1、600MW發電機組自動裝置整定計算及仿真研究摘 要針對 600 MW發電機組自動裝置，最初分析初始材料，從而確定了電氣主接線，然后進行了短路點的電流計算，再對發電機組自動裝置進行配置，采用了先進的DGT801、pss660、WBKQ-01B等設備，并對各個裝置進行整定計算，鮮明的突出了各個保護的特點，以求在配置和整定值上滿足大機組對保護選擇性、靈敏度和可靠性要求。基于廠用電快切仿真，提出了用simlink軟件進行仿真的看法，建立了廠用電快速切換模型，該模型由系統摸塊、斷路器模塊，同步發電機模塊、示波器模塊等組成，仿真了廠用電快速切換過程中母線斷電前后電壓的特征，結果表明快速切換是安全、可靠的切

2、換方式, 它是主切換。關鍵詞 發電機組，自動裝置，整定計算，快切，仿真AbstractIn view of 600 MW generators automatic device, first analyzes the initial material. Thus has determined the electrical main wiring. Then carried on short-circuited the electric current computation, according to calculate the result of to choose the electric

3、ity equipments. Has used the advanced equipments of the name DGT801、pss660、WBKQ-01B. and carry on to the each protection whole protective settle the calculation, fresh and clear and outstanding the characteristics that each one protect，It is used to meet the requirements of big unit set for selectiv

4、ity , sensitivity and reliability in configuration and setting. Base on power high- speed switch simulation, Proposed the idea of use the software of simulation. Establishment the model of power high- speed switch. This model is composed by the Three-Phase break、Simplified Synchronous Machine block、

5、Scope block. Analyze the voltage characteristics of the bus bar after outage are .as well as possible matters during house supply transfer. Four possible transfer modes are presented: the fast transfer, the first phase coincidence transfer, The fast transfer is the safest and most reliable mode, whi

6、ch is regarded as the main transfer.Key Words generator-transformer unit ，Automatic device，setting calculation ， high- speed switch， simulation目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 緒論12 發電機組一次設備設計22.1600MW發電機組一次接線及系統運行方式說明22.2主要設備參數22.3系統運行方式32.4有關短路點及短路形式的選擇33繼電保護及自動裝置配置43.1 繼電保護保護配置43.2發電機組安全自動裝置的配置64 繼電保護及自動裝

7、置整定原則84.1比率制動式縱差保護84.2發電機橫差保護94.3變壓器縱差動保護94.4發電機反時限對稱過負荷保護114.5發電機反時限不對稱過負荷保護124.6復合電壓過流保護134.7發電機過電壓保護144.8發電機失磁保護（阻抗原理）144.9發電機基波零序電壓式定子接地保護164.10發電機三次諧波電壓式定子接地保護164.11發電機注入式轉子一點接地保護174.12發電機轉子兩點接地保護174.13發電機頻率異常保護184.14阻抗保護194.15變壓器零序電流保護194.16低電壓起動的過電流保護205 繼電保護及自動裝置整定計算225.1相關參數計算225.2發電機縱差動保護2

8、25.3發電機橫差動保護245.4變壓器縱差動保護245.5發電機反時限對稱過負荷保護245.6發電機反時限不對稱過負荷保護255.7復合電壓過流保護265.8發電機過電壓保護265.9發電機失磁保護（阻抗原理）265.10發電機基波零序電壓式定子接地保護275.11發電機三次諧波電壓式定子接地保護275.12發電機注入式轉子一點接地保護285.13發電機轉子兩點接地保護285.14發電機頻率異常保護285.15阻抗保護295.16變壓器零序電流保護305.17低電壓起動的過電流保護315.18備用電源自動投入裝置有關元件的整定計算315.19pss660數字式自動準同期裝置整定計算325.2

9、0BKQ-01B微機型備用電源快速切換裝置整定計算345.21本章結論366 廠用電快速切換仿真406.1 廠用電快速切換的基本原理406.2 廠用電快速切換仿真模型簡介416.3 模型中各個元件的主要參數設置426.4 仿真波形圖446.5 仿真結論467結論47謝 辭48參考文獻49附錄1：短路電流計算書50631 緒論近年來國內各大電網發展較快，600MW機組已經在電廠中得到了廣泛的應用。繼電保護及安全自動裝置是電力系統中的一個重要組成部分。它對電力系統安全穩定地運行起著極為重要的作用，特別是在現代的超高壓、大容量的電力系統中，對繼電保護及安全自動裝置提出了更高的要求1,2。另外繼電保護

