[精品论文]某电厂110MW发变机组继电保护设计

第一章 引言

电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线及用电设备组成。它们的安全运行，直接关系到整个电力系统连续稳定地工作。特别是大型发电机和变压器由于造价昂贵、结构复杂，一旦因故障而遭到破坏，其检修度很大，检修时间也较长，在经济上必然要遭受很大损失。各电气元件及系统整体一般处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态，如短路、断线、过负荷等状态。

短路总是伴随着很大的短路电流，同时系统电压大大降低。短路点的电弧及短路电流的热效应和机械效应会直接损坏电气设备，电压下降破坏电能用户的正常工作，影响产品质量。短路更严重的后果是因电压下降可能导致电力系统与发电厂之间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，直接使整个系统瓦解。所以各种形式的短路是故障中最常见，危害最大的。

所谓异常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值。例如，长时间的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料的温度过高，从而加速设备的绝缘老化，或损坏设备。

故障和异常运行情况若不及时处理或处理不当，就可能在电力系统中引事故，造成人员伤亡和设备损坏，使用户停电、电能质量下降到不可容许的程度。

为防止事故发生，电力系统继电保护就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和异常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。

继电保护的主要任务是自动地、有选择性地、快速地将故障元件从电力系统切除，使故障元件免于继续遭受损害。当被保护元件出现异常运行状态时，保护装置一般经一定延时动作于发出信号，根据人身和设备安全的要求，必要时动作于跳闸。为了保证电力系统安全可靠地不间断运行，除了继电保护装置外，还应该设置如自动重合闸。备用电源自动投入、自动切负荷、同步电机的自动调节励磁及其他一些专门的安全自动装置，它们是着重于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统正常运行。要指出的是，随着电力系统的扩大，对安全运行的要求在提高，仅靠继电保护器来保障安全用电是不够的，为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施安全监控系统，该系统能代替人工进行包括正常运行在内的各种运行状态实时控制，确保电力系统的安全运行。

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第二章 保护配置

选用南京自动化股份有限公司生产的WFBZ—01型发电机变压器组微机保护。它是由标准的16位总线主机构成，可提供30多种保护功能和非电量保护接口，分布于若干个相互的CPU系统，可满足各种容量的火电或水电发电机变压器组保护的要求，其保护配置灵活，设计合理，满足电力系统反事故措施要求，保证装置的使用安全性。保护装置按屏柜设计，一个机组单元成套保护可由1~3个柜组成，由一台工控机通过串行通讯中进行管理，实现数据的交换，从而对机组和保护运行状况进行监视和记录，也可进行时钟的校对和定值管理。此装置性能优良、可靠性高、维护调试方便、灵活性大、功能多。 发电机变压器组保护配置如下：

2.1 短路故障保护

2.1.1 发电机纵差保护 2.1.2 发电机定子匝间保护 2.1.3 通风故障保护

2.1.4 发电机转子两点接地保护 2.1.5 发电机变压器组纵差保护 2.1.6 主变压器高压侧零序保护 2.1.7 主变压器瓦斯保护 2.1.8 厂用高压变纵差保护 2.1.9 发电机低压过流保护

2.1.10 厂用高压变压器瓦斯保护

2.1.11 厂用高压变压器高压侧过流保护 2.1.12 厂用高压变压器低压侧过流保护

2.2 异常运行保护

2.2.1 定子接地保护 2.2.2 转子一点接地保护 2.2.3 励磁机过负荷保护 2.2.4 失磁保护

2.2.5 定子对称过负荷（定、反时限）保护 2.2.6 定子不对称过负荷（定、反时限）保护

2.3 其他非电量保护

2.3.1 主变压器瓦斯保护

2.3.2 厂用高压变压器轻瓦斯保护

2.4 其他电量保护

2.4.1 25%低电流保护 2.4.2 TA断线保护 2.4.3 TV断线保护

2.4.4 厂变高压侧电流判别保护

第三章 出口方案

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发变组保护（含厂高变）由3面柜组成即A、B、C柜，保护配置及出口方案。

A柜配置及出口方案

保护名称 出口方案 发电机差动 主变高压侧断路器跳闸；灭磁开关跳闸 定子接地 关闭主汽门；自动励磁柜灭磁；手动励 定子匝间次灵敏 磁柜灭磁；厂用电切换；起动断路器失 定子匝间灵敏 灵保护 转子两点接地 主变高压侧断路器跳闸；汽机甩负荷； 主变压器零序 起动断路器失灵保护；灭磁开关跳闸 自动励磁柜灭磁；手动励磁柜灭磁；厂 用电切换 主变通风起动 主变通风起动 25%低电流 输出接点 励磁绕组过负荷 减励磁 B柜保护配置及出口方案

保护名称 出口方案 发电机-变压器组差动 主变高压侧煌路器跳闸；灭磁开关跳闸 负序过流及发电机低压过流t2 关闭主汽门；自动励磁柜灭磁手动励 主变重瓦斯 磁柜灭磁；厂用电切换；起动断路器失 失灵 灵保护。 失磁t1联系 主变高压侧断路器跳闸；汽机甩负荷； 定子对称过负荷（反时限） 起动断路器失灵保护。 负序过流及发电机低压过流t1 非全相 失磁t0 减出力：切换厂用电。 定子对称过负荷（定时限）

