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1、 参考资料 200MW200MW 发电机组继电保护毕业设计发电机组继电保护毕业设计 1 绪论 1 1 1 继电保护的作用及意义 1 1 2继电保护发展现状及存在的问题 2 1 2 1 继电保护的历史回顾和展望 2 1 2 2 继电保护发展存在的问题及解决办法 2 1 3 选题的目的和意义 4 1 4 对发电机设计案的拟定 5 2 系统参数计算 5 3 短路电流计算 6 3 1 短路计算的目的 7 3 2 序网的制定 7 3 3 系统最大运行方式时短路电流计算 8 3 3 1三相短路电流计算 8 3 4 系统最小运行方式的短路电流计算 11 3 5 在 2 d点两相短路 12 4 发电机保护的配
2、置及整定计算 13 4 1 纵差保护 13 4 1 1 整定计算 15 4 2 横差保护 17 4 2 1 整定计算 18 4 3 发电机的失磁保护 19 4 3 1 整定计算 20 4 4 复合电压启动的过电流保护 23 4 4 1 反应外部相间短路的后备保护的整定计算 25 4 5 定子绕组对称过负荷保护 27 4 5 1 整定计算 28 4 6 励磁绕组过负荷保护 28 4 6 1 整定计算 28 4 7过电压保护 29 4 7 1 整定计算 29 4 8 逆功率保护 30 4 8 1 整定计算 33 4 9 基波零序电压和三次谐波电压构成的 100 定子接地保护 33 4 9 1 整定
3、计算 34 4 10 励磁绕组一点接地保护 38 4 10 1 整定计算 39 4 11 直流电桥原理构成的励磁两点接地保护 40 4 11 1 整定计算 41 参考资料 致 谢 43 结论与展望 44 参 考 文 献 45 参考资料 1 1 绪论绪论 继电保护装置可视为由测量部分 逻辑部分和执行部分等部分组成 各部分功 能如下 1 测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量 并与已给定 的整定值进行比较 根据比较的结果 判断保护是否应该启动的部件 2 逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分输出量的大小 性质 输出的逻辑状 态 出现的顺序或它们的组合 使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关
4、系工作 最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号 并将有关命令传给执行部分的部件 3 执行部分 执行部分是根据逻辑部分传送的信号 最后完成保护装置所担 负的对外操作的任务的部件 如检测到故障时 发出动作信号驱动断路器跳闸 在 不正常运行时发出告警信号 在正常运行时 不产生动作信号 1 11 1 继电保护的作用及意义继电保护的作用及意义 电力系统在生产过程中 有可能发生各类故障和各种不正常运行状态 其中故 障一般可分为两类 横向故障和纵向故障 横向故障包括两相短路 单相接地短路 两相接地短路 三相短路四种 纵向对称故障包括单相断相和两相断相 又称非全 相运行 电网在发生故障后会造成很严重的后果 1
5、 电力系统电压大幅度下降 广大用户负荷的正常工作遭到破坏 2 故障处有很大的短路电流 产生的电弧会烧坏电气设备 3 破坏发电机的并列运行的稳定性 引起电力系统振荡甚至使整个系统失去 稳定而解列瓦解 4 电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力 使设备的寿命减少 甚 至遭到破坏 不正常情况有过负荷 过电压 电力系统振荡等 电气设备的过负荷会发生发热 现象 会使绝缘材料加速老化 影响寿命 容易引起短路故障 继电保护被称为是电力系统的卫士 它的基本任务有 1 当电力系统发生故障时 自动 迅速 有选择地将故障设备从电力系统中 切除 保证系统其余部分迅速恢复正常运行 防止故障进一步扩大 2 当发生不正