10、及安全自動裝置比較復雜，對其進行整定計算是一項內容多、難度大的任務，但又具有非常高的實際應用價值。不同于傳統的保護，隨著計算機技術日新月異的發展，當今的保護無一例外的使用了先進的數字式微機保護。由于微機保護有性能穩定，技術指標先進，功能全，體積小、可靠性高、自檢功能強、靈活可靠、硬件規范化、模塊化、互換性好、軟件編制可標準化、模塊化、便于擴充等諸多優點，因此對于微機保護的研究成為國內外研究的熱點5,7。本文的主要任務是對發電機組繼電保護及自動裝置的數字式微機保護進行整定計算。首先構建系統一次接線圖，確定短路點和發電機、主變壓器等設備的參數，算出故障點的短路電流。根據繼電保護及自動裝置技術規程為

11、發電機組配備了DGT801發電機成套保護裝置、pss660 數字式自動準同期裝置WBKQ-01B微機型備用電源快速切換裝置等。根據相應保護的產品說明書，再結合選擇的故障點的短路電流以及發電機主變壓器的基本參數，分別進行了發電機組的主保護、后備保護、異常運行保護以及備用電源和備用設備自動投入裝置、準同期裝置、廠用電快速切換裝置的整定計算。廠用電系統的安全可靠性對整個機組乃至整個電廠運行的安全、可靠性有著非常重要的影響,而廠用電切換則是整個廠用系統的一個重要環節9。發電廠的廠用電快速切換涉及到的開關量值較多，邏輯相對復雜，對其在實際工程中進行研究比較困難，而與此同時MATLAB依靠其強大功能，已經

12、在電力仿真方面得到了廣泛的應用，利用它對廠用電快切進行仿真，可以使廠用電快切變得直觀而容易理解10。本文就是針對利用MATLAB對廠用電快切進行仿真這一任務來展開工作的。首先根據廠用工作電源和備用( 啟動) 電源典型接線建立仿真模型，再設定各個元件的相關參數，最后根據仿真過程中母線電壓的波形得出快速切換是最安全可靠的切換，是主切換。2 發電機組一次設備設計2.1 600MW發電機組一次接線及系統運行方式說明某發電廠的接線如圖2.1所示，該發電廠有兩臺型號為QFSN-600-ZYH的600MW發電機通過兩臺功率為800MW的SSPL-800000/500主變壓器升壓至500KV，由三條輸電線與三

13、個系統相連。圖2.1 某600MW發電機組一次接線示意圖2.2 主要設備參數1發電機（600MW）型號：QFSN-600-ZYH額定電流：19245A額定電壓：20KV功率因數：同步電抗：209%次暫態阻抗：Xd=20% 2主變壓器（800MVA雙卷變） 型號：SSPL-800000/500 變比：52522.5%/20短路電壓百分值：10%連接組別：YN ,d113 輸電導線1） 線路1型號：LGJ-400/50線路長度：279.8KM2） 線路2型號：LGJ-500/45線路長度：266.4 KM3） 線路3 型號：LGJ-630/55線路長度：600 KM2.3 系統運行方式系統1最大運

14、行方式下短路功率為5000MVA，最小運行方式下短路功率為4000MVA。 系統2最大運行方式下短路功率為4000MVA，最小運行方式下短路功率為3000MVA。系統3最大運行方式下短路功率為2500MVA，最小運行方式下短路功率為2000MVA2.4 有關短路點及短路形式的選擇選擇變壓器兩側為短路點，分別計算三相短路、兩相短路及接地短路故障時短路點的電氣量及保護安裝處的與繼電保護整定有關電氣量。3繼電保護及自動裝置配置電力系統繼電保護及自動裝置是指在電網中發生故障或異常運行時起控制作用的自動裝置。電力系統中裝設自動裝置, 用于防止系統穩定破壞或事故擴大而造成大面積停電, 或對重要用戶的供電長

15、時間中斷8。3.1 繼電保護保護配置圖3.1是600MW（300MW）500kV發變組單元的保護配置圖，高壓側為3/2斷路器。主保護為 ：發電機縱差、發電機匝間（橫差保護）、主變縱差保護。發電機后備和異常運行保護為：對稱過負荷（反時限）保護、不對稱過負荷（反時限）保護、復合電壓過流保護、過電壓保護、失磁保護、失步保護、100%定子接地保護、轉子一點二點接地保護、低頻保護保護。主變壓器后備和異常運行保護為：主變阻抗保護、零序電流保護。圖3.1 600MW500kV發電機組保護配置圖3.2 發電機組安全自動裝置的配置3.2.1 備用電源和備用設備自動投入裝置對于發電廠廠用電系統，由于其故障所引起的