C柜保护配置及出口方案

保护名称 出口方案 厂高变差动 跳厂高变低压侧第一分支断路器且并 起动快速切换；跳厂高变低压侧第二分 厂高变过流 支断路器且并起动快速切换；跳厂高变 高压侧断路器（经电流闭锁）。 厂高变重瓦斯 厂高变低压侧第一分支过流 跳第一分支断路器；闭锁第一分支快速 切换。 厂高变低压侧第二分支过流 跳第二分支断路器；闭锁第二分支快速 切换。 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

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厂高变通风起动 起动厂高变通风

第四章 继电保护原理

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4.1 电力变压器保护原理

电力变压器是电力系统的重要组成元件,它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响.为了保证电力系统安全可靠的运行,电力变压器应安装以下保护:

4.1.1 变压器瓦斯保护

瓦斯保护的原理接线如图所示，瓦斯继电器上的触点表示“轻瓦斯”保护，闭合后发出报警信号。下触点表示“重瓦斯”保护，闭合后经出口中间继电器BCJ动作于跳闸。当油箱内发生严重故障时，油流不稳定可能造成干簧继电器触头抖动。为了使断路器可靠跳闸，应选用带电流自保接线圈的出口中间继电器。为了防止变压器换油或进行实验引起重瓦斯保护误跳闸，此时利用切换片QP将跳闸回路切换至信号回路。

瓦斯保护原理接线图

4.1.2变压器纵差动保护

电力系统的大中型双绕组变压器通常采用Y/△—11接线方式，这种变压器的纵差保护原理接线如图所示。在正常运行时，Y侧电流运行时纵差保护两臂中的电流相同，须将变压器Y侧的电流互感器接成△形，而将变压器△侧的电流互感器二次绕组接线Y形。一般电流互感器的二次额定电流为5A，当电流互感器采用上诉连接方式以后，变压器△侧的电流互感器的变比应为 nLΔ=Ie.b(Δ)/5，正常运行时为了时两侧保护臂的电流相等，变压器Y侧的电流互感器的变比应为nly=3Ieb(Δ)/5。

.

Y/△—11变压器纵差动保护原理接线图

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4.1.3 变压器过电流保护

变压器过电流保护的单相原理接线如图所示，保护动作后跳开两侧断路器。

变压器过电流保护单相原理接线图

4.1.4变压器的零序保护

中性点直接接地运行的变压器仅装设零序电流保护，如图所示，

中性点直接接地变压器的零序保护

保护用的电流互感器装在中性点的引出线上。为了提高保护的可靠性和切除母线附近的接地故障，通常设置两段式零序电流保护。零序电流保护1段有两个时限：t1=0.5-1.0s,t2=t1+Δt。保护以时限t1跳开母线断路器DL，缩小故障影响范围。以时限t2有选择性地动作于断开变压器各侧断路器。零序电流保护2段也有两个时限：t3=t”xl.max+Δt,t4=t3+at,txl.max为零序电流保护后备段的最大动作时限。保护以时限t3断开DL，以时限t4有选择地动作于断开变压器各侧断路器。

4.2 发电机保护原理

发电机是电力系统中最重要的设备，它的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性地作用。因此，应该针对各种不同的故障和异常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路、定子绕组杂间短路、定子绕组单相接地、励磁回路一点或两点接地。发电机的异常运行状态主要有：励磁电流急剧下降或消失、外部短路引起定子绕组过电流、负荷超过发电机额定容量而引起过负荷、转子表层过热、定子绕组过电压，除此，发电机一异常运行状态还有发电机失步、逆功率、非全相运行及转子绕组过负荷等。

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针对上诉故障类型和异常运行状态，发电机应装设以下继点保护装置：

4.2.1 发电机的纵差动保护

发电机纵差动保护原理接线图，由于两侧可选用同电压等级、同型号和同变比的电流互感器，因此不平衡电流比变压器小。在正常运行情况下，任一相电流互感器二次侧断线，保护将不会误动作。如果在断线后又发生了外部短路，则短路电流（二次值）要流入差动继电器，保护仍要动作。为了防止这种情况发生，在差动保护中，一般应设断线监视装置。它由电流继电器LJ和时间继电器SJ组成。当电流互感器二次侧发生断线后，该装置动作并发出信号，由运行人员将差动保护退出工作。

发电机纵差动保护原理接线图

4.2.2 发电机定子绕组的匝间短路保护

单继电器式横差保护

当发电机定子绕组为双星形连接，中性点侧有六个引出线时，杂间短路保护采用单继电器式横差保护，其原理框图如图所示，

单继电器式横差保护原理框图

单继电器式横差保护的主要元件是横差继电器，它由三次谐波过滤器和测量元件组成。在两星形中性点之间的连线上接入电流互感器LH0，横差继电器接在它的二次侧。当发电机定子绕组发生杂间短路时，如前所述，定子绕组中有零序电流，在LH0的一次侧有3I0流过。若该电流足够大，可使横差保护动作。在正常运行或外部短路时，发电机定子绕组中有三次谐波电势E3存在，若任一支路的E3与其它支路不相等，就会在两个中性点