6、常工作情况时 能自动有选择将信号上传给运行人员进行处理 或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备 可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分 对保证系统安全运行 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 参考资料 1 21 2继电保护发展现状及存在的问题继电保护发展现状及存在的问题 1 2 11 2 1 继电保护的历史回顾和展望继电保护的历史回顾和展望 改革开放以来 我国经济的快速发展刺激着电网的快速发展 尤其是近几年全 国各个地区出现的缺电现象直接促进了大规模机组的投产和电网建设进程的急剧加 快 同时随着现代社会对电网供电可靠性的要求的不断提高 就需要我们继电保护 发
7、挥更加重要的作用 针对系统出现的故障能及时切除 确保电网的安全稳定经济 运行 我国继电保护的发展大体经历了以下几个跨越 1 60 年代中期独立研制并生产了第一套高压电网复杂保护 即整流型距离保 护 2 60 年代末到 80 年代中期我国广泛采用晶体管型保护 3 到 80 年代末 集成电路保护已形成完整系列 逐步取代晶体管保护 4 1984 年微机线路保护通过鉴定并获得应用 此后 不同原理 不同种类的 微机保护相继研制生产 取得了引人注目的成果 到 90 年代 我国继电保护技术已 完全进入微机保护数字式时代 从以上的发展过程来看 继电保护技术总是根据电力系统的需要 不断地从相 关的学科中吸取最新
8、成果而发展和完善自身的 总的来说 继电保护技术的发展可 以概括为 4 个阶段 2 次飞跃 4 个阶段是电磁型 整流型 晶体管型 集成电路 型 微机型 第 1 次飞跃是由电磁型到晶体管型 主要体现在保护由电磁式向静态 式转变 保护装置弱电化 无触点化 小型化和低功耗 第 2 次飞跃是由集成电路 型到微机型 主要体现在保护由模拟式向数字式转变 保护装置智能化和信息化 继电保护现已发展到了微机保护阶段 微机继电保护指的是以数字式计算机 包括微型机 为基础而构成的继电保护 以下各级电网所需的各种保护设备 目 前我国的微机保护的研究和制造均已居于国际先进水平 继电保护理论研究方面 人工神经网络在继电保护
9、中的应用在九十年代被广泛研究 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 必将为继电保护的发展注 入了活力 参考资料 1 2 21 2 2 继电保护发展存在的问题及解决办法继电保护发展存在的问题及解决办法 继电保护的重要性是显然的 是关系到电网稳定的重要设备 继电保护装置历经 电磁型 整流型 发展到 80 年代的晶体管 集成电路型 直到现在的微机型 微机保 护也经历了从简单发展到现在的智能型 保护装置越来越人性化 智能化
10、然而 继 电保护发展至今 虽设备已经很先进 但仍有一些问题没有得到很好解决 现针对一 些比较现实的问题举例说明 1 加强对外部二次回路的维护 适时推行状态检修 继电保护发展至今 从保 护原理的设计 到生产厂家制造工艺 到售后服务 各方面都已比较完善 微机保护装 置的性能已非常稳定 由于保护装置性能不稳定引起的误动基本上没有出现过 所发 生的保护误动作基本上是保护装置外部原因引起的 从统计的结果看误动有以下几 个主要原因 CT 二次电缆回路接触不良 端子排锈蚀或电缆绝缘下降引起跳闸回 路接通 所使用的 CT 性能不满足保护要求 区外故障时越级跳闸 继电保护工作人 员的误操作 运行人员误投退保护压
11、板 而运行过程中其他因素引起逻辑变化的情 况 至今尚未发生过 这足以说明 当前使用的 CPU 芯片性能已非常稳定 因此在我们 的检验工作中 没有必要对其 CPU 的正确性进行很详细的校验 而应对继电保护设备 实行状态检修 也就是说 只要保护装置不告警 就不用进行检修 当然 这要有一个 逐步完善的过程 需要大量的配套工程 但这是一种发展趋势 2 尽快规通讯规约管理 减少相关转换环节 继电保护的技术已经很成熟 而 近几年发展起来的综合自动化技术 对我们是一个全新的领域 由于其技术新 硬件 成本低 利润高 其发展速度非常之快 这对维护工作是一个很大的挑战 综合自动化 系统以 四遥 指遥控 遥信 遥测