16、嚴重后果，必須加強廠用電的供電可靠性。但對廠用電來講，采用環網供電，往往使廠用電系統的運行及其繼電保護裝置更加復雜化，反而會造成嚴重的事故，因而多采用所謂輻射型的供電網絡。為了提高其供電可靠性，往往采用備用電源自動投入裝置（BZT）。發電機準同期并列是發電廠一項很頻繁的日常操作，如果操作錯誤，沖擊電流過大，可能使機組的大 軸扭曲及引起發電機的卷線變型、撕裂、絕緣損壞，嚴重的非同期并列會造成機組和電網事故，所以電力 部門將并網自動化列為電力系統自動化的一項重要任務。另外隨著計算機技術的發展和電力系統自動化水 平的不斷提高，對同期設備的可靠性、可操作性等性能也提出了更高的要求。3.2.2 pss6

17、60 數字式自動準同期裝置發電機準同期并列是發電廠一項很頻繁的日常操作，如果操作錯誤，沖擊電流過大，可能使機組的大 軸扭曲及引起發電機的卷線變型、撕裂、絕緣損壞，嚴重的非同期并列會造成機組和電網事故，所以電力 部門將并網自動化列為電力系統自動化的一項重要任務。另外隨著計算機技術的發展和電力系統自動化水 平的不斷提高，對同期設備的可靠性、可操作性等性能也提出了更高的要求。3.2.2.1. 產品簡介 本設計采用南自生產的pss660 數字式自動準同期裝置以其極高的可靠性和先進的模塊化設計思想，能夠滿足各種同期應用場合的要求。它可用于火電廠同步發電機組的快速并網。PSS 660 數字式自動準同期裝置

18、主要實現數目可配置的 116 個對象的線路型同期或機組型自動準同 期。PSS 660 適用于各種場合的發電機或線路并網。3.2.3 WBKQ-01B微機型備用電源快速切換裝置發電廠中，廠用電的安全可靠直接關系到發電機組、電廠乃至整個電力系統的安全運行。以往廠用電 切換大都采用工作電源的輔助接點直接（或經低壓繼電器、延時繼電器）起動備用電源投入。這種方式未 經同步檢定，電動機易受沖擊。合上備用電源時，母線殘壓與備用電源電壓之間的相角差已接近180，將會對電動機造成過大的沖擊。若經過延時待母線殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源，由于斷電時間 過長，母線電壓和電機的轉速均下降過大，備用電源合上后，電

19、動機組的自起動電流很大，母線電壓將可 能難以恢復，從而對電廠的鍋爐系統的穩定性帶來嚴重的危害。3.2.3.1 產品簡介本設計采用南自WBKQ-01B微機型備用電源快速切換裝置。該裝置是專門為解決廠用電的安全運行而研制的，可避免備用 電源電壓與母線殘壓在相角、頻率相差過大時合閘而對電機造成沖擊，如失去快速切換的機會，則裝置自 動轉為同期判別或判殘壓及長延時的慢速切換，同時在電壓跌落過程中，可按延時甩去部分非重要負荷， 以利于重要輔機的自起動。提高廠用電切換的成功率。WBKQ-01B是在原有WBKQ-01的基礎上改進、完善的新一代備用電源快速切換裝置。該裝置改進 了測頻、測相回路，運用32位單片機

20、強大的運算功能采用軟件進行測量，提高了裝置在切換暫態過程中 測頻、測相的準確性、可靠性。該裝置采用了先進的軟件算法，保證了工作電源（或備用電源）與母線電 源不同頻率時的采樣、計算的準確性。裝置采用免調整理念設計，所有的補償采用軟件進行調整，重要參 數采用密碼鎖管理，大屏幕中文圖形化顯示，使得用戶對廠用電源的各種運行參數一目了然。廠用電源故 障時采用實時測量相角差速度及加速度實現同期判別功能。內置獨立的通信、打印機管理單元使得多臺裝置可共享一臺打印機，也具有與 DCS 系統或監控系統通信功能。4 繼電保護及自動裝置整定原則4.1 比率制動式縱差保護整定原則及取值建議（1）比率制動系數（曲線斜率）

21、應按躲過區外三相短路時產生的最大暫態不平衡差流來整定，通常，對發電機完全縱差 （4.1）（2）啟動電流按躲過正常工況下最大不平衡差流來整定。不平衡差流產生的原因：主要是差動保護兩側TA的變比誤差，保護裝置中通道回路的調整誤差。一般 （4.2）（3）拐點電流的大小，決定保護開始產生制動作用的電流大小，建議按躲過外部故障切除后的暫態過程中產生的最大不平衡差流整定。一般 （4.3）（4）負序電壓U2解除循環閉鎖的負序電壓（二次值）。可取 U2 =（912）V。（5）差動保護靈敏度校驗按有關技術規程，發電機縱差動保護的靈敏度必須滿足機端兩相金屬性短路時，差動保護的靈敏系數 2靈敏系數定義為機端兩相金屬