之间的连线上出现三次谐波环流，通过LH0反映到保护中去。为此，继电器中设置了三次谐波过滤器，以减少三次谐波不平衡电流，从而提高了保护的灵敏性。

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二次谐波式杂间短路保护

发电机定子绕组杂间短路时，将在转子回路感应二次谐波电流。发电机正常对称运行时，转子电流无二次谐波成分。因此，可利用转子二次谐波电流构成杂间短路保护。图为二次谐波式杂间短路保护原理保护图。为了得到二次谐波电流，在转子回路中接入专用的电流变压器DKB。杂间短路保护继电器DZB接到DKB的二次侧，它由二次谐波过滤器和电流继电器组成。为了防止外部不对称短路引起保护误动，采用了负序功率方向闭锁元件BFG，它由负序电压滤过器、负序电流滤过器，相敏元件和执行元件等组成。定子绕组杂间短路后，当转子二次谐波电流大于保护装置的起动电流，DZB动作。此时，负序功率由发电机流向系统，故BFG不动作，BFG不发闭锁信号，从而保护无延时送出跳闸脉冲。由于负序电流取自机端电流互感器，因此在内部两相短路时，DZB也动作，BFG不发闭锁信号。此时，杂间短路信号兼作内部二相短路保护。负序电流也可以取自中性点侧的电流互感器。当发电机外部不对称短路时，转子回路也会出现二次谐波电流，DZB可能误动，此时负序功率由外部流向发电机，BFG动作，发出闭锁信号，使保护闭锁。

二次谐波式匝间短路保护原理框图

4.2.3 发电机定子绕组单相接地保护

反映基波零序电流的定子接地保护

反映零序电流的单相接地保护原理接线如图所示，它主要由零序电流互感器LH0、电流继电器LJ、中间继电器ZJ和时间继电器SJ组成。为了提高保护装置的灵敏度，LH0采用优质高导磁铁心的零序电流互感器。为了防止外部相间短路产生的不平衡电流保护装置误动作，利用反映相间短路的过电流保护元件来起动ZJ，在外部相间短路时使保护闭锁。

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反映零序电流的单相接地保护原理图

反映基波零序电压的定子接地保护原理接线如图所示，

反映零序电压的接地保护原理图

过电压继电器接于发电机端电压互感器的开口三角绕组上。在正常运行时，发电机相电势中含有三次谐波电势。当变压器高压侧发生单相接地时，零序电压经高压绕组和低压绕组之间的电容耦合至发电机端。为了保证动作的选择性，保护装置的整定值应躲过这两种电压的影响。根据运行经验，电压继电器的动作电压一般取15-30V。对于大容量机组，由于振动较大而产生机械损伤或发生漏水（指水内冷发电机）等原因，可能使中性点附近的绕组发生接地故障，如果不及时发现，有可能发展成严重的匝间、相间或两点接地短路。因此，要求100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。

4.2.4 发电机励磁回路接地保护

目前使用的励磁回路两点接地保护多采用电桥原理构成，如图所示：

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励磁回路两点接地保护原理图

假设励磁回路D1点发生接地故障，则D1点把励磁绕组的直流电阻分成r1和 r2两部分，r1和r2是电桥的两臂。可调电阻R接于励磁绕组两端，其滑动触头把R分成r3和 r4两部分，它们是电桥的另两臂。执行元件J接于四臂电桥的对角线上。正常运行时保护装置不投入。当发现励磁绕组发生一点（例如D1）接地后，按下按钮AN，调整R的滑动端使电压表读数为零，此时电桥达到平衡，各臂电阻的关系为r1r4=r2r3。然后松开AN，合上LP，保护投入工作。由于电桥处于平衡状态，继电器J中无电流通过，保护装置不会动作。当励磁回路出现第二点接地时（如D2点），电桥平衡关系被破坏，继电器J中有电流通过。D1与D2的间距愈大，电流愈大。只要电流大于正定值，则继电器动作。

4.2.5 发电机的失磁保护

发电机失磁保护中阻抗元件Z是失磁故障的主要判别元件，动作特性可选用静稳边界或异步边界。低电压元件用以监视母线电压，保证电力系统安全运行，是失磁故障的另一主要判别元件。励磁低电压元件是失磁故障的辅助判据。时间元件是防止失磁保护在系统振荡时误动。由于凸极同步发电机平均异步转矩较小，交变转矩较大使机组振动大，因此，发生失磁故障后，要求立即停机。

