2×200MW发电机-变压器组继电保护设计

电力工程基础课程设计报告题目2×200MW发电机-变压器组继电保护设计系别电子与电气工程系专业电气工程及其自动化（电力系统）班级0920325学号092032502姓名颜丽芬指导教师黄新完成时间2012年11月29日评定成绩闽南理工学院2绪论..............................................................30引言.............................................................3继电保护概述......................................................3第一部分设计任务书.............................................40.1设计项目.......................................................40.2设计要求.......................................................40.3设计材料.......................................................50.4设计任务.......................................................5第二部分设计计划书..............................................51主变压器的选择...................................................51.1主要设备型号及参数.............................................51.2系统运行主变压器和发电机中性点接地方式.........................71.3发电机变压器组参数及系统运行方式...............................82保护配置.........................................................82.1发电机的保护部分...............................................92.2变压器部分继电保护整定........................................112.3相间短路的后备保护............................................123继电保护整定计算................................................133.1发电机继电保护整定............................................163.2继电保护整定计算结果一览表....................................174收获和体会......................................................175参考文献........................................................18闽南理工学院3绪论0引言继电保护概述电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化、损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路，最常见的不正常运行状态是过负荷，最常见的短路故障是单相接地。这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全和可靠运行，这就需要继电保护装置来反应设备的这些不正常运行状态。所谓继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本作用是：⑴当电力系统发生故障时，能自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏。⑵当系统发生不正常状态时，能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见，继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分，对保障系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。为完成继电保护的基本任务，对于动作于断路器跳闸的继电保护装置，必须满足以下四项基本要求：⑴选择性选择性是指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量缩小停电范围。继电保护装置的选择性，是依靠采用合适类型的继电保护装置和正确选择其整定值，使各级保护相互配合而实现的。⑵快速性为了保证电力系统运行的稳定性和对用户可靠供电，以及避免和减轻电气设备在事故时所遭受的损害，要求继电保护装置尽快地动作，尽快地切除故障部分。但是，并不是对所有的故障情况，都要求快速切除故障，应根据被保护对象在电闽南理工学院4力系统中的地位和作用，来确定其保护的动作速度。（3）灵敏性灵敏性是继电保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常工作状态的反应能力，一般以灵敏系数K表示。灵敏系数K越大，说明保护的灵敏度越高。每种继电保护均有特定的保护区(发电机、变压器、母线、线路等)，各保护区的范围是通过设计计算后人为确定的，保护区的边界值称为该保护的整定值。⑷可靠性可靠性是指当保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置能够可靠动作而不致拒绝动作，而在电气设备无故障或在保护范围以外发生故障时，保护装置不发生误动。保护装置拒绝动作或误动作，都将使保护装置成为扩大事故或直接产生事故的根源。因此，提高保护装置的可靠性是非常重要的以上对继电保护装置所提出的四项基本要求是互相紧密联系的，有时是相互矛盾的。例如，为了满足选择性，有时就要求保护动作必须具有一定的延时，为了保证灵敏度，有时就允许保护装置无选择地动作，再采用自动重合闸装置进行纠正，为了保证快速性和灵敏性，有时就采用比较复杂和可靠性稍差的保护。总之，要根据具体情况(被保护对象、电力系统条件、运行经验等)，分清主要矛盾和次要矛盾，统筹兼顾，力求相对最优。第一部分设计任务书0.1设计项目2×200MW发电机-变压器组继电保护设计。0.2设计要求为某电厂2×200MW发电机-变压器组继电保护装置进行整定计算闽南理工学院50.3设计材料电厂规模与主要技术指标：（1）装机容量:装机2台，容量分别为2X200MW,UN=15.75KV（2）保证供电安全、可靠、经济；0.4设计任务（一）设计计算说明书1.主变压器的选择2.保护配置3.继电保护整定计算4.收获和体会5.参考文献第二部分设计计划书1主变压器的选择发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。1.1主要设备型号及参数（一）发电机的选型汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。1.冷却方式采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。闽南理工学院62.励磁方式发电机容量在100MW以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式（二）选型1.选择型号QFSN—200--2型号含义:Q——汽轮机F——发电机S——水内冷N——氢内冷200——额定容量2——2极2.QFSN—200—2型汽轮发电机主要参数额定容量MVA额定功率ＭＷ功率因数cos额定电压Ｖ额定电流ＡＸｄＸｄ＇Ｘｄ＂2352000.85157508625195%24%14.5%额定励磁电压励磁电流发电机绝缘暂态电抗效率（％）2831390F0.1837498.5本次设计题目为2×200MW的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量:装机2台，容量分别为2X200MW,UN=15.75KV，所以可以选取的发电机台数有二台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。3．变压器的选型单元接线的主变压器发电机与主变压器为单元接线时，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量，即所选型号为：SSP3—26000型闽南理工学院7Se=240mw,Ud=0.105,接线Y/△-11,分接头1212×2.5%/15.75KV,分级绝缘1.2系统运行主变压器和发电机中性点接地方式选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。1.变压器中性点接地方式电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110KV侧采用中性点直接接地方式2.发电机中性点采用非直接接地方式发电机钉子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。3.相关短路点及短路方式的选择短路点的选择及具体参数如图所示闽南理工学院81.3发电机变压器组参数及系统运行方式发电机组一次电气主接线方式：该电厂两台200MW汽机发电机组采取发电机-主变压器-110kV线路组单元制接线方式接入系统，本发电厂内不设升压站（母线），即发电机发出15.75kV的电经主变压器升压至110kV后经110kV线路（4×LGJ-400四分裂导线）直接输送到上级电网上的变电站110kV母线（双母线分段接线），发电机出口不设开关；接线图如图1。35-330KV35-220KV110-330KV110-330kv变电所（a）(b)(c)由于厂内不设母线，厂用电系统所需的启动备用电源必须从厂外电网引入，本厂启动备用电源可采用从电网购电方式，从附近热电公司110kV母线上引接一路电源，经110kV线路送电至启备变2保护配置发变机组的保护是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是提高供电可靠性的基础。发变机组的保护配置选取原则是：确定保护配置方案时应遵照现行有关继电保护的国标GB/T15145-94《发电机变压器保护装置通用技术条件》、行标DL/T587-1996《微机继电保护运行管理规定》、反事故措施要求等规定；配置的保护性能完善、动作快速、功耗小、便于运行、维护；配置的保护应为具有相应电压等级系统成功运行经验的微机保护；保护选型同时要有利于标准化和规范化管理。应可靠性、灵活性和经济性的要求。闽南理工学院92.1发电机的保护部分1.比率制动式众差动保护发电机（100MW及以上）为了减少故障发生于发电机中性点附近而出现的纵差保护的死区，要求将纵联保护的动作电流降低，提高保护动作的灵敏度，并要保证在区短路时保护可靠不误动。考虑到不平衡电流随着流过电流互感器TA电流的增加而增加，往往采用性能更好的比率制动式纵差保护，使其动作值随着外部短路电流的增大而增大，即利用外部故障时的穿越电流实现制动(1)最小动作电流的二次值Idz.min整定原则是保证最大负荷状态下保护不误动，可取Idz.min=（0.1～0.2）Ie(2)起始制动电流的二次值Iqd整定原则为该电流不应大于电流互感器二次额定电流Ie，即Iqd《Ie(