22、性短路時，短路電流與差動保護動作電流之比值，越大，保護動作越靈敏，可靠性越高。4.2 發電機橫差保護發電機橫差保護，是發電機定子繞組匝間短路（同分支匝間短路及同相不同分支之間的匝間短路）、線棒開焊的主保護，也能保護定子繞組相間短路。4.2.1 整定原則及取值建議(1) 動作電流在發電機單元件橫差保護中，有專用的濾過三次諧波的措施。因此，單元件橫差保護的動作電流，應按躲過系統內不對稱短路或發電機失磁失步時轉子偏心產生的最大不平衡電流。建議 (4.7)式中 發電機二次額定電流(2) 動作延時與轉子兩點接地保護動作延時相配合。一般取秒。4.3 變壓器縱差動保護變壓器縱差動保護，是變壓器內部及引出線上

23、短路故障的主保護，它能反應變壓器內部及引出線上的相間短路、變壓器內部匝間短路及大電流系統側的單相接地短路故障。另外，尚能躲過變壓器空充電及外部故障切除后的勵磁涌流。4.3.1 整定原則及取值建議(1) 比率制動系數（曲線斜率）比率制動系數整定原則，按躲過變壓器出口三相短路時產生的最大暫態不平衡差流來整定（即過拐點的斜線通過出口區外故障最大差流對應點的上方）。一般取(2) 啟動電流整定原則：能可靠躲過變壓器正常運行時的最大不平衡差流。一般 （4.8）(3) 拐點電流變壓器各側差動TA的型號及變比不可能相同。因此，各側TA的暫態特性的差異較大。為躲過區外遠處故障或近區故障切除瞬間產生較大不平衡差流

24、的影響，建議拐點電流： （4.9）(4) 二次諧波制動比空投變壓器時，勵磁涌流的大小、二次諧波分量的多少或波形畸變程度，與變壓器的容量、結構、所在系統中的位置及合閘角等因素有關。為了使差動保護能可靠地躲過變壓器空投時的勵磁涌流，又能確保在變壓器內部故障時故障電流波形有畸變（含有二次諧波分量）時，差動保護能可靠動作，應根據被保護變壓器的容量、結構及在系統中的位置，整定出適當的二次諧波制動比。一般 取(5) 差動速斷倍數變壓器差動速斷動作倍數的整定原則，應按躲過變壓器空投時的勵磁涌流或外部短路時最大不平衡差流來整定。而變壓器勵磁涌流的大小與變壓器的容量、結構、所在系統中的位置等均有關，對于大容量變

25、壓器一般（倍）(6) 解除TA斷線功能差流倍數差流大于Ict整定值時，解除TA斷線判別環節。一般TA斷線引起的差流小于最大負荷電流，故 （倍）TA二次回路開路是危險的，特別是大容量變壓器TA二次開路，將會造成TA絕緣損壞、保護裝置或二次回路著火，還將危及人身安全。因此，建議去掉TA斷線判別功能，即（倍）(7) 變壓器額定電流基準側差動TA二次電流的計算，可按下式進行 （4.10）式中 變壓器額定容量； 基準側額定相間電壓； 基準側差動TA變比。4.3.2 靈敏度校驗同41節發電機縱差保護相同，變壓器差動保護的靈敏度要求才能保證在區內發生各類型故障（有各種各樣暫態過程）時保護動作的可靠性。4.4

26、 發電機反時限對稱過負荷保護發電機反時限對稱過負荷保護，是發電機定子的過熱保護，主要用于內冷式大型汽輪發電機.4.4.1 整定原則及取值建議(1) 定時限整定值按躲過發電機的額定電流來整定，即 （4.11）式中 可靠系數取1.05； 發電機額定電流（TA二次值）。(2) 定時限動作延時，通常取() s(3) 反時限下限啟動電流按與過負荷保護動作電流相配合整定。= 1.15 （4.12）(4) 反時限下限長延時按照發電機允許過負荷能力曲線上1.15對應時間的0.80.9倍來整定。通取(5) 反時限上限電流按照發電廠高壓母線三相短路時發電機提供的短路電流來整定。一般為其1.05倍。 （4.13）(

27、6) 反時限上限動作延時上限動作延時應按與發電廠高壓母線出線的縱聯保護或距離I段保護動作時間相配合來整定。一般取(7) 散熱系數散熱系數之值一般為之間。4.5 發電機反時限不對稱過負荷保護發電機反時限不對稱過負荷保護，適用于大型內冷式汽輪發電機。是發電機的轉子過熱保護，也叫轉子表層過熱保護。4.5.1 整定原則及取值建議(1) 定時限整定值 電流整定值按發電機長期允許的負序電流來整定。即 （4.14）式中 可靠系數取1.2； 發電機長期運行允許的負序電流。(2) 定時限動作延時，通常 取(3) 反時限下限啟動電流反時限下限啟動電流，可按定時限動作電流的倍來整定 （4.15）(4) 反時限下限長