4.2.6 发电机负序电流保护

负序定时限过电流保护

容量为50MW及以上的表面冷却汽轮发电机和水轮发电机易采用负序定时限过电流保护，它作为发电机和相邻元件的后备保护，也能防止发电机转子被烧伤。保护装置由负序

电流过滤器和接在它的输出端的电流继电器2L2和3LJ2组成。2LJ2有较大的整定值，它与时间元件1SJ构成负序过电流保护，反映发电机和相邻元件的不对称短路，作用于跳闸。 3LJ2具有较小的整定值，它与时间元件3SJ构成负序过负荷保护，因此，附加一套由电流继电器1LJ和低电压继电器YJ构成的单想式低电压起动的过电流保护，动作于跳闸。

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第五章 短路电流计算 5 计算短路电流

X* S d1 * XT1 d2 X*Tbd3 X*G1 d1短路点简化图

X*S d2短路点简化图 d1 X*d1 X*d2 d3短路点简化图 d2 X*G1 X*d2 X*Tb d3 X*G1

5.1 确定基准值

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Sd=100MVA SSN= Sd/X*S=100/0.0403=2481MVA Ud1=220KV Ud2=13.8KV Ud3=6.3KV Id1= Sd/3Ud1=100/3*220=0.262KA Id2= Sd/3Ud2=100/3*13.8=4.18KA Id3= Sd/3Ud3=100/3*6.3=9.16KA

5.2 短路电流中各主要元件的电抗标幺值

5.2.1 电力系统：X*S=0.0403

5.2.2 发电机：SGn=P/COS=125/0.85=147.06MVA

\" X*= XG1d%/100* Sd/ SGn=18/100*100/147.06=0.122

 5.2.3 变压器：X*T1 =Ud%/100* Sd/ SN=13/100*100/150=0.087 5.2.4 高压厂用变：X*Tb= Ud%/100* Sd/ SN=10.5/100*100/22=0.477

5.3 计算各点短路电流

(3)5.3.1 d1点三相短路，回路总电抗 ** X*d1= XG1+ XT1

=0.122+0.087 =0.209

I\"(3)=1/ X*d1* IN=1/0.209*100/3*220=1.26KA

(3)iimp=2.55I\"(3)=2.55*1.26=3.21KA

稳态短路电流由运算曲线求得 计算电抗

**X1js= Xd1*

SGn147.06=0.209*=0.3 

100Sd*(3)*(3)*(3)查曲线得：I1=2.28 I10=3.31 I10.1=2.77则

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(3)*(3) I1= I1* SGn/3* Ud1 =2.28*147.06/3*220=0.9KA

*(3) I1=3.31则 0(3)*(3)I1= I* SGn/3* Ud1=3.31*147.06/3*220=1.3KA 100*(3) I1=2.77则 0.1(3)*(3) I1=10.1* SGn/3* Ud1=2.77*147.06/3*220=1.1KA 0.1稳态短路电流由运算曲线求得

* 计算电抗 X*Sjs=XS* SGn/Sd=0.0403*2481/100=1.0

3)*(3)*(3)查曲线得：I*(=1.01 I=0.92 IS0S0.1S=1.01则 3) I*(S0=1.01则

3) I(S30)= I*(S0* SGn/3* Ud1=1.01*2481/3*220=6.6KA

3)I*(S0.1=0.92则

3)I(S30).1= I*(S0.1* SGn/3* Ud1=0.92*2481/3*220=6.0KA

3)I*(S=1.01则

3)I(S3)= I*(S* SGn/3* Ud1=1.01*2481/3*220=6.6KA

(3)d1点短路时，稳态短路电流 (3)(3) I(d31)= I1+ IS=0.9+6.6=7.5KA (3)d1点短路时，零秒短路电流

(3)(3) I(d31)(0)= I1+ IS0=1.3+6.6=7.9KA 0(3)d1点短路时，0.1秒短路电流

(3)(3) I(d30= I+ IS0.1=1.1+6.0=7.1KA 1(0.1)10.1

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5.3.2 d(23)点短路，次暂态电流仍按上诉方法计算，d(23)点短路电流回路总电抗

