继电保护毕业设计任务书

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1、前言2第1章继电保护的配置及原理3第2章 互感器的配置及选择 11第3章自动装置的配置16第4章 短路电流计算 17第5章 继电保护的整定计算 20第6章保护配置图27总结34、几 、刖言本设计为电气工程及自动化专业的电力系统继电保护课程设计，设计题目为：200MW发电机变压器组继电保护配置与整定计算。一、毕业设计的目的：毕业设计是学校教育中的最后一个教学环节，学生在完成了基础理论课 和专业课学习及校内外实习之后，通过毕业设计，能使学生熟悉发电机变压 器组继电保护的配置，掌握发电机变压器组的短路电流计算及其继电保护的 整定计算方法。熟悉相关设计标准、规范以及有关资料搜集与查询。了解继 电保护装

2、置的新产品和新技术，提高学生综合应用专业知识的能力。二、继电保护设计要求：电力系统继电保护设计是根据系统接线图及要求选择保护方式，进行整 定计算，电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安 全运行。如果设计与配置不当，保护将不能正确工作，会扩大事故停电范围， 造成人身和设备事故，给国民经济带来严重的恶果，因此，合理地选择保护 方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行有非常重要的意义。选择保护和自动装置时应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求， 还应综合考虑：a、电力设备和电力网的结构特点和运行特点。b、故障出现 的概率和可能造成的后果。c、电刀系统近期发展情况。d、经

3、济上约合理性。 e、国内外的经验。应力求采用最简单的保护装置，保护方式要满足电力网 结构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。三、设计内容：根据设计任务书的要求，综合运用所学专业知识，查阅参考资料，配置 继电保护及自动装置，并整定计算，具体内容加下：1、据发电机、变压器铭牌选择保护用TA、TV变比。2、配置发电机-变压器组的保护装置及自动装置.3、选择保护装置型号及整定方法。4、计算保护装置整定所需短路电流。5、保护装置的整定计算。6、绘制保护配置图及原理展开图。7、整理说明书计算书（设计总结）。8、毕业设计答辩第1章 继电保护的配置及原理1.1概述200MW发电机组造价昂贵

4、，结构复杂，一旦发生故障，其检修难度大，时间 长，将造成较大的经济损失。因此，在考虑200MW机组继电保护的总体配置时， 应最大限度地保证机组安全和缩小故障破坏范围，尽可能避免不必要的突然停 机，对某些异常工况采用自动处理装置，特别要避免保护装置的误动和拒动，这 样不仅要求有足够的的可靠性、灵敏性、选择性和快速性，还要求继电保护在总 体配置上尽量做到完善、合理，避免繁琐、复杂。200MW机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护是用以 反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障，为了防止保护拒动或断路器拒 动，设主保护和后备保护。异常运行保护是用以反应各种可能给机组造成危害的 异常工

5、况，不设后备保护。为了满足电力系统稳定方面的要求，对于200MW发电机一变压器组故障要求 快速切除。为了确保正确快速切除故障，要求对200MW发电机一变压器组设置双 重快速保护。各保护装置动作后所控制的对象，依保护装置的性质、选择性要求和故障处 理方式的不同而不同，对于发电机双绕组变压器，通常有以下几种处理方式：全停：停汽机、停锅炉、断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低 压侧断路器、使机炉及其辅机停止工作。解列灭磁：断开高压侧断路器、灭磁、断开高压厂用变压器低压侧断路器。解列：断开高压侧断路器。减出力：减少原动机的输出功率。发信号：发出声光信号或光信号。母线解列：对双母线系统，断开母线

6、联络断路器，缩小故障波及范围。1.2保护配置依据一一继电保护和安全自动装置技术规程1. 对300MW及以上的汽轮发电机组，应装设双重快速保护，即装设发电 机纵联差动保护、变压器纵差动保护和发电机、变压器共用纵联差动保护。2. 发电机一变压器组：对100MW及以上的发电机，应装设保护区为100% 的定子接地保护。3. 对于定子绕组为星形联接，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的 发电机，应装设单继电器式横差保护。4. 200MW及以上的发电机应装设负序过电流保护和单元件低电压起动的过 电流保护，当灵敏度不满足要求时，可采用阻抗保护。5. 对于200MW及以上汽轮发电机宜装设过电压保护。6. 对

7、过负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设定子绕组过负荷保护。7. 发电机转子承受负序电流的能力，以l2tWA为判据，其中I为以额定电 流为基准的负序电流标么值；t为时间(s), A为常数。对不对称负荷，非 全相运行及外部不对称短路引起的负序电流，应装设转子表层过负荷保 护。8. 100MW及以上A10的发电机，应装设由定时时限和反时时限两部分组成 的转子表层过负荷保护。9. 对励磁系统故障或强励磁时间过长引起的励磁绕组过负荷，在100MW及 以上，采用半导体励磁系统的发电机上，应装设励磁加回路过负荷保护， 对300MW及上发电机，保护由定时限和反时限两部分组成。10. 转子水冷汽轮发电机和10

8、0MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路 一点接地保护，并可装设两点接地保护装置。11. 失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机，应装 设专用的失磁保护。12. 对发电机运行的异常方式，200MW及以上汽轮发电机，宜装设逆功率保 护。13. 0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内的油浸式变压器， 均应装设瓦斯保护。14. 110KV及以上中性点直接接地的电力网中，如变压器中性点直接接地运 行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。15. 高压侧电压为500KV的变压器，对频率降低和电压升高引起的变压器 工作磁密过高，应装设过励磁保护。16. 对2