28、延時取（300600）S(5) 反時限上限電流上限動作電流，應按發電廠主變高壓側母線上發生兩相短路時發電機所提供的負序電流的1.05倍來整定。(6) 反時限上限動作延時上限動作時間應按與電廠高壓母線出線縱聯保護或距離保護I段的動作延時配合來整定。通常 取0.30.5S。(7) 熱值系數及散熱系數熱值系數K1，應按發電機制造廠家提供的轉子表層允許的負序過負荷能力確定。若無廠家提供的數據，可按發電機的容量取值。對于容量為200300MW的內冷式汽輪發電機，可取K1=810（通常取K1=10）。對于容量為300600MW的汽輪發電機，可取K1=68。容量越大，K1取值應越小。散熱系數K2，根據發電機

29、的長期允許負序電流能力來確定。通常K2值不大于0.01。4.6 復合電壓過流保護發電機復合電壓過流保護主要作為發電機相間短路的后備保護。當發電機為自并勵方式時，過流元件應有電流記憶功能。4.6.1 整定原則及取值建議(1) 過流定值動作電流應按躲過正常運行時發電機的額定電流來整定。即 （4.16）式中： 可靠系數，取1.2； 發電機額定電流（TA二次值）。(2) 低電壓定值低電壓定值，按躲過發電機正常運行時可能出現的最低電壓來整定，另外，對于發電機復合電壓過流保護還應考慮強行勵磁動作時的電壓。通常 （4.17）式中發電機額定電壓（TV二次值）。(3) 負序電壓的整定原則是：躲過正常運行時發電機

30、機端最大負序電壓。 （4.18）(4) 動作延時及保護的動作延時及，應按與相鄰元件后備保護的動作時間相配合整定。(5) 電流記憶時間應略大于延時。4.7 發電機過電壓保護保護反映發電機定子電壓。其輸入電壓為機端TV二次相間電壓（例如），動作后經延時切除發電機。4.7.1 整定原則及取值建議(1) 動作電壓對于200MW及以上的汽輪發電機 （4.19） 式中 發電機額定電壓（TV二次值）。(2) 動作延時t動作延時t可取（0.30.5）S。4.8 發電機失磁保護（阻抗原理）正常運行時，若用阻抗復平面表示機端測量阻抗，則阻抗的軌跡在第一象限（滯相運行）或第四象限（進相運行）內。發電機失磁后，機端測

31、量阻抗的軌跡將沿著等有功阻抗圓進入異步邊界圓內。4.8.1 整定原則及取值建議(1) 系統低電壓動作定值按發電機失磁后不破壞系統穩定來整定。通常 =（0.850.9） （4.20）式中 系統母線額定電壓（TV二次值）。(2) 機端低電壓動作定值按照以下兩個條件來整定：躲過強行勵磁啟動電壓及不破壞廠用電的安全。一般 =0.8 （4.21）式中 發電機額定電壓（TV二次值）。(3) 阻抗圓圓心一般為負值，當阻抗圓為過坐標原點的下拋園時，通常取（4.22）(4) 阻抗圓半徑當阻抗圓為過坐標原點的下拋圓時，可取（4.23）(5) 轉子低電壓特性曲線系數 （4.24）式中 可靠系數，取1.11.4； 發

32、電機二次額定視在功率； 發電機空載轉子電壓；（標么值）。轉子低電壓初始動作定值一般取發電機空載勵磁電壓的（0.60.8）倍，即 =（0.60.8） （4.25）(6) 發電機反應功率（也稱凸極功率）式中 ，（標么值）；，（標么值）；、發電機d軸和q軸的電抗標么值。(7) 發電機過功率定值按發電機過載異步功率整定，一般取（0.40.5）倍的額定功率（二次值），即 =（0.40.5） （4.26）式中 發電機二次額定有功功率(8) 動作延時t1，t2 根據汽輪機和水輪機失磁異步運行能力，及失磁時對機組過流，機端電壓及系統電壓的影響而定。4.9 發電機基波零序電壓式定子接地保護基波零序電壓式定子接地