** X*= X+ XT1 d2S=0.0403+0.087=0.1273

I\"(3)=1/ X*d2* IN=1/0.1273*100/3*13.8=32.86KA

(3)iimp=2.55I\"(3)=2.55*32.86=83.79KA

稳态短路电流仍由运算曲线求得

*计算电抗：X*2js = Xd2*

SGn Sd =0.1273*2481/100 =3.2>3

)按无限大系统求 I(23=1* Id2/ X*d2=1*04.18/0.1273=32.84KA

*X*G1js= XG1*

SGn=0.122*147.06/100=0.2 Sd*(3)3)*(3)查曲线得：I*(=5.01 I=4.03 IG10.1G10G1=2.52则

3) I*(G10=5.01则

(3)*(3) IG10＝IG10* SGn/3* Ud2=5.01*147.06/3*13.8=30.8KA

3) I*(G10.1=0.43则

(3)*(3) IG= I10.1G10.1* SGn/3* Ud2=4.03*147.06/3*13.8=24.79KA

3) I*(G1=2.52则

(3)*(3) IG1= IG1* SGn/3* Ud2=2.52*147.06/3*13.8=15.50KA

d(23) 点短路时，稳态短路电流

)(3)I(d32)= I(23+ IG1=32.84+15.50=48.34KA

(3)5.3.3 d3点短路电流计算，回路总电抗 ***X*= X// X+ Xd3d2G1Tb

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=0.1273//0.122+0.477

=0.5393

I\"(3)=1/ X*d3* IN=1/0.5393*100/3*6.3=17.0KA

(3)iimp=2.55I\"(3)=2.55*17.0=43.35KA

稳态短路电流仍由运算曲线求得

*计算电抗：X* = Xd3*3jsSGnSS147.062481=0.5393*=14.17>3

100Sd1*Xd3按无限大系统求 短路电流 I(d33)=

*Id3=

1*9.1616.98KA 0.5393 短路电流计算结果表

短 短路电流(KA) 路 点 次暂态短路电流 稳态短路电流 d1 d2 d3

零秒短路电流 7.9 48.34 16.98 1.26 32.86 17.0 7.5 48.34 16.98

第六章 整定计算

6.1 A柜整定计算

6.1.1发电机差动保护

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差动保护采用变数据窗算法比率制动原理，三相差动采用循环闭锁方式，设有TA断线闭锁。

6.1.1.1 最小起动电流Ik.op.o=（0.10-0.20）I2n整定。I2n-为电流互感器二次额定电流在工程中，为可靠起见，取0.3IG.n( IG.n为发电机额定电流二次值)，0.3 IG.n=0.3*6150=1845A 二次值为0.3IG.n/nTA=1845/8000/5=1.15二次值为1.15A。

6.1.1.2 比率制动系数Kbrk。可靠系数Krel取1.5；非周期分量系数Kaper取1；互感器

的型系数Kst取0.5；电流互感器比值误差KTA取0.1；Ik.op.max= KrelIunb.max可得Kbrk.max=0.075；为保证可靠制动一般取比率制动系数Kbrk为0.3-0.5，本设计取值为0.4。

6.1.1.3 差动速断电流Ik.op.q取6倍于发电机额定电流。6*IGn=6*6150=36.9KA 二次 值 Ik.op.q=6*IGn/8000/5=23.1A

6.1.1.4 负序电压值U2.op=0.06UT.n/nTV UT.n-变压器的额定线电压。U2.op通常取6V。 整定取6V。

6.1.2 发电机定子接地保护

采用双频式100%定子绕组单相接地保护，动作于全停。

6.1.2.1零序电压发电机定子接地保护UK.OP>Uunb Ksen＝3U0/UK.OP整定，动作电压取3UO.OP为10V。保护的死区为10%。

6.1.2.2三次谐波定子接地保护。装置可根据实际发电机机端三次谐波电压与发电机 中性点三次谐波电压的比值，在发电机负荷在20%－30%之间时通过有关操作自动整定动作量、制动量、使动作量正常时为最小，并使保护具有足够的灵敏度。

6.1.2.3 动作时间取0.5s。

6.1.3 25%低电流

动作电流IOP取25%IG.n=0.25*6150=1538A 二次值Iop=0.25*6150/8000/5=0.96A ， 动作时间t取0.5s。

6.1.4 发电机转子两点接地保护

反映转子不对称故障引起的定子二次作电压U2w.op按躲过额定谐波，动负荷下 二次谐波的实测值整定。初步整定取2.5V，时间取0.5s。

6.1.5发电机转子一点接地保护

采用叠加直流电压式原理，绝缘电阻整定值Ry.set取10KΩ，动作时间取5s.

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6.1.1.5 TA断线动作延时tTA取1s。

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6.1.6定子匝间保护

反应发电机纵向零序电压的基波分量，零序电压取自机端TV1，采用纵向零序电压中的三次谐波特征量的变化来区分和外部故障。

6.1.6.1 次灵敏段基波零序电压分量定值3Uo.op.h。动作值按躲过任何外部故障时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值整定为3Uo.op.h=Krel3Uo.unb.max式中Krel-可靠系数，取2-2.5；Uo.unb.max-外部故障时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值经计算3Uo.op.h取值为3V。

6.1.6.2 灵敏段基波零序电压分量定值3Uo.op.1。动作值按躲过正常运行时可能出现的最大基波零序电压不平衡电压二次值整定为3Uo.op.1= Krel3Uo.unb.max 式中Krel-可靠系数，取1.5-2；U`o.unb.max-正常运行时可能出现的最大不平衡电压中的基波零序分量二次值，由实测得到。经计算3Uo.op.1取2V。

6.1.6.3 额定负荷下零序电压三次谐波不平衡量整定值U3w.op。先整定4V，开机后由实测得到准确值。

（1） 灵敏段三次谐波制动系数K3w.krk，一般取0.3-0.5，本设计取0.4。 （2） 动作时间：灵敏段延时t取0.5s,次灵敏段无时限动作。 （3） 差电压定值ΔUop取10V。