9、20500KV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护，对 1个半断路器，每组母线应装设两套保护。17. 发电机一变压器组的保护，宜起动断路器失灵保护。18. 对220500KV的母线及变压器断路器，当非全相运行可能引起电力网 其他保护越级跳闸，因而造成严重事故时，应在该断路器上装设非全相 运行保护。1.3保护配置及原理131发电机的纵差动保护纵差动保护是发电机内部相间短路的主保护。因此，它应能快速而灵敏地切 除内部所发生的故障。同时，在正常运行及外部故障时，又应保证动作的选择性 和工作的可靠性。满足这些要求是确定纵差动保护整定的原则。和变压器纵差动保护一样，发电机纵差动保护的起动电流，也

10、有两个不同的 选取原则。(1)在正常运行情况下，电流互感器二次回路断线时保护不应误动。因此应整定保护装置的起动电流大于发电机的额定电流，引入可靠系数K（一般取K1.3）,则保护装置和继电器的起动电流分别为I 二 K IdzK e. fI = K I / ndz. jK e. f l（2）保护装置的起动电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定，此时， 继电器的起动电流应为I 二 K Idz. jK bp.m a x根据对不平衡电流的分析，代入上式，则I二 0.1K K K I / ndz. jK fzq tx d .max l当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，K二1 ；当电流互感器型号相同fz

11、q时，K二0.5 ；可靠系数一般取K = 1.3。txK对于汽轮发电机，其出口处发生三相短路的最大短路电流约为IQ8I，d .maxef代入上式，则继电器的起动电流为I =（0.5 0.6） I / ndz. je. f l对于水轮发电机，由于电抗X ”的数值比汽轮发电机大，其出口处发生三d相短路的最大短路电流约为I Q5I ,则差动继电器的启动电流为d .maxe. fI =（0.3 0.4） I / ndz. je. f l1.3.2发电机的横差动保护在大容量发电机中，由于额定电流很大，其每相都是由两个并联的绕组组成 的。在正常情况下，两个绕组中的电势相等，各供出一半的负荷电流。当任一个

12、绕组中发生匝间短路时，两个绕组中的电势就不再相等，因而会由于出现电势差 而产生一个均衡电流，在两个绕组中环流。因此，利用反应两个支路电流之差的 原理，即可实现对发电机定子绕组匝间短路的保护，此即横差动保护，原理分析 从略。横差动保护装置的起动电流，根据运行经验可采用发电机定子绕组额定电流 的20%30%，即I = （0.2 0.3）Idze. f对发电机定子绕组的匝间短路，还有其它灵敏度更高的保护方式，例如用负 序功率闭锁的定子零序电压保护，负序功率闭锁的转子二次谐波电流保护等。1.3.3发电机的单相接地保护(1) 发电机定子绕组单相接地的特点现代的发电机，其中性点都是不接地或经消弧线圈接地的

13、，因此，当发电机 内部单相接地时，如同在第二章第四节中分析的那样，流经接地点的电流仍为发 电机所在电压网络(即与发电机有直接电联系的各元件)对地电容电流之总和， 而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置而改变。假设A相接地发生在定子绕组距中心点a处，a表示由中心点到故障点的 绕组占全部绕组匝数的百分数，则故障点各相电势为a EA、a EB、a EC，而各相 ABC 对地电压分别为UAD0UBDa E Ba EAUa E a ECDCA-J因此，故障点的零序电压为U-+ U+ U)aADCDBDd0(a)3上式表明，故障点的零序电压和前面中性点非直接接地系统所介绍的一样， 也是等

14、于故障相的电势，再反一个方向，但是前面要乘一个a，说明发电机定子 绕组单相接地时，故障点的零序电压将随着故障点位置的不同而改变。同样我们 也可以求出发电机的零序电容电流和网络的零序电容电流分别为31= j 33 CU= j 33 CE 0 f0 f d 0(a)0 faA31= j33 C U = j33 CE0101d 0(a)0laA丿则故障点总的接地电流即为I= j3 (C + C )aEd (a)0 f01AADBDCDEc-a EA当发电机内部单相接地时，实际上无法直接获得故障点的零序电压U()d 0(a) 而只能借助于机端的电压互感器来进行测量。机端各相的对地电压分别为二仃一a )

15、E 、AE a E 卜ba r由此可求得机端的零序电压为d 0(a)1-(AD + U BD + U CD)-a E A由于取得了零序电流和零序电压，因此我们可以利用零序电流构成定子接地 保护，也可以利用零序电压构成定子接地保护。但是无论是零序电流和零序电压 的接地保护，对定子绕组都不能达到100%的保护范围。这对于大容量的机组而 言，由于振动较大而产生的机械损伤或发生漏水等原因，都可能使靠近中性点附 近的绕组发生接地故障。如果这种故障不能及时发现或消除，则一种可能是进一 步发展成匝间或相间短路；另一种可能是如果又在其它地点发生接地，则形成两 点接地短路。这两种结果都会造成发电机的严重损坏，因此，对大型发电机组， 特别是定子绕组用水内冷的机组，应装设能反应100%定子绕组的接地保护。(2) 发电机定子接地保护的构成目前，100%定子接地