33、保護，保護范圍為由機端至機內90%左右的定子繞組單相接地故障。可作小機組的定子接地保護。也可與三次諧波定子接地保護合用，組成大、中型發電機的100%定子接地保護。4.9.1 整定原則及取值建議(1) 動作電壓在保護裝置中，設置有性能良好的三次諧波濾過器，因此，應按躲過正常運行時TV開口三角繞組或中性點單相TV二次可能出現的最大基波零序電壓來整定。當發電機定子引出線不是封閉式母線，而經穿墻套管引自室外時，可取1013V。當發電機出線為封閉母線時，可取510V。(2) 動作延時應大于主變高壓側接地短路時后備保護最長動作時間來整定。若簡化計算，一般取69秒。4.10 發電機三次諧波電壓式定子接地保護

34、三次諧波電壓式定子接地保護范圍是：反映發電機中性點向機內20%左右定子繞組或機端附近定子繞組單相接地故障,與零序基波電壓式定子接地保護聯合構成100%的定子接地保護。4.10.1 整定原則及取值建議(1) 幅值系數(2) 相位系數幅值及相位系數及的整定，應在發電機空載額定電壓下進行自整定（自整定方法見使用說明書）。(3) 制動系數制動系數的整定有兩種方法。一種是在發電機小負荷工況下，設置一接地電阻，使保護剛剛動作后，確定并寫入值。另一種方法，是在發電機空載額定電壓，操作界面鍵盤，輸入值。對于汽輪發電機，接地電阻一般選2K 5K，一般為0.40.8。(4) 動作延時4.11 發電機注入式轉子一點

35、接地保護在DGT801系列裝置中，轉子一點接地保護的注入直流電源系裝置自產。因此，在發電機運行及不運行時，均可監視發電機勵磁回路的對地絕緣。該保護動作靈敏、無死區。4.11.1 整定原則及取值建議(1) 動作電阻及的整定為高定值：當轉子對地絕緣電阻大幅度降低時，發出信號。取（810） KW是適宜的。為低定值：動作后作用于切機。考慮轉子兩點接地的危害，取（0.51） KW較為合理。(2) 動作時間t1及t2t1及t2可取69秒。4.12 發電機轉子兩點接地保護4.12.1 整定原則及取值建議二次諧波電壓動作值可按下式整定 （4.27）式中 可靠系數，取810； 發電機額定工況下測得最大的二次諧波

36、負序電壓，一般為0.10.2。動作延時t，可取0.51.0秒，以防外部故障暫態過程中保護誤動。4.13 發電機頻率異常保護汽輪機葉片有自己的自振頻率。并網運行的發電機，當系統頻率異常時，汽輪機葉片可能產生共振，從而使葉片發生疲勞，長久下去可能損壞汽輪機的葉片。發電機頻率異常保護，是保護汽輪機安全的。4.13.1 定值清單及取值建議表4 1 頻率異常保護定值清單名稱低頻保護/高頻保護頻率積累保護頻率動作值延時頻率積累下限頻率積累上限頻率積累時間符號、整定范圍40600110040604060015000單位HzSHzHzS發電機頻率異常保護的定值清單如表4 1所示。目前，電力系統中的裝機容量越來

37、越多，各系統之間的聯系越來越緊密。長期低頻或高頻運行的可能性幾乎等于零。因此，當頻率異常保護作用于切除發電機時，其各段頻率及累計時間，應與低頻減載或高周切機裝置相配合。各段頻率的取值及累計時間，應根據汽輪機制造廠提供的數據乘以可靠系數進行整定。工程應用時，可根據需要選擇為低頻、高頻、或頻率積累保護。應按要求選擇保護出口段數。4.14 阻抗保護變壓器低阻抗保護，主要作為變壓器相間短路的后備保護，有時還兼作相鄰設備（母線、線路等）相間短路的后備保護。4.14.1 整定原則及取值建議(1) 向阻抗及反向阻抗的整定對于發電機變壓器組的阻抗保護，當阻抗保護的輸入電壓及電流取自機端時，阻抗圓應整定為具有偏

38、移度的方向阻抗圓。此時 = （4.28） （4.29）式中 變壓器的二次阻抗；當阻抗保護的輸入電壓及電流取自主變高壓側時，阻抗圓應整定為過原點的下拋圓。此時， (2) 動作延時及阻抗保護的動作延時，應大于相鄰線路保護距離I段的動作時間，而小于相鄰線路對側距離II段的動作時間。考慮到系統振蕩的影響，取1.5S、取2S是合理的。(3) 過電流動作值按躲過發電機或變壓器最大負荷電流來整定。 （4.30）式中發電機或變壓器的額定電流(4) 負序電流動作值按躲過正常運行時最大的不平衡負序電流來整定。 （4.31）對于降壓變壓器或聯變阻抗保護的整定應參照有關規程的規定。4.15 變壓器零序電流保護變壓器零