6.1.7励磁绕组过负荷保护

装设定时限励磁绕组过负荷保护，Ik.op=KrelIG.n/KresnTA式中Krel-可靠系数，取1.05 Kres-返回系数,取0.85-0.95。IG.n-发电机的长期允许的负荷电流，一般取发电机的额定电流。nTA-电流互感器变比。整定，再按保护装置说明书取直流变送器变比为3000A/75mV，得到对应的动作电压为50mV。动作时间按躲过强励时间整定，取8s。

6.1.8 主变间隙零序电流压保护

6.1.8.1 间隙零序电流定值3I`o.op。一次值取100A，为经验值。 6.1.8.2 零序电压整定值二次值3Uo.op。Uo.op=180V整定，取180V。 6.1.8.3 动作时间取0.5s。

6.1.9 通风故障保护

当变压器上层油温达到75℃并且超过20min时，或上层油温未达到75℃并且超过60min时，保护延时60s起动。

6.1.10 主变通风保护动作电流值Iop

取75%主变额定电流起动辅助冷却器，0.75*367=275A 二次值=275/750/5=1.83A

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动作时间取0.5s。

6.1.11主变零序电流保护

I/III6.1.11.1零序Ⅰ段。动作电流I`o.op IoKrelKb.maxIo.op.n整定，一次值取0A 二.op=

次值=0/600/5=4.5A 时间取3.1s。

I/IIII6.1.11.2零序Ⅱ段。动作电流按I`o.op Io.op= KrelKb.maxIo.op.n整定，一次值取240A；

二次值=240/600/5=2A 时间取5.1s。

6.2 B柜整定值计算

6.2.1 发变组差动保护

6.2.1.1 最小起动电流Ik.op.o， Ik.op.o= Krel（2KTA.n+ΔU+Δm）I2n整定，可靠系数Krel取1.3-1.5；电流互感器比值误差KTA.n取0.01；电流互感器标准化误差Δm取0.05；发电机额定电流一次值为6150A。根据经验，为提高可靠性，取Ik.op.o=1.35A,对应一次电流为0.35In，In为整定电流一次值。

6.2.1.2 比率制动系数Kbrk，Kbrk.max= KrelIunb.max/Ibrk一般取Kbrk=0.3-0.7，本设计取0.4。

6.2.1.3 二次谐波制动比K2w.brk一般取0.12-0.24本设计0.15。 6.2.1.4差动速断动作电流Ik.op.q取6倍变压器额定电流。 6*367=2202A 6.2.1.5 TA断线延时定值取1s。

6.2.1.6 TA断线解闭锁电流定值Ik,op.TA按躲开发电机最大负荷电流整定，二次值取为5A。当发电机差动电流大于该值时，TA断线闭锁功能自动退出。

6.2.2 发电机失磁保护

由发电机机端测量阻抗、转子低电压、变压器高压侧低电压、定子过流作为 判据。主判据为测量阻抗超越临界失步阻抗圆。

6.2.2.1 高压侧低电压二次值Uop.h按系统长期允许运行的低电压整定，取80V。 6.2.2.2 阻抗圆心（0，-j（Xd-XS）/2），按X。=（Xd-XS）/2 计算为15.85Ω.。 6.2.2.3 阻抗圆半径为（Xd+XS）/2按Xr=（Xd+XS）/2计算为17.78Ω。 6.2.2.4 转子低电压判据系数Kf取0.45。 6.2.2.5 转子低电压Uop.f取决45V。 6.2.2.6动作时间t。取1s；t1取0.3s。

6.2.3 发电机负序过流保护（或称转子表层过负荷保护）

6.2.3.1 定时限负序过流。其中： (1)

负序电流保护灵敏段（动作于信号）动作电流二次值I2.OP.1 为I2.OP.1＝

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*KrelI*2IG.n/KresnTA式中Krel－可靠系数，取1；I2－发电机长期允许负

序电流的标么值取0.08。Kres-返回系数，取0.95。IG.n-发电机的额定电流，为6150A；nTA-电流互感器变比为8000/5。经计算I2.op.1为0.32A。动作时间躲后备保护动作时间取9s 。

(2)

负序电流保护不灵敏段（动作于跳闸）为 I2.op.h=

(0.50.6)IG.n经计算

nTAI2.op.h为1.92A。动作时间有两段，t1取6s，t2取6.5s。

6.2.3.2 反时限负序过流。反时限负序过流起动电流二次值（即下限动作电流）I2.op=

AIG.n整定，发电机承受负序电流的能力的常数A取决8，允许的持续时间取tnTA1000s 。经计算I2.op为0.34A。长延时动作时间取1000s 。

反时限负序过流速断动作电流二次值I2.op（即上限动作电流），按躲过主变压器高压侧两相短路条件整定，经计算13.78A，动作时间取0s 。

6.2.4 发电机对称过负荷保护 KI6.2.4.1 定时限过负荷保护。动作电流二次值Ik.op=relG.n整定，返回系数Kres取

KresnTA0.95，可靠系数Krel取1.0；经计算Ik.op为4.75A，动作时间躲后备保护动作时间取9s 。

6.2.4.2 反时限过负荷保护。动作判据按式t =

K式中I*-发电机允许的2I*(1)过负荷电流标么值。1+-发电机散热系数。=0.01-0.02，K-发电机定子绕组过负荷常数。整定，式中发电机定子绕组过负荷常数（即热值系数K1）由发电机制造厂资料给定，取41，长延时t =70s，散热系数K2取为1。其上限动作电流（速断）按大于机端三相短路的条件整定，经计算二次值为27.8A动作时间为0s。

