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1、电力系统继电保护课程设计报告20122013学年 第一学期题 目100MW发电机组继电保护自动装置的整定计算系 别 电子与电气工程系 专 业 电气自动化 班 级学 号姓 名指导教师完成时间20XX12月6日评定成绩. .目录 第一章绪论1第一节继电保继电保护概述1第二节课程设计的主要内容及基本思想22.1毕业设计的主要内容、功能及技术指标2第二章短路计算3第一节运行方式选择3第二节线路参数计算32.1基准值选择32.2线路等值电抗计算32.3变压器等值电抗计算3第三节短路计算点的选择43.1电网等效电路图43.2 系统阻抗计算43.3 d6点短路计算43.4 d3点短路计算43.4 整定电流选
2、择4第三章发变组保护配置5第一节发电机主保护配置51.1发电机变压器电流互感器的选择：51.2发电机纵差保护主保护51.3 发电机定子匝间短路保护原理6第二节变压器主保护配置82.1不完全纵差保护82.2 变压器纵差保护与发电机纵差保护的不同92.3变压器纵差保护整定与灵敏度9第四章发变组单元后备保护10第一节阻抗保护101.1起动元件101.2 阻抗元件101.3 TV断线检测元件10第二节转子一点接地保护112.1 保护原理：112.2 保护的整定计算：12第三节转子两点接地保护123.1原理分析123.2 定值整定12第五章发变组单元异常运行保护配置13第一节反时限定子绕组过负荷保护13
3、第二节转子绕组的过负荷保护13第三节转子表层的过负荷保护13第四节励磁绕组过负荷保护14第五节失磁保护145.1 保护原理155.2 保护的逻辑框图16第六节失步保护166.1 失步保护的基本原理166.2 失步保护逻辑框图17第七节发电机低频保护187.1 保护原理187.2 保护的逻辑框图18第八节发电机逆功率保护原理188.1 保护原理188.2 保护逻辑图见图19第九节发电机起停机保护原理199.1 构成原理及逻辑框图199.2 保护的逻辑框图20第十节发电机意外突加电压保护原理2010.1保护原理2010.2 保护逻辑框图20第十一节非全相保护21第六章发变组非电量保护22第一节主变
4、轻瓦斯保护221.1 变压器瓦斯保护的作用221.2 变压器轻瓦斯保护的原理231.3 轻瓦斯保护的整定23第二节主变重瓦斯保护232.1 变压器重瓦斯保护的原理232.2重瓦斯保护的整定23第七章发变组微机保护241.1 发电机变压器组微机保护装置的选择24第八章发变组配置说明241.1 100MW汽轮发电机变压器组保护动作行为表24小结26参考文献26. .第一章 绪 论第一节 继电保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,
5、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：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。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
6、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：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。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力系统中的地
7、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,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。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
8、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 ,分清主要矛盾和次要矛盾,统筹兼顾,力求相对最优。护概述第二节 课程设计的主要内容及基本思想 本次设计的主要内容是一个2*200MW火力发电厂的电气二次部分设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成成本次的设计任务。2.1毕业设计的主要内容、功能及技术指标1、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.
9、75KV2 保证供电安全、可靠、经济；2、主要内容：1确定保护配置：根据设计任务书,分析原始资料与数据,对电厂扩建发变机组进行保护配置的选取2整定计算：选择发电机变压器的保护配置对其进行整定计算。3绘制保护配置图：根据电气主接线发变机组的保护要求,绘制保护配置图3、原始资料1.1 发电厂及110kv电网接线图各变电站、发电厂的操作直流电源电压U=220V； 发电厂最大发电容量225+50=100MW,最小发电容量为50MW,正常运行方式为发电厂发电容量最大,即100MW； 线路X1=0.4/km, X0=0.4/km； 变压器均为YN,D11,1102.5%/10.5KV, UK=10.5%；
10、t=0.5S,负荷侧后备保护动作时间tdz=1.5S, 允许的最大故障切除时间为0.85S,变压器和母线均配置有差动保护； 发电厂升压变中性点直接接地,其他变压器不接地； 110KV断路器跳闸时间为0.07S, 线路AC、BC、AB、CD的最大负荷电流分别为：230、150、230、140A,负荷自启动系数Kss=1.5；第二章 短路计算第一节 运行方式选择 电力系统运行方式的变化,直接影响保护的性能。因此,在对继电保护进行整定计弊之前,首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大,继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护
11、的电流值最小。因此,系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。由原始资料得发电厂最大发电容量225+50=100MW,最小发电容量为50MW,正常运行方式为发电厂发电容量最大,即G1 G2 G3同时并列运行；所以该发电机组运行方式为最大运行方式,短路计算以此为依据。第二节 线路参数计算2.1基准值选择基准功率：SB=100MVA,基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100103/1.732115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115103/1.732502=132.25；电压标幺值：
12、E=E=1.052.2线路等值电抗计算 线路L1等值电抗计算正序以及负序电抗：XL1= X1L1=0.460=24XL1*= XL1/ ZB=24/132.25=0.1814零序电抗： XL10= X0L1= 3X1L1=30.460=72XL10*= XL10/ ZB=72/132.25=0.5444 线路L3等值电抗计算正序以及负序电抗： XL3= X1L3=0.490=36XL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722零序电抗： XL30= X0L3= 3X1L3=30.490=108XL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.81662.3变压器等值电抗计算
13、 变压器T1、T2等值电抗计算XT1= XT2=40.333XT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.3050 变压器T3等值电抗计算XT3=21.175XT3*=XT3/ ZB=21.175/132.25=0.1601第三节 短路计算点的选择3.1电网等效电路图由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式时各线路未端短路的情况,最小运行方下时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3.1所示图3-1电网等效电路图由于本设计只考虑E母线和F母线之前的部分,所以短路计算只选择d6和d3,这样能保证流过母线A的电流为最大短路电流3.2 系统阻抗
14、计算Zs .max=| |= | |=0.18253.3 d6点短路计算正序短路电流其中：Xff6=Zs .max +XL3 =0.1825+0.2722=0.4547Id6max*=E/Xff7=1.05/0.45472.3092Id6max=Id6max*IB=2.30920.5021.1592KA3.4 d3点短路计算最大运行方式正序短路电流Xff3=Zs .max +XL1=0.1825+0.1814=0.3639Id3max*=E/Xff3=1.05/0.36392.8463Id3max=Id3max*IB=2.84630.5021.4288KA3.4 整定电流选择由3.3和3.4分别算出各路短路电流,由于Id6max Id3max,所以最大短路电流取Ik.max= Id3max=1.4288KA,因此之后的整定
