60MW汽轮发电机继电保护设计.docx

本次设计的课题是60MW汽轮发电机变压器：次爱护设计，本次设计内容通过计第出短路电流选择发电机以及变压器的爱护类型，以及整定计算。从保证发电机变压器能够在出现故障及不正常运行状况下可以使设备跳出运行或发出信号考虑设计方案,从而完成60MW汽轮发电机及变压器爱护设计。依据本电厂主接线的型式和容量须要对发电机和变压器分别设置主爱护和后备爱护，使得爱护范围缩小，爱护能够相互协作，最大程度让电厂供电和输电的牢靠性提高，保证供电的稳定。关键词发电厂变压器发电机短路电流计算爱护装置AbstractThedesignofthesubjectis60MWturbinegeneratortransformerprotectiondesign,thedesigncontentthroughthecalculatedshortcircuitcurrenttransformerprotectionandchoosegeneratortypes,andsettingcalculation,.Fromensuringgeneratortransformercanappearinfaultandnotthenormaloperationconditionscanmaketheequipmentrunningorjumpouttosignalconsideredthedesignscheme,thuscompleting60MWturbinegeneratorandtransformerprotectiondesign.Accordingtothepowerplanttypeandcapacityoftheconnectiontogeneratorsandtransformerssetrespectivelymainprotectionandbackupprotection,makingthescopeofprotection,theprotectioncancooperatewitheachother,thegreatestdegreetothereliabilityofpowersupplyandpowertransmissionimprove,guaranteethestabi1ityofthepowersupply.KeywordsPowerplantTransformerGeneratorCalculationofshort-circuitcurrentProtector目录摘要借谀!未定义书釜.Abstract第1章绪论O1.1 设计背景O1.2 设计意义21.3 国内外发展状况3第2章原始数据分析52.1 系统主接线和发电机变压器参数52.2 1二次回路设计方案的拟定6第3章系统参数及短路电流计算83.1系统参数计算82.3 2电流互感器的选择82.4 电压互感器的选择112.5 短路电流计算的目的和意义122.6 短路电流的计算133.5.1d点短路电流计算133.5.2d?点短路电流计算14第4章发电机爱护14发电机纵差爱护的配置14发电机纵差爱护的整定计算164.2 反应发电机零序电压的匝间短路爱护184.2.1发电机零序电压匝间短路爱护的配置18发电机零序电压匝间短路爱护的整定194.3 发电机定子绕组单相接地爱护20发电机定子绕组单相接地爱护的配置20发电机定子绕组单相接地爱护的整定计算214.4 发电机励磁回路接地爱护224.4. 1发电机励磁回路接地爱护224.5 发电机定子绕组定时限过负荷爱护23发电机定了绕组定时限过负荷爱护的配置23发电机定子绕组定时限过负荷爱护的整定计弊244.6 发电机过电压爱护254.7 发电机复合电压起动过电流爱护26发电机复合电压起动过电流爱护的配置26发电机复合电压起动过电流爱护的整定计算284.8 发电机定时限负序电流爱护29发电机定时限负序电流爱护的配置29发电机定时限负序电流爱护的整定计算30第5章变压器爱护305.1 变压器电流速断爱护30变压器电流速断爱护的配置30变压器电流速断爱护的整定计算315.2 变压器纵差爱护32变压器纵差爱护的配置32变压器纵差爱护的整定计算335.3 变压器零序电流爱护345.4 变压器过负荷爱护35变压器过负荷爱护的配置35变压器过负荷爱护的整定计算365.5 变压器复合电压起动过电流爱护37变压器复合电压起动过电流爱护的配置37变压器复合电压起动过电流爱护的整定计算375.6 变压器非电量爱护39瓦斯爱护395.6.2瓦斯爱护整定值41第6章发变组爱护416.1 发变组纵联差动爱护的配置416.2 发变组纵联差动爱护的整定计算42第7章断路器的限制回路437. 1限制回路43限制开关437.1.2限制回路44第8章指挥信号478.1 发电机指挥信号介绍478.2 发电机指挥信号回路图错误!未定义书签.结论49致谢49参考文献50ContentsAbstract(chinese)1tti*未定义书签.AbstractChapter1Preface01.1Designbackground01. 