12、 遥调 装置与后台监控机为核心 与保护装置 相比 四遥 装置的原理比较简单 另外 据研究表明 四遥 装置很少出问题 问题最多的就是后台监控机 究其原因 除了技术未成熟以外 计算机质量比较差也是 一个重大原因 从近几年所出现的问题看 监控系统的问题可归纳为 误发信号 主 机电源烧损 主机硬盘损坏及通讯串口损坏等 而维护工作中难度最大的是通讯问 题 当前 综合自动化系统还处于发展阶段 四方 南瑞 南自 东方电子等厂家都自 成一家 各有各的通讯规约 致使维护工作越来越难 一旦碰到通讯问题 必须请厂家 人员才能处理 而且经常要几个相关厂家一起到场才行 如此一来 既降低了设备的 安全运行可靠性 又提高维
13、护的成本 因此 应尽快统一电力系统通讯规约 规通讯 参考资料 规约管理 3 注重数据备份 缩短故障处理时间 监控系统问题 出现最多的是硬件问题 而硬盘损坏是仅次于通讯问题的一个难题 此时硬盘上所有的数据都丢失 整个系统 必须重装 这个工作的工作量很大 所以 维护人员应对所有监控系统进行硬盘备份 一旦硬盘损坏 整个硬盘更换即可 此外 验收时应要求厂家提供系统重装所需的安 装盘 如监控系统盘 各种硬件如网卡 声卡 PLC 中央音响驱动卡 四方监控系统 卡安装盘 做好系统重装的准备 这样也可大大缩短故障处理时间 4 推行继电保护网络化管理 减少管理成本 继电保护发展至今 各方面已非 常成熟 但继电保
14、护管理工作太繁琐 耗费大量的人力物力 电力系统自动化程度也 越来越高 光纤等的投入使用使自动化的可靠性也越来越高 但继电保护远程管理在 这方面还没有得到很好地应用 设想 如果定值的更改 检查 保护运行情况监控 信号的采取 加上前面提到的继电保护状态检修 都能进行远程管理 出人为事故的机 率也将大大降低 继电保护技术发展迅速 对保护人员提出了更高的要求 作为继电保护维护工作 者 应从管理方式方法入手 从根本上改变继电保护工作局面 对于工作过程中发现 的问题要及时更正和改进 1 31 3 选题的目的和意义选题的目的和意义 发电机是电力系统中大量使用的重要电气设备 发电机安全运行对保护电力系统 的正
15、常工作和电能质量起着决定性作用 同时发电机本身也是一个十分贵重的电气元 件 因此 应该针对各种不同的故障和不正常运行状态 装设性能完善的继电保护装 置 一旦发生发电机故障 保护装置能够有选择的快速将其从系统中切除 并将发电 机励磁开关跳开并灭磁 当同步发电机处于异常工作状态时 保护装置应及时发出信 号 以便于运行人员快速处理 在电力系统中运行的发电机 由于容量相差悬殊 在 设计 结构 工艺 励磁乃至运行等方面都有很大的差异 这就使得发电机极其励磁 回路发生故障 故障的几率和异常工作状态有所不同 进而所装设的保护也有差异 对发电机的保护是非常重要的 也是非常有必要的 虽然现在微机保护占主导地 位
16、 但它的基础仍然是常规保护 都是基于常规保护原理发展起来的 只有掌握了常 规保护的基本原理 才能更好地用于微机保护 参考资料 1 41 4 对发电机设计案的拟定 对发电机设计案的拟定 发电机的故障主要分为定子故障和转子故障 其故障类型主要有 1 定子绕组相间短路 2 定子绕组单相匝间短路 3 定子绕组单相接地 4 转子绕组一点接地或两点接地 5 转子励磁回路电流消失 发电机的异常工作状态 1 外部短路或系统振荡引起的定子绕组过电流 2 定子绕组引起的三相对称过负荷 3 突然甩负荷而引起的定子绕组过电压 4 励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷 5 汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率运行等 2 2 系统参数计算 系统参数计算 2 200MW 机组继电保护 两台双绕组变压器 220KV 侧有电源 QFSN 200 2 型汽轮发电机主要参数 有功功率 额定电压200 N PMW 额定电流 功率因数 额定励磁15 75 N UKV 8625 N IA cos0 85 电压 零序电抗 定子绕组的允许发热时间常数450 fd UV 0 0 0785 f X 次暂态电抗 0 141