6.2.5 低压闭锁过流保护 K6.2.5.1动作电流二次值Ik.op=relIT.n IT.n-变压器额定电流二次值整定，取4.9A。

Kres0.7UT.n6.2.5.2动作电压二次值UK.op= UTn-变压器额定线电压二次值 nTV-电压

nTV互感器变比。整定取60V。

6.2.5.3动作时间有两段，t1取6s，t2 取6.5s。

6.2.6 主变压器高压侧非全相保护

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当某相断路器拒跳且有负序电流时该保护动作，负序电流定值I2.op取主变压器高压侧额定电流的0.2倍，经计算二次电流为0.31A。动作时间取0.4s。

6.2.7 断路器失灵保护

电流元件定值IK.op取主变压器高压侧额定电流的1.3倍，经计算为二次电流为1.99A，动作时间取0.4s。

6.3 C柜整定计算

6.3.1电流闭锁保护

动作电流I

op取发电机机端断路器（高压厂用变压器高压侧）的最大开

58KAIop=0.8*58=46.4KA。

6.3.2 高压厂用变压器差动保护

6.3.2.1 最小起动电流的IK.op.o=(0.20-0.50)I2n整定，并为提高可靠性，0.35In( In为变压器额定电流),二次值为1.7A。

6.3.2.2比率制动系数Kbrk，Kbrk.max=Krel取值为0.4。

6.3.2.3 差动速断动作电流IK.op.q取6倍于变压器额定电流。 6.3.2.4 TA断线延时定值取1s。

6.3.2.5 TA断线解闭锁电流定值IK.op.TA取5A 。

6.3.3高压厂用变压器过流保护和低压侧分支过流保护

高压厂用变压器过流保护和低压侧分支过流保护的整定计算方法同前，故不重复。

A柜整定计算结果表

Iunb.max整定，一般取Kbrk=0.3-0.7，本设计Ibrk序号 整定值 名称 一次值 1 发电机差最小起动电流 1845A 动（TA变制动系数 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

保护名称 出口方式 二次值 延时 1．15A 0．4 全停 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

比：8000/5） 2 3 速断电流 负序电压 TA断线动作延时 发电机定零序动作电压 子接地 动作延时 25%低电流 动作电流 （TA变比：动作延时 8000/5） 转子两点二次谐波电压 接地 动作时间 转子一点绝缘电阻 接地 动作延时 发电机匝次灵敏段基波零序电压 间短路 灵敏段基波零序电压 灵敏段三次谐波制动系数 灵敏段延时 差电压 励磁绕组动作电压 过负荷 动作延时 主变压器零序电流 间隙零序零序电压 电流电压动作延时 （TA变比：100/5） 主变压器动作电流 通风（TA动作延时 变比：750/5） 主变压器零序电流Ⅰ段 零序过流Ⅰ段动作延时 （TA变比：零序电流Ⅱ段 600/5） Ⅱ段动作延时 36．9KA 1539A 100A 23．1A 6V 10V 0．96A 2．5 10K 3V 2V 0．4 10V 50mV 5A 180V 1S 全停 5S 输出接点 0．5S 0．5S 5S 0．5S 8S 0．5S 全停 发信号 全停 4 5 6 7 8 减励磁 解列 9 275A 1．84A 5S 起动主变通风 10 0A 240A 4．5A 2A 3．1S 5．1S 解列

B柜整定计算结果表

序号 保护名称 整定值 名称 一次值 发电组差最小起动电流 0．35In 动（TA变比：主变高制动系数 压侧二次谐波制动比 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

出口方式 二次值 延时 1．35A 0．4 0．1S 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

1 1200/5机速断电流 端8000/5负序电压 厂高变高TA断线动作延时 压侧TA断线闭锁电流 8000/5） 高压侧低电压 阻抗圆圆心 发电机失阻抗圆圆半径 2 磁 转子低电压判据系数 转子低电压 动作延时t0 动作延时t1 3 发电机负序过电流（定、反时限）（TA变 比：8000/5） 定时限灵敏段 灵敏段动作时间 定时限不灵敏段 不灵敏段动作延时t1 不灵敏段动作延时t2 反时限起动电流 长延时动作时间 反时限动作电流 定时限电流 定时限动作延时 反时限过流起动 热值系数 散热系数 长延时动作时间 反时限过流速断 动作电压 动作电流 动作延时t1 动作延时t起动电流 动作延时 2 11040V 518A 3075A 22．05KA 7597A 44．44KA 7768A 73．4A 30A 6V 5A 80V 15．85 17．78 0．45 45V 0．32A 1．92A 0．34A 13．78A 4．05A 41 1 27．8A 60V 4．9A 0．31A 1S 1S 全停 减出力，切换厂用电 0．3S 解列灭磁 9S 6S 发信号 解列 6．5S 全停 解列 1000S 发信号 解列 70S 6S 6．5S 0．4S 解列 4 发电机对称过负荷（定、反时限）（TA变比：8000/5） 发电机低压闭锁过流（TA变比：8000/5） 主变高压侧非全相（TA变比：1200/5） 主变高压 5 全停 解列 6 7 动作电流 477A 1．99A 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