2Designsignificance22. 3Thedomesticandforeigndevelopmentsituation.3Chapter 2 Theoriginaldataanalysis52.1 Systemparameters52.2 Thesecondarycircuitscheme6Chapter 3 Systemparametersandshort-circuitcurrentcalculation83.1 Systemparametercalculation83.2 Currenttransformerchoice83.3 Thevoltagetransformerchoice113.4 Shortcircuitcurrentsignificance123.5 Thecalculationofshort-circuitcurrent133.5.1dlpointthecalculationofshort-circuitcurrent133.5.2(12pointthecalculationofshort-circuitcurrent14Chapter4Generatorprotection144.1Generatorlongitudinaldifferentialprotection.144.1.1Protectionconfiguration144.2Zerosequencevoltagegeneratorturn-to-turnprotection184.2.1 Protectionconfiguration184.2.2 Settingvaluecalculation194. 3Generatorstatorwindingsinglegroundingprotection20Protectionconfiguration20Settingvaluecalculation214.4Thegeneratorexcitationloopgroundingprotection224.4.1Thegeneratorexcitationloopgroundingprotection224. 5Generatorstatorwindingsettimeloadprotection23Protectionconfiguration23Settingvaluecalculation244.6Generatorovervoltageprotection25Settingvaluecalculation264.7Generatorcompositevoltagestartingovercurrentprotection26Protectionconfiguration26Settingvaluecalculation284.8Generatorstatortimelimitnegativesequencecurrentprotection29Protectionconfiguration29Settingvaluecalculation30Chapter5Transformerprotection305. 1Transformerelectricityflowvelocitybrokenprotection30Protectionconfiguration30Settingvaluecalculation315. 2Transformerdifferentialprotection32Settingvaluecalculation335. 3Transformerzerosequencevoltageprotection.34Protectionconfiguration34Settingvaluecalculation355.4Transformeroverloadprotection35Protectionconfiguration355.4.2Settingvaluecalculation365. 5Transformercompositevoltagestartingovercurrentprotection37Protectionconfiguration37Settingvaluecalculation375.6Thepowertransformerprotection39Gasprotection395.6.2Thegasprotectionsettingcalculation41Chapter 6 Generatortransformerprotectiongroup41416.2Generatortransformerprotectiongroupsettingcalculation42Chapter 7 Thecontrolcircuitbreaker43Chapter7Thecontrolcircuitbreaker43Controlswitch437.1.2Controlcircuit44Chapter7Commandsignal478.1Commandsignalgeneratorareintroduced478.2CommandsignageneratorCirCUit.