39、序電流保護，反映變壓器Y0側零序電流的大小，是變壓器接地短路的后備保護，也兼作相鄰設備接地短路的后備保護。4.15.1 構成原理保護的接入電流可取變壓器中性點TA二次電流，或引出端TA二次零序電流，或由TA二次三相電流進行自產。當零序電流大于整定值時，經延時作用于信號及出口。(1) 零序I段的整定動作電流應按照相鄰線路首端接地故障時變壓器提供的零序電流來整定，且考慮與相鄰線路接地保護的I段定值相配合。動作延時應與相鄰線路接地I段保護最長動作延時相配合，即 （4.32）式中 相鄰線路各接地保護中I段的最長動作時間；時間級差，取0.30.5秒。動作延時 =+另外，要求：不大于2秒。(2) 零序II

40、段的整定零序過流II段的動作電流，應按照相鄰線路下一級線路接地故障時變壓器提供的零序電流來整定，且與相鄰線路接地保護的后備段相配合。動作延時應與相鄰線路接地保護II段的動作延時相配合。=+。式中 相鄰線路接地保護II段動作延時。4.16 低電壓起動的過電流保護(1) 動作電流的整定原則：按變壓器額定電流整定 （4.33）式中 可靠系數，取1.2 變壓器額定電流（TA二次值）(2) 靈敏度校驗：按變壓器低壓母線故障時的最小短路電流二次值校驗要求靈敏度大于21) 動作電壓整定原則：按躲過正常運行時母線的最低工作電壓整定，根據經驗可取 式中 變壓器額定電壓（TV二次值）電壓靈敏度校驗：按后備保護范圍

41、末端三相短路時，保護安裝處的最大電壓要求大于25 繼電保護及自動裝置整定計算5.1 相關參數計算1. 各短路點綜合阻抗與短路電流計算（見計算書）2 發電機各主要參數額定功率：功率因數：額定電壓：額定電流：發電機二次側額定電流：3電流互感器各主要參數電流互感器變比：4. 變壓器各主要參數額定功率： 額定電壓：額定電流：電流互感器變比：變壓器二次側額定電流：5.2 發電機縱差動保護（1）比率制動系數（曲線斜率），按式（4.1）取（2）啟動電流按式（4.2）整定，得 （3）拐點電流按式（4.3）整定，得 （4）負序電壓U2取 U2 =10V。 靈敏度校驗根據比率制動系數和啟動電流以及拐點電流可以得出

42、比率制動特性的曲線方程如式（5.1）所示，曲線圖如圖5.1所示。 （5.1）圖5.1 比率制動特性的曲線發電機出口處的兩相短路電流為：轉換到電流互感器二次側靈敏度系數為靈敏度滿足要求。5.3 發電機橫差動保護發電機單元件橫差保護的輸入電流，為發電機兩個中性點連線上的TA二次電流。(1) 動作電流按式（4.7），取(為發電機額定電流二次值)，所以(2) 動作延時取0.8s5.4 變壓器縱差動保護反應變壓器內部及引出線上的相間短路、變壓器內部匝間短路及大電流系統側的單相接地短路故障。另外，尚能躲過變壓器空充電及外部故障切除后的勵磁涌流。 (1) 比率制動系數（曲線斜率）取0.4。(2) 啟動電流按

43、式（4.8）整定，取(為變壓器額定電流二次值)，所以(3) 拐點電流按式（4.9）整定，取，所以(4) 二次諧波制動比取0.15。(5) 差動速斷倍數取5倍。5.5 發電機反時限對稱過負荷保護發電機反時限對稱過負荷保護，是發電機定子的過熱保護，主要用于內冷式大型汽輪發電機，保護反映發電機定子電流的大小，其輸入電流為發電機TA二次某一相電流，或者為三相電流。(1) 定時限整定值按式（4.11）整定，所以式中 可靠系數取1.05； 發電機額定電流（TA二次值）。(2) 定時限動作延時，取(3) 反時限下限啟動電流按式（4.12）整定，所以= 1.15=(4) 反時限下限長延時取(5) 反時限上限電

44、流K2點短路時，發電機出口處三相短路電流式中 發電廠高壓母線（既K2處）三相短路時發電機提供的短路電流(6) 反時限上限動作延時取0.4s(7) 散熱系數取1.1 5.6 發電機反時限不對稱過負荷保護發電機反時限不對稱過負荷保護，適用于大型內冷式汽輪發電機。是發電機的轉子過熱保護，也叫轉子表層過熱保護。保護反應發電機定子電流中的負序分量。其輸入電流為發電機TA二次三相電流。(1) 定時限整定值按式（4.14）整定，所以式中 可靠系數，取1.2； 發電機長期運行允許的負序電流（TA二次值）。(2) 定時限動作延時取8s(3) 反時限下限啟動電流按式（4.15）整定，所以(4)反時限上限電流 (5

