大型发电机变压器组继电保护整定计算

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）目录摘要........................................................错误!未定义书签。Abstract....................................................错误!未定义书签。1绪论......................................................................11.1研究背景.............................................................11.2发变组保护现状.......................................................11.3研究的主要内容.......................................................22发变组保护的基本原理与方案设计............................................42.1发电机保护原理.......................................................42.1.1发电机差动保护.................................................42.1.2发电机定子接地保护.............................................52.1.3发电机失磁保护.................................................62.1.4发电机匝间保护.................................................82.2变压器保护原理.......................................................92.2.1变压器差动保护的问题分析.......................................92.2.2复合电压过流保护..............................................102.2.4变压器接地故障后备保护........................................122.3发变组保护方案的设计................................................132.3.1原始数据......................................................132.3.2发变组的保护配置分析..........................................142.3.3发变组的保护配置方案..........................................153发变组保护的整定计算.....................................................183.1计算短路电流......................................................183.2发电机保护整定计算................................................203.2.1发电机差动保护................................................203.2.2发电机匝间保护................................................213.2.3复合电压过流保护..............................................223.3主变保护整定计算..................................................263.3.1主变差动保护..................................................263.3.2复合电压过流保护..............................................273.3.3主变接地保护..................................................283.4发变组保护定值单....................................................29结论.......................................................................32参考文献...................................................................33致谢.......................................................................34华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）11绪论1.1研究背景我国电力工业的发展建设已进入到大电网、大机组、超高压输电阶段。随着三峡工程的竣工，将形成全国联网的局面，这就对电力系统的运行和保护提出了更高的要求。对发电机来说为了满足大电网对机组容量规模经济的要求，其单机容量在逐渐增大。一方面单机容量的增加机组造价提高，机组容量占电网总容量的比重加大，一旦发生事故对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大；另一方面大机组材料利用率的提高，新的工艺结构、新的冷却和励磁方式等的应用，提高了大型机组的运行效率同时也给继电保护带来了困难。[3][4]因此机组安全的重要性，对机组保护装置的选择性，快速性，可靠性，灵敏性提出了更高的要求。由于大型发变组存在以上一些故障及不正常运行方式，一旦发生故障时，不能迅速切除或隔离故障点，将对机组产生极大的危害，造成巨额的经济损失。因此大型机组继电保护的原理和应用研究对于当前电力工业的迅速发展来说相当重要，针对上述故障，本文对大型发电机变压器组进行整定计算并对其保护配置进行分析设计。1.2发变组保护现状最早的装置是熔断器。以后出现了作用于断路器的电磁型继电保护装置、电子型静态继电器以至应用计算机的数字式继电保护。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，人工智能技术等相继在继电保护领域得到应用，继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。目前，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置，我国继电保护目前处于微机时代，发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引入注目的新趋势。目前主要有以下一些研究方向：(1）自适应控制技术在继电保护中的应用自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护。(2）人工神经网络在继电保护中的应用进入20世纪90年代以来，人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用，电力系统保护领域内的一些研究工作也转向人工智能的研究。专家系统、人工神经网络(ANN)和模糊控制理论逐步应用于电力系统继电保护中，为继电保护的发展注入了活力。(3）发电厂综合自动化技术华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）2现代计算机技术、通信技术和网络技术为改变变电站目前监视、控制、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术创新。继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能，它表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。[5]以远方终端单元(RTU)、微机保护装置为核心，将发电厂的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。随着微机性能价格比的不断提高，现代通信技术的迅速发展，以及标准化规约的陆续推出，变电站综合自动化成了热门话题。从国外机组保护发展的趋势来看，具有保护功能双重化的趋势，在应用DSP。技术的基础上，单个装置的功能集成也来越高，“Dualtwooutoftwo概念即为代表，每个保护对象配置两套保护系统，每套保护系统单独可以出口，每套保护系统配置两个子系统，两个子系统与门出口，这种配置方案彻底解决了机组保护拒动和误动的矛盾。[6]由于继电保护大量采用了数字技术，继电保护技术得到了巨大的发展，为电力系统的安全运行提供了保障。最新硬件技术的发展，尤其是DSP技术的采用，为彻底改变机组保护正确动作率长期偏低的现状提供了契机，2002年初国家电力公司颁发了《反措实施细则》，正是应因数字技术的发展及电力系统的需要。结合《反措实施细则》和双重化概念，认真分析机组保护的双重化配置方案。对于机组保护来讲，发电机差动保护只能保护发电机内部相间故障，其他发电机内部故障如定子接地、转子接地、匝间故障，异常运行故障如定子过负荷、转子表层过负荷、失磁、失步、低频、逆功率、过电压过励磁、误上电等差动保护不能反应，因此这些保护不能认为是后备保护，传统方案这些保护只配置一套，而机组大部分故障均为异常运行故障，安全性不能满足反措要求，因此需强化发电机异常运行故障保护，需要双重化配置。对于机组保护来讲，真正的后备保护，只有主变零序电流电压保护和发电机、变压器复合电压过流保护。当发变组发生内部故障时，差动保护(定值一般为0．3倍的额定电流)不能动作，这些保护更不能反应，比如复合电压过流保护，分析清华大学的发电机变压器内部故障仿真计算结果，主变、发电机大部分内部轻微故障由于电压不能下降，复压电压过流保护存在灵敏度不够的问题，因此后备保护主要是作为区外故障的后备，可以适当简化。[7][8]后备保护配置方案应为：主变侧配置零序电流电压保护和复合电压过流保护，发电机侧配置复合电压过流保护保护即满足要求，当电流、电压型保护灵敏度不能满足要求或者根据系统各保护之间的配合需要，采用低阻抗后备保护。机组保护功能很多，回路复杂，采用先进的数字技术，把众多的继电器功能集成，完成双主双后配置，是一个因繁化简的工作，是必然的趋势。1.3研究的主要内容本文通过广泛的阅读资料，了解目前国内外大型发变组保护的主要配置，并结合国内外大型机组，尤其是600MW机组的发变组保护运行过程中存在的问题，对大型发变组保护华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）3的原理进行分析。通过对发变组保护原理的分析，并结合目前超临界火力发电机组保护配置情况，先对发变组进行保护配置选型，然后进行发变组保护双重化分析，最后完成大型发电机组的保护配置。并以600MW机组为例计算短路电流；发电机保护整定计算（发电机差动保护，发电机匝间保护，复合电压过流保护）；主变保护整定计算（主变差动保护，复合电压过流保护）并完成大型发电机变压器组的整定计算。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）42发变组保护的基本原理与方案设计大型发电机和变压器一次设备有了很大发展，为其所配置的继电保护也要相应改变，既不能完全照搬小型机组的设计，也不能盲目复杂化，而是要根据简单实用的原则，配置完善的保护种类。面前各设计单位设计的保护配置基本相同，但在具体实施和个别保护的选择上略有不同，因此本节根据现状，对一些具体的保护进行了说明。2.1发电机保护原理2.1.1发电机差动保护发电机定