错误!未定义书签.Conclusions49Acknowledgements49References50第1章绪论1.1 设计背景电力系统飞速发展的同时对继电爱护不断提出新的要求，而电了技术、计算机技术及通信技术的飞速发展又为继电爱护技术的发展注入了新的活力。因此，继电爱护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个阶段。即从电磁式爱护装置到晶体管式继电爱护装置、到集成电路批电爱护装置、再到微机继电爱护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展，人工智能技术如人工神经网络、遗传第法、进化规模、模糊逻辑等相继在继电爱护领域的探讨应用，继电爱护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。19世纪的最终25年里，作为最早的继电爱护装置熔断器已起先应用。电力系统的发展，电网结构日趋困难，短路容量不断增大,到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电爱护装置。虽然在1928年电广器件已起先被应用于爱护装置，但电广型静态继电器的大量推广和生产，只是在50年头晶体管和其他固态元器件快速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简洁、寿命长、体积小、消耗功率小等优点，但较易受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字式继电爱护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计算机的普遍应用，极大地推动J'数字式继电爱护技术的开发，目前微机数字爱护正处于日新月异的探讨试验阶段，并已有.少量装置正式运行。目前随着电力系统容量口益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电爱护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严峻事故。为此必需从电力系统全局动身，探讨故障元件被相应继电爱护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快复原其正常运行等。系统爱护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的平安生产,特殊是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能平安生产的重大课题。1.2 设计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，乂称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严峻的后果：1、电力系统电压大幅度下降，广阔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，使设备的寿命削版，其至遭到破坏。不正常状况有过负荷、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，简洁引起短路故障。继电爱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，自动快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分快速更原正常运行，防止故障进一步扩大。2、当发生不正常工作状况时，能自动有选择将信号上传给运行人员进行处理.，或者切除那些接着运行会引起故障的电气设备。可见继电爱护是任何电力系统中二次系统必不行少的组成部分，对保证系统平安运行、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。1.3 国内外发展状况国内外发展状况（文献综述）着重继电爱护装置的国内外发展状况，维电器它起源于20世纪60年头中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的提倡下起先进行探讨的。计算机技术在70年头初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了好用阶段。价格的大幅度下降，牢竟性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电爱护的探讨出现了垃圾。