45、) 反時限上限動作延時取0.4s(6) 熱值系數取7，散熱系數取0.01 5.7 復合電壓過流保護發電機復合電壓過流保護主要作為發電機相間短路的后備保護。當發電機為自并勵方式時，過流元件應有電流記憶功能。 發電機復合電壓過流保護的輸入量為機端TV二次相間電壓（、）及發電機TA二次三相電流（、）。(1) TV變比：(機端)發電機額定電壓（TA二次值）：(2) 過流定值按式（4.16）整定，即式中 可靠系數，取1.2； 發電機額定電流（TA二次值）。(3) 低電壓定值按式子（4.17）整定，所以取式中 發電機額定電壓（TA二次值）。(4) 負序電壓按式（4.18）整定，所以取5.8 發電機過電壓保

46、護保護反映發電機定子電壓。其輸入電壓為機端TV二次相間電壓（例如），動作后經延時切除發電機。(1) 動作電壓按式（4-28）整定，所以取(2) 動作延時t取0.4S5.9 發電機失磁保護（阻抗原理）保護輸入量有：機端三相電壓、發電機三相電流、主變高壓側三相電壓（或某一相間電壓）、轉子直流電壓(1) 主變壓器高壓側TV變比：(2) 系統低電壓動作定值按式（4.20）整定，所以取=0.9=式中 系統母線額定電壓（TV二次值）。(3) 機端低電壓動作定值按式（4.21）整定，所以取=0.8=(4) 阻抗圓圓心按式（4.22）整定，所以=式中 發電機同步電抗；(5) 阻抗圓半徑按式（4.23）整定，所

47、以(6) 發電機過功率定值按式（4-26）整定，所以取=0.5=(7) 轉子低電壓特性曲線系數取0.45(8) 轉子低電壓初始動作定值取45V(9) 動作時間取1s,取0.3s。5.10 發電機基波零序電壓式定子接地保護基波零序電壓式定子接地保護，保護范圍為由機端至機內90%左右的定子繞組單相接地故障，可與三次諧波定子接地保護合用，組成大、中型發電機的100%定子接地保護。保護接入3U0電壓，取自發電機機端TV開口三角繞組兩端，或取自發電機中性點單相TV（或配電變壓器或消弧線圈）的二次。(1) 動作電壓取10V(2) 動作延時取8秒5.11 發電機三次諧波電壓式定子接地保護(1) 幅值系數、相

48、位系數幅值及相位系數及的整定，應在發電機空載額定電壓下進行自整定（自整定方法見使用說明書）。(2) 制動系數對于汽輪發電機，接地電阻一般選2K 5K，一般為0.40.8。(3) 動作延時取5.12 發電機注入式轉子一點接地保護(1) 動作電阻及的整定為高定值：當轉子對地絕緣電阻大幅度降低時，發出信號。取9 KW為低定值：動作后作用于切機。考慮轉子兩點接地的危害，取0.6 KW(2) 動作時間t1及t2t1及t2可取69秒。5.13 發電機轉子兩點接地保護當發電機轉子繞組兩點接地時，其氣隙磁場將發生畸變，在定子繞組中將產生二次諧波負序分量電勢。轉子兩點接地保護即反映定子電壓中二次諧波“負序”分量

49、。(1) 二次諧波電壓動作值可按式（4-27）整定，所以式中 可靠系數，取810； 發電機額定工況下測得最大的二次諧波負序電壓，一般為0.10.2。(2) 動作延時t，可取0.8秒，以防外部故障暫態過程中保護誤動。5.14 發電機頻率異常保護表5. 1頻率異常保護定值清單名稱低頻保護/高頻保護頻率積累保護頻率動作值延時頻率積累下限頻率積累上限頻率積累時間符號、整定范圍40600110040604060015000單位HzSHzHzS發電機頻率異常保護的定值清單如表5. 1所示。目前，電力系統中的裝機容量越來越多，各系統之間的聯系越來越緊密。長期低頻或高頻運行的可能性幾乎等于零。因此，當頻率異常保護作用于切除發電機時，其各段頻率及累計時間，應與低頻減載或高周切機裝置相配合。各段頻率的取值及累計時間，應根據汽輪機制造廠提供的數據乘以可靠系數進行整定。5.15 阻抗保護變壓器低阻抗保護，主要作為變壓器相間短路的后備保護，有時還兼作相鄰設備（母線、線路等）相間短路的后備保護。該保護主要由三個相間阻抗元件構成。阻抗元件的接入電壓和接入電流，可以取自機端TV及TA的二次，也可