60MW汽轮发电机继电保护设计.docx
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1、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AbstractThedesignofthesubjectis60MWturbinegeneratortransformerp
2、rotectiondesign,thedesigncontentthroughthecalculatedshortcircuitcurrenttransformerprotectionandchoosegeneratortypes,andsettingcalculation,.Fromensuringgeneratortransformercanappearinfaultandnotthenormaloperationconditionscanmaketheequipmentrunningorjumpouttosignalconsideredthedesignscheme,thuscomple
3、ting60MWturbinegeneratorandtransformerprotectiondesign.Accordingtothepowerplanttypeandcapacityoftheconnectiontogeneratorsandtransformerssetrespectivelymainprotectionandbackupprotection,makingthescopeofprotection,theprotectioncancooperatewitheachother,thegreatestdegreetothereliabilityofpowersupplyand
4、powertransmissionimprove,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、.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
6、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
7、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.
8、1Designbackground01. 2Designsignificance22. 3Thedomesticandforeigndevelopmentsituation.3Chapter 2 Theoriginaldataanalysis52.1 Systemparameters52.2 Thesecondarycircuitscheme6Chapter 3 Systemparametersandshort-circuitcurrentcalculation83.1 Systemparametercalculation83.2 Currenttransformerchoice83.3 Th
9、evoltagetransformerchoice113.4 Shortcircuitcurrentsignificance123.5 Thecalculationofshort-circuitcurrent133.5.1dlpointthecalculationofshort-circuitcurrent133.5.2(12pointthecalculationofshort-circuitcurrent14Chapter4Generatorprotection144.1Generatorlongitudinaldifferentialprotection.144.1.1Protection
10、configuration144.2Zerosequencevoltagegeneratorturn-to-turnprotection184.2.1 Protectionconfiguration184.2.2 Settingvaluecalculation194. 3Generatorstatorwindingsinglegroundingprotection20Protectionconfiguration20Settingvaluecalculation214.4Thegeneratorexcitationloopgroundingprotection224.4.1Thegenerat
11、orexcitationloopgroundingprotection224. 5Generatorstatorwindingsettimeloadprotection23Protectionconfiguration23Settingvaluecalculation244.6Generatorovervoltageprotection25Settingvaluecalculation264.7Generatorcompositevoltagestartingovercurrentprotection26Protectionconfiguration26Settingvaluecalculat
12、ion284.8Generatorstatortimelimitnegativesequencecurrentprotection29Protectionconfiguration29Settingvaluecalculation30Chapter5Transformerprotection305. 1Transformerelectricityflowvelocitybrokenprotection30Protectionconfiguration30Settingvaluecalculation315. 2Transformerdifferentialprotection32Setting
13、valuecalculation335. 3Transformerzerosequencevoltageprotection.34Protectionconfiguration34Settingvaluecalculation355.4Transformeroverloadprotection35Protectionconfiguration355.4.2Settingvaluecalculation365. 5Transformercompositevoltagestartingovercurrentprotection37Protectionconfiguration37Settingva
14、luecalculation375.6Thepowertransformerprotection39Gasprotection395.6.2Thegasprotectionsettingcalculation41Chapter 6 Generatortransformerprotectiongroup41416.2Generatortransformerprotectiongroupsettingcalculation42Chapter 7 Thecontrolcircuitbreaker43Chapter7Thecontrolcircuitbreaker43Controlswitch437.
15、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
16、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
17、、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,
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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2362X2.5%/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
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