在70年头后期，出现了比较完善的微机爱护样机,并投入到电力系统中试运行。80年头，微机爱护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年头，电力系统继电爱护技术发展到了微机爱护时代,它是继电爱护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机爱护探讨起步于20世纪70年头末期、80年头初期,尽管起步晚，但是由于我国继电爱护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年头末，计算机继电爱护，特殊是输电线路微机爱护已达到了大量好用的程度。我国对计算机继电爱护的探讨过程中，高等院校和科研院所起着先导的作用。从70年头起先，华中、理工高校、东南高校、华北电力学院、西安交通大力自动化探讨院都相继研制了不同原理、不同型式的微机爱护装置。到了90年头，我国继电爱护进入了微机时代。随着微机爱护装置的探讨,在微机爱护软件、尊法等方面也取得了许多理论成果,并且应用于实际之中。第2章原始数据分析2.1 系统主接线和发电机变压器参数图1-160MW汽轮机主接线本系统选用60MW汽轮机作为系统中的发电机，对于本系统所选用的汽机QFS-50-2的参数见下表。图27发电机主要参数汽轮发电机型号QFS-60-2额定功率(最大连续功率)60MW额定电压10.5kV额定电流4124额定功率因数(cos)0.85额定频率50Hz绕组连接方式Y次暂态电抗Xd”0.168额定转速3000rmin依据所选择的发电机参数，计算主变压器容量：5=110%×-×(1-6%)=11O%X幽X(1-6%)=75MVcos0.85主变压器选择容量为75MVA的变压器，卜面给出主变压器的参数表。表2-2主变压器主要参数额定容量75MVA变比236±2X2.5%/10.5kV短路阻抗14%接线组别YN,dll2.1二次回路设计方案的拟定1、运行中的发电机，定子绕组和励磁绕组回路都有可能发生故障，在电气方面常见的故障如下。(1)定子绕组相间短路定了绕组发生三相或两相短路时，引起很大的短路电流，造成绕组过热，故障点产生的电弧使得绕组绝缘损坏，甚至会导致发电机着火。这是发电机内部最严峻的故障。(2)定子绕组单相匝间短路通常见到的发电机定子绕组单相接地故障是由于绝缘损坏而引起的绕组一相碰壳。发电机是在非干脆接地系统中运行的，单相接地后，发电机电压系统电容电流的总和和流经定子铁心，当此电流较大时，假如超过5,可能使绕组接地处铁心局部溶化，还有可能扩大成为相间短路。给发电机的检修带来极大的困难。(3)定子绕组单相接地定子绕组，某一项发生匝间短路时，被短路的各匝将有短路电流流过，产生局部过热，破坏绕组的绝缘，并可能发展为单相接地故障或相间接地故障。(4)转子绕组一点接地或两点接地当发电机励磁回路发生一点接地时、由于没有构成接地电流通路，故对发电机没有干脆的危害。但是假如在一点接地故障未消退时，另点又接地，则形成两点接地故障。发电机不正常工作状态：(1)外部短路引起的定子绕组过电流(2)由于外部不对称短路或不对称负荷引起的发电机负序过电流(3)为了反映发电机突然甩负荷时出现的过电压。因上述缘由，本发电机继电爱护回路系统设计包含如卜内容：为了反映发电机定子绕组及其引出线的相间短路，而且本设计中的中性点侧有分相的引出线，应当设置纵差动爱护。本设计发电机容量为60MW,而且定子绕组为星形接线，中性点侧只有三个引出线，装设了反映零序电压的匝间短路爱护。对于单相接地爱护，本设计采纳了发电机定子绕组单相接地爱护。相间爱护应设置后被爱护，依据要求本设计的相间后备爱护有，发电机熨合电压启动过流爱护。还有发电机定子绕组定时限过负荷爱护，发电机定时限负序电流爱护。2、变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障。油箱内故障有，绕组的相间短路匝间短路，变压器油箱内故障不仅会烧坏变压器，而且由于绝缘物和汕在电弧作用卜急剧气化，简洁导致变压器油箱的爆炸。油箱外的故障有套管及引出线上的相间短路。变压器的不正常工作状态：外部故障引起的过电流、过负荷、过电压等本设中变压器继电爱护回路的设计包含如下内容：油箱内爱护有变压器的纵差动爱护利用电流速断爱护及之相协作，相间短路的后备爱护装设变压器熨合电压启动过流爱护。第3章系统参数及短路电流计算3.1系统参数计算设基准功率Sb=100MVA,基准电压UH=I1.依据个电压等级不同,选取不同的值，本次设计中含有两个电压等级分别为242kV和10.5kV,基准电流O=寇，基准电抗.=刑。系统电抗为：Xs=0.033变压器短路电压百分比等于短路阻抗百分比为Us%=14%:XM.=也&=巴X吧=o.187I(X)SflI(M)75发电机的电抗:$=据喂=75MVAXC75>0.168×盘=0.168X=0.2243.2 电流互感器的选择为了保证电力系统平安经济运行，必需对电力设备的运行状况进行监视和测量。