

8

反时限上限延时

60s

9

反时限1定值

1.18

10

反时限1延时

120s

11

反时限II定值:

1.15

12

反时限II延时

180s

13

反时限III定值

1.13

14

反时限III延时

240s

15

反时限IV定值

1.12

16

反时限IV延时

300s

17

反时限V定值

1.10

18

反时限V延时—

360s

19

反时限VI定值

1.08

20

反时限VI延时

600s

21

反时限下限定值

1.05

22

反时限下限延时

3000s

2.14发电机失磁保护

失磁保护整定的基本参数：

发电机：

Xd=0.0838,Xd=0.566（SB-100MVA）;

系统联系电抗（包括升压变压器电抗，对应于最小运行方式）

Xs=0.06（SB=100MVA）。

二次电抗有名值：

2

发电机：

X；=0.0838辽12000/5=0.083848=4.02"，10020/0.1

X；=0.56648=27.17门；

系统：

Xs=0.0648=2.88门。

2.14.1定子侧判据（选择依据参见附件2）异步边界阻抗圆（如图5所示）的整定:

Y

&二-2.0V1，Xb二-X；二-27.17门

2

图5异步边界阻抗圆动作特性

2.14.2机端三相电压判据取机端三相电压，本判据主要用于防止由发电机失磁故障引发的厂用系统不

能正常工作，其三相同时低电压动作判据为：

Uop.3ph=0.8Ugn/nv

式中，Ugn为发电机额定电压；nv为机端PT的变比。

得U°p.3ph=8°V。

2.14.3转子电压判据

励磁低电压判据：

Ufd.op°.8Ufd°

式中，Ufd°为发电机空载额定励磁电压。

得Ufd.op=°.8x171.3=137V。

发电机失磁保护定值清单:

序号

定值名称

定值

1

阻抗定值1

2.°1Q

2

阻抗定值2

27.17Q

3

转子低电压定值

137V

4

转子空载电压定值

171.3V

5

转子低电压判据系数定值

°.8

6

低电压定值

8°V

7

延时

1.°s

8

失磁保护1段出口方式

投跳闸

2.15发电机失步保护

发电机失步保护主要是检测振荡中心位于发变组内部的失步振荡，所以

22°kV系统等值电抗应取XS.min=°.°147（Sb=1°°MVA）。

分析基于9#机对无穷大系统的简化双机系统。

失步保护整定基本参数：

发电机：

Xd=°.°838（Sb=1°°MVA）;

变压器：

XT=°.°372（Sb=1°°MVA）;

系统：

Xs.min=°.°147（Sb=1°°MVA）。

二次电抗有名值：

发电机：

2

Xd=°°838汉2°x12°°°/5=°.°838汉48=4.°20-1°°2°/°.1

变压器：

XT=°.°37248=1.79」；

系统：

Xs=°.°14748=0.71"。

失步保护特性由三部分组成，见图6

2.15.1遮挡器特性的整定

Za二XsXt=2.5门，

Zb=Xd=4.02〔】,

=85。

2.15.2透镜内角〉的整定

:

-=180_2arctg（1.54—8版—）,

|Za+Zb|

式中，rL.min为发电机最小负荷阻抗，Za、Zb的定义同上

取rLmin=0.85汉迴><竺x!

2000佟=0.236x48=11.3甌（参见国家电力调度36010020/0.1

通信中心组编《发电机变压器继电保护应用》一书），得〉=41。