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侧断路失动作延时 灵（TA变比：1200/5） 8 主变绕组温度

C柜整定计算结果表（厂高变保护）

0．4S 全停 6V 100S 全停 序号 整定值 名称 一次值 二次值 延时 电流闭锁 1 保护（TA变动作电流 46．4KA 29A 比： 8000/5） 保护名称 出口方式 当厂高变高压侧电流二次值大于29A时，主变高压侧断路器小于29A时，跳厂高变高压侧断路器。 跳厂高变高低压侧断路器，起动快切1、快切2，跳主变高压侧断路器时经电流闭锁判断。 跳厂高变高压低侧断路器，起动快切1、快切2，跳主变高压侧断路器时经电流闭锁判断。 起动风扇 2 厂高变差 最小起动电流 动（TA变比：8000/5制动系数 低压侧二次谐波制比 2000/5） 速断电流 TA断线动作延时 TA断线解闭锁电流 0．35In 1．7A 0．4 0．15 30A 5A 1S 3 过电流保护（TA变比：8000/5） 动作电流 动作延时 3374A 2．11A 1S 4 通风保护（TA变比：8000/5） 动作电流 动作延时 552A 0．345A 5S 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏

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5 6 通风故障 低压第一分支过流（TA变比：2000/5） 低压第二分支过流变比同上 动作延时 动作电流 动作延时 5075A 12．7A 2S 发信号 0。6S 跳该分支断路器闭 锁快切1。 跳该分支0．6S 断路器闭锁快切2。 7 动作电流 动作延时 5046A 12．6A

结论

通过毕业设计，了解到电力系统继电保护是一门综合性的科学，它奠基于理论电工，电机学和电力系统等基础理论，还与电子技术、通讯技术、计算机技术和信息科学等新理论新技术有着密切的关系。纵观继电保护技术的发展史，可以看到电力系统通讯技术上的每一个重大进展都导致了一种新保护原理的出现。由机电式继电器发展到晶体管保护装置、集成电路式保护装置并向计算机保护的方向过渡，就充分说明了这个问题。可以预见，微处理机的迅速发展和实用化与计算机在电力系统调度控制自动化方面的应用，以及光导纤维通讯和信息网络的实现都将使继电保护技术的面貌发生根本的变化。在继电保护的设制造和运行方面都将出现一些新的理新的概念和新的方法。由此可见，继电保护工作者应密切注意相邻学科中新理论、新材料的发展情况，积极而慎重地运用各种新技术成果，不断发展继电保护的理论、提高其技术水平和可靠性指标，改善保护装置的性能，以保证电力系统的安全运行。

继电保护是一门理论和实践并重的学科。为掌握继电保护装置的性能及其在电力系统

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故障时的动作行为，既需运用所学课程的理论知识对系统故障情况和保护装置动作行为进行分析，还需对继电保护装置进行实验室试验、在电力系统动态试验、现场人工故障试验以及在现场条件下的试运行。仅有理论分析不能认为对保护性能的了解是充分的。只有经过各种严格的试验，试验结果和理论分析基本一致，并满足预定的要求，才能在实践中采用。因此，要搞好继电保护工作不仅要善于对复杂的系统运行和保护性能问题进行理论分析，还必须掌握科学的实验技术，尤其是在现场条件下进行调试和实验的技术。 继电保护的工作稍有差错，就可能对电力系统的运行造成严重的影响，给国民经济和人民生活带来不可估量的损失。国内、外几次电力系统瓦解，进而导致广大地区工、农业生产瘫痪和社会秩序混乱的严重事故，常常是一个继电保护装置不正确动作引起的。因此继电保护工作者对电力系统的安全运行肩负着重大的责任。这就要求继电保护工作者具有高度的责任感，严谨细致的工作作风，在工作中树立可靠性第一的思想，此外，还要求他们有合作精神，主动配合各规划、设计和运行部门分析研究电力系统发展和运行情况，了解对继电保护的要求，以便及时采用应有的措施，确保继电保护满足电力系统安全运行的要求。

致谢

首先要感谢祖立业老师，在毕业设计期间，老师不但指导了我课题方面的问题，还为我提供了良好的毕业设计的环境和条件，给了我很大的帮助，使我能更好的投入到课题设计中去，从而保证了我们毕业设计顺利完成，也让我少走了弯路。从老师身上，我不仅学到了许多学问，而且也学会了做学问和方法。

再次衷心感谢所有帮助过我的老师！正是在你们的帮助下，才使我能够顺利的完成毕业设计！谢谢你们！

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参考文献

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