但一般的测量和爱护装置不能干脆接入一次高压设备，而须要将一次系统的大电流按比例变换成小电流，供应测量仪表和爱护装置运用。在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量须要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5或1）,另外线路上的电压都比较高如干脆测量是特别危急的。E乜流互感器就起到变流和电气隔离作用。它是电力系统中测量仪表、继电爱护等二次设备获得电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电爱护等。所以电流互感器会分为测量用电流互感器和爱护用电流互感器。测量用电流互感器的作用是用来计量（计费）和测量运行设备电流的，爱护用电流互感器主要及继电装置协作，在线路发生短路过我等故障时，向维电装置供应信号切断故障电路，以爱护供电系统的平安。（1）本设计中由于发电机一次侧电流为：Pn/cos”60000一.1.-J3Ugn-3×10.5×（）.8'/a*=!加12（X）式中IG发电机额定电Itu一一为发电机二次侧额定电流力为电流互感器变比（2）计算得电流互感器变比为：用=竽=1200故选用的电流互感器标准变比为1200,电流互感器的型号选择为1.MZB5-20。(3)本设计变压器高.、低压侧额定电流计算:,SM75衣短二耳石石=0.18kSM753(w-3×l().5=4.124kA式中5；-为变压器额定容量八一一变压器高压侧额定电压伏,一变压器低压侧额定电压(4)计算变压静电流互感器变比：n.ri=22=60«rj=12005式中一一为高压侧电流互感器变比九一一一为低压侧电流互感器变比故选用的低压侧电流互感器标准变比为1200,电流互感器的型号选择为1.MZB5-20。高压侧电流互感器变比为60,电流互感器的型号选择为1.Zll0。3.3 电压互感器的选择电压互感器是把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供爱护、计量、仪表装置运用。同时.，运用电压互感器可以将高电压及电气工作人员隔离。电压互感器虽然也是依据电磁感应原理工作的设备,但它的电磁结构关系及电流互感器相比正好相反。电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗确定。当：次负载阻抗减小时，：次电流增大，使得次电流自动增大一个重量来满意、二次侧之间的电磁平衡关系。可以说，电压互感器是一个被限定结构和运用形式的特殊变压器。电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不行缺少的一种电器设备。(1)电压互感器的变比为：故选择的电压互感器标准变比为100,电压互感器选择的型号为JSJW-1003.4 短路电流计算的目的和意义短路是电力系统的严峻故障，产生短路的主要缘由是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被破坏。包括自然因素和人为因素。人为因素主要是由于设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路，还有就是人为事故:。短路所引起的后果是破坏性的主要表现在以卜几方面：1、短路时，系统电压大幅度下降，对用户影响很大。2、当电力系统发生短路时，有可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳性，是整个系统遭到破坏，引起大片停电，这是短路最严峻的后果。3、不对称接地短路所造成的不平衡电流，产生零序不平衡磁通，对接近的通讯产生干扰，井危及设备和人身的平安。在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不行缺少的基本计算，主要有以下几方面：1、为了合理地配置各种继电爱护装置并正确整定其参数，必需对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。2、在设计爱护回路时，为了整定计算时出现的个点的短路电流,实行限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。3.5 短路电流的计算依据卜.图给出的系统60MW发变组等效电路图来对电路点进行计算，图中在最小运行方式下选取了三个个短路点分别为cl,.d2点，后文会依据这两个短路点进行计算。图3-1发电机和变压器变等效电路3.5.1&点短路电流计算如下图，当小点发生三相短路时。图3-24点短路等效电路图242kV电压等级时的基准电流为：b=0.238kA业“l.732×242短路电流标幺值为：故电路点短路电流的出名值为：=×fo=O58kA7I-n=×=0-501kAA：mm=/；EX/“=0.707kA3. 5.2&点短路电流计算如下图，当&点发生三相短路时。图3-3位点短路等效电路图10. 5kV电压等级时的基准电流为：Ih=-P-=5.499k及B1.732x10.5短路电流标幺值为：故电路点短路电流的出名值为：="JX=21.67kA/；E=XxB=25.O2kA/Teln=4?j1.IWn=I8.77kA第4章发电机爱护4.1发电机纵差爱护4. 1.1发电机纵差爱护的配置发电机相间短路的纵联差动爱护（简称发电机纵差爱护）是用于发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主爱护,其基本原理及变压器纵差爱护的原理相像,依据比较发电机机端侧及中性点侧电流大小和相位的原理构成。发电机纵联差动爱护，依据接入发电机中性点电流的份额，11J分为完全纵差动爱护和不完全纵差动爱护。完全纵差爱护能反映发电机内部及其引出线上的相间短路,但不能反映发电机内部匝间短路及分支开焊、对于大电流系统侧的单相接地短路故障，灵明度有所下降。不完全纵差爱护，适用于每相定子绕组为多分支的大型发电机。它除r能反映发电机相间短路故障，还能反映定了线棒开焊及分支匝间短路。基本原理:是基于爱护的动作电流随着外部故障的短路电流而产生的最大不平衡电流的增大而按比例的线性增大,且比最大不平衡电流增大的更快，使在任何状况下的外部故障时，爱护不会误动作。（这这样就可以避开由于外部短路电流的增大而造成电流互感器饱和而引起不平衡电流的增大，也就是可以避开继电器误动），将外部故障的短路电流作为制动电流:图4-1中，/心电流，即外部短路时流过制动线圈的电流，1.1电器的动作电流，/,流，/八制动作用的最小制动电流，通常取几一。等于负荷电流，因为在电流互感器误差很小，不平衡电流很小，继电器具有这样性能，不管外部短路短路电流多大，继电器总不会误动，K为制动系数。图4T发电机纵差爱护特性图4-2发电机纵差爱护原理图爱护采纳三相式接线，KD1、KD2、KD3为差动继电器。在差动回路的中性点上接有断线监视用电流继电器KSB。此外，还有爱护跳闸出口中间继电器KOF,信号继电器KH,附加电阻Rab等。当发电机定子绕组或引出线发生相间短路时，相应的差动维电器动作，马上启动爱护的出口中间继电器KOF,同时,信号继电器KH动作,一方面掉牌，一方面触点接通，使掉牌未复归光字牌亮。4. 1.2发电机纵差爱护的整定计算1、最小动作电流整定依据发电机的参数所以发电机的额定电流为:g=4124A差动爱护的最小动作电流为:M7.lm=1-l×4124=3.78I2式中Ktvi一一牢靠系数：取值1.12、制动特性的拐点电流整定制动特性的拐点电流为:_(0.51.0"g08x4124=275A12003、折现斜率最大动作电流为:=,KMKj<TJ.lA。,25。2。=8.34A1200式中KkKJCKr一一黑"“差动爱护的制动系数,选取0.4-1.0,这里选择04一一发电机出口处的三相短路短路电流。最大制动电流为:-=1三=1564aJ-834-3.78=0.35所以折现斜率为:15.64-2.75依据以上计算确定的比率制动特性折线ABC可确保在负荷状态和最大外部短路暂态过程中牢靠不误动。4、灵敏系数校验由于发电机最小短路为两相短路，所以：=4.5加×/.mi»1200×3.78所以灵敏系数几“大于2,符合系统要求。5、短线监视器CJJ整定：/»=0.2X/fc=0.2×3.44=0.687A4.2反应发电机零序电压的匝间短路爱护4.2.I发电机零序电压匝间短路爱护的配置发电机正常运行或相间短路时，无零序电压。定子绕组单相接地时，故障对地电压等于零，中性点对地电压为相电压，三相定子绕组对中性点电压仍IH对称，不出现机端对绕组中性点的零序电压。当定子绕组发生匝间短路时，便出现机端三相对中性点电压不对称，出现了机端对中性点的零序电压。a为短路的绕组匝数及每相总绕组数之比。为了取得发电机机端对中性点的零序电压,应在发电机端装设一组专用的电压互感器TV,并将TV一次绕组的星形中性点和发电机的中性点干脆连接，TV的组.次绕组接成开口三角形，其开U端反应发电机定子绕组三相对中性点的零序电压3U。如下图所示：图.4-3发电机零序电压匝间短路爱护4.2.2发电机零序电压匝间短路爱护的整定该电压由互感器一次中性点及发电机中性点相连而不接地的电压互感器开口三角形绕组取得。(1)零序过电压爱护的动作电压“值可选择为：Ua<i=2-3V八=2.5V(2)动作时间整定:t=0.15s4.3发电机定子绕组单相接地爱护4.3.1发电机定子绕组单相接地爱护的配置为了平安，发电机的外壳总是接地的。因此，定子绕组某相的绝缘损坏时所发生的对外壳的短接，就是单相接地。单相接地发生的机会比相间短路要多，单项接地时，定子铁芯烧伤的程度及流过接地故障点电流大小及持续时间有关。当接地电流较大时，能在故障点引起电弧，使定绕组的绝缘和定了铁心烧坏，并且也简洁发展成相间或匝间短路，造成更大的危害。故规章规定：发电机额定电压10.5kV,60MW汽轮发电机定子绕组单项接地电流允许值3A.应装设爱护区不小于90%的定子接地爱护。基波零序电压的实行,发电机定子回路中性点和定手绕组引出线及主变压器低压绕组和电压互感器的一次绕组的基波零序电压均相同。因此,作为发电机定子接地爱护动作参量的基波零序电压,可取Fl发电机中性点单相电压互感器二次侧或接地消弧线圈的二次电压。图4-4发电机零序电压的定子绕组单相接地爱护原理图零序电压取自发电机中性点，KV为电压维电器。还有时间维电器KT,信号继电器KH等，当定了绕组某相的绝缘损坏时所发生的对外壳的短接时,相应的电压继电器励磁动作,后动合触电闭合,马上启动时间继电器KT,信号继电器KH动作，发出信号，运行人员可以知道发生故障。4. 3.2发电机定了绕组单相接地爱护的整定计算为了保证动作的选择性，零序电压爱护的整定值应躲开正常运行时机端三相电压互感器开口三角形绕组的最大不平衡电压1.1.整定，即UUMt=KjeiUunt-.m»K=0.9×100=90V式中Kr,.;Ui一一为实测不平衡电压，在开口三角形产生100V不平衡电压。动作于信号时，动作时间t取9s。对于100MW以卜发电机，应装设爱护范围不小于90%的定子接地爱护，本系统为60MW发电机，故按90%定子接地爱护的爱护范围整定，须要加装三次谐波带阻过滤器，可是爱护范围达到90$95%.4.4发电机励磁回路接地爱护4.4. I发电机励磁回路接地爱护发电机正常运行时，励磁回路对地之间有肯定的绝缘电阻和分布电容，它们的大小及发电机的结构、冷却方式等因素有关。当转子绝缘损坏时，就可能引起励磁回路接地故障，常见的是一点接地故障，如不刚好处理，还可能接着发生两点接地故障。励磁回路的一点接地故障，由于构不成电流通路，对发电机不会构成干脆的危害，那么对于励磁回路的一点接地故障的危害，主要是担忧再发生其次点接地故障，因为在一点接地故障后，励磁回路对地电压将有所增高，就有可能再发生其次个接地故障点。发电机励磁回路发生两点接地故障的危害&现为：1、转子绕组的一部分被短路，另一部分绕组的电流增加，这就破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机的猛烈振动，同时无功出力降低。2、转子电流通过转子本体，假如转子电流比较大（通常以1500为界限），就可能烧损转子，有时还造成转广和汽轮机叶片等部件被磁化。3、由于转子本体局部通过转子电流，引起局部过热，使转子发生缓慢变形而形成偏心，进步加剧振动。当发电机转f绕组发生一点接地时，由于没有构成接地电流的通路，故对发电机没有干脆危害。但要抬高转子某些点的电压，若处理得不刚好，长期运行抬高电压点的绝缘会被破坏，易形成两点接地，此时，转了磁通的对称性被破坏，使发电机产生猛烈的机械振动。4.5发电机定了绕组定时限过负荷爱护4.5. 1发电机定子绕组定时限过负荷爱护的配置防止由于过负荷超过发电机的额定的、容量而引起的过电流爱护，在常常有值班人员的状况下，过负荷爱护通常作用于信号。由于过负荷电流在大多数状况卜是三相对称的，因此，过负荷爱护仅接入一相电流，各侧的过负荷爱护均经过同一时间继电器发出信号，即采纳接一相电流的电流继电器和一个时间维电器构成，带延时动作于信号。大型发电机的材料利用率高，热容量及铜损之比较小，热时间常熟也较小，相对过负荷实力就低，较易因过负荷而温升过高，影响机组正常寿命，应装设过负荷爱护。图4-5发电机定:绕组定时限过负荷爱护原理图KA为电流继电器。还有时间继电器KT,当发电机过负荷运行电流增大时，相应的电流继电器KA励磁动作，后动合触点闭合，马上启动时间继电器发出信号，为防止外部故障时过负荷爱护误发信号，其时间继电器动作实现要大于后备爱护的动时限。4.6. 5.2发电机定子绕组定时限过负荷爱护的整定计算由于发电机额定电流g=4124A,那么二次额定电流A”=3.44A。定了绕组定时限过负荷爱护的动作电流按发电机长期允许的负荷电流下能牢靠返Im的条件整定：式中K.-牢靠系数，为1.05Kr,.返回系数，为0.85动作时间按大于发电机后备爱护限度整定，般取时间为9s以下，所以整定时间取为5s。该爱护是动作于信号的爱护，仅供应信号给监控人员。4.6发电机过电压爱护4.6.1发电机过电压爱护的配置发电机出现过电压，不仅对定子绕组绝缘带来威逼，同时使变压器励磁电流剧增，引起变压器的过励磁和过磁通。过励磁小使绝缘因发热而降级,过磁通使变压器铁芯饱和并在铁芯相邻的导磁体内产生巨大的涡流损失,严峻时可因涡流发热使绝缘材料遭永久性损坏。过电压爱护用来爱护发电机各种运行状况下引起的定子过电压。过电压爱护动作于跳闸，过电压爱护可作为过压启动、闭锁及延时元件、爱护取三相线电压，当任一线电压大于整定值，爱护即动作。4时,过电压继电器动作,动合触点闭合，使时间继电器KT励磁动作，爱护装置经过约05s的延迟后，动合触电闭合，使信号继电器KS和出口继电器KOU同时动作,一方面发出电压爱护动作信