2×100+2×200MW供熱式火力發(fā)電廠

1、2×1002×200MW供熱式火力發(fā)電廠電氣部分及繼電保護設計 摘 要本文是根據原始資料（包括廠址概況，機組資料，電力系統(tǒng)接線圖）設計的，其中包括火力發(fā)電廠的電氣主接線的設計及發(fā)電機變壓器組保護方式的整定計算。依據實際情況及遠景發(fā)展設計出火力發(fā)電廠的電氣主接線圖，共提出三種可行方案：雙母接線、雙母帶旁路母線和一臺半斷路器接線，通過對三種方案的可靠性、靈活性和經濟性的比較后，再加以考慮了遠景規(guī)劃和發(fā)電廠擴建的可能性，最終確定了采用雙母帶旁路母線的接線方式，隨后又進行了主變壓器及廠用高壓變壓器臺數及容量的選擇，并利用電力網絡等值電抗圖，應用運算曲線求各時刻短路點的短路電流。并用

2、短路電流的結果選擇了有關的電器設備（斷路器、隔離開關等）。在電氣主接線的方案確定以后，我們進行了發(fā)電機變壓器組保護方式的選擇及整定計算。在所選用的保護方式中，共選用了十余種主要保護及其多種輔助保護，然后又對所選的保護進行了整定計算，最后對繼電保護及自動化裝置進行了配置。 本設計的基本指導思想及理論來源于大量的相關資料，并通過對比進行了優(yōu)化配置。所以，本設計涉及了大量電氣工程中的各個方面，對電力系統(tǒng)有個較全面、系統(tǒng)的認識。關鍵詞：電氣主接線 短路電流 繼電保護目 錄第一章 緒 論··········

3、;···························（1）11 課題背景·····················&

4、#183;·············（1）12 原始資料··································

5、83;（1）13 設計內容···································（2）第二章 發(fā)電廠電氣主接線方案確定·········

6、3;·········（3）21 主接線設計的基本要求·······················（3）22 電氣主接線方案的確定············&#

7、183;··········（4）23 變壓器的選擇·······························（5）第三章 短路電流的計算····

8、························（10）31 短路電流計算的目的及假定··················（10）32 短路電流計算的步驟及結果·

9、3;················（17）第四章 電氣設備的選擇····························（21）41 電氣設備選擇的要求

10、83;·······················（21）42 斷路器的選擇························&#

11、183;·····（22）43 隔離開關的選擇····························（33）44 其他相關設備的選擇···········&#

12、183;············（35）第五章 發(fā)電機和變壓器的保護配置··················（34）51 繼電保護設計原則·············

13、83;············（34）52 發(fā)電機的保護配置··························（34）53 變壓器的保護配置······

14、83;···················（50）54 發(fā)變組的保護配置······················（51）第六章 繼電保護及自動化裝置的配置··

15、83;·············（66）第一章 緒 論11 課題背景12 原始資料121 廠址概況 廠址位于新建的大型煤礦內，是一個坑口電廠，所用燃料又煤礦直接供給。電廠生產的電能用110KV電壓等級6回線向4各較大的負荷供電，其綜合最大負荷為200 MW；另外，220KV電壓等級有4回與電力系統(tǒng)的聯絡線。礦區(qū)煤源充足，附近有河流經過。并用大水庫，水量豐富。廠址地區(qū)交通方便，有鐵路干線經過，地質條件較好，地勢不大平坦，屬于6級地震區(qū)，凍土層深1.5米，最大風速20米

16、/秒，年平均氣溫5，最高氣溫38，最低氣溫20。122 機組參數鍋爐： 2×HG-410/100；2×HG-670/140-1汽輪機：2×N100-90； 2×N200-130/535發(fā)電機：2×TQN-100-2； 2×QFQS-200-2123 電力系統(tǒng)接線圖110KV6回出線最大綜合負荷200MW 100Km150Km2×QFS30022×SFPL360/2202×TSS1264/250482×SFPL240/220發(fā)電廠 124 負荷資料 110KV電壓等級綜合最大負荷為200 MW序號

17、用戶名稱最大負荷KW距離Km線路數利用小時1變電所800025250002煤礦800020260003機械廠600015150004化工廠4000181550013 設計內容 本課題的主要研究內容為：2×1002×200 MW供熱式火力發(fā)電廠的電氣主接線的選擇，發(fā)電機變壓器組繼電保護的配置以及全廠自動化裝置的配置。第二章 發(fā)電廠電氣主接線方案的確定21 主接線設計的基本要求 電氣主接線是電力系統(tǒng)的主要部分之一，它表明了發(fā)電機、變壓器、輸電線、斷路器和隔離開關等電氣設備的數量，并指出怎樣去連接這些電氣設備，并與電力系統(tǒng)相連接，進而完成發(fā)電、變電、輸電和配電任務。主接線的確定與

18、電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟地運行，以及對電廠和變電所的電氣設備選擇、配電裝置的布置、繼電保護及控制方式的確定都有密切的聯系。由于發(fā)電、變電和輸配電是同時完成的，所以主接線的設計好壞對發(fā)電廠、變電所和負荷的正常運行都有影響。因此主接線的設計必須滿足以下條件：（1） 保證必要的供電可靠性和電能質量安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電的可靠性和電能質量是對主接線最基本的要求，包括：應考慮在長期運行中說積累的經驗，并在設計中有所遵循。各個元件可靠地綜合在一起就是主接線地可靠性。因此，在設計時要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電可靠性的影響。評價可靠性時，應具體問題具體分析，不能脫離發(fā)

19、電廠在系統(tǒng)中所處的地位。（2） 具有一定的靈活性和方便性。主接線應該能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換，即：在正常運行時安全可靠地供電。在系統(tǒng)故障或設備檢修及其故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。（3） 具有經濟性在滿足技術要求地前提下，做到經濟合理：投資少：主接線滿足簡單清晰，節(jié)省斷路器和隔離開關等一次設備，并使二次設備不過于復雜。占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計時要為配電裝置地布置創(chuàng)造條件。電能損耗?。航洕侠淼剡x擇主變壓器地形式。容量和臺數，避免多次變壓而增加地電能損耗。（4） 具有發(fā)展和擴建地可能性隨著建設事業(yè)地高速發(fā)展

20、，往往需要對已投產地發(fā)電廠或變電所進行擴建，所以在設計主接線時應留有發(fā)展地余地，不僅要考慮最終接線地實現，而且還要兼顧到分期過渡接線地可能和施工的方便。22 電氣主接線方案的確定221 對原始資料的分析該電廠為中型供熱式火電廠，其容量為2×1002×200600MW，最大機組容量為200MW，即具有中型容量的規(guī)模、大型機組的特點。該廠又為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，從而該廠主接線的設計必須著重考慮其可靠性和靈活性。當本電廠投產后，將占電力系統(tǒng)總容量的（2×1002×200）/（2×3002×2252×1002

21、5;200）36.36%（>15），超過了電力系統(tǒng)檢修備用容量和事故備用容量，說明該廠在未來電力系統(tǒng)中作用和地位是至關重要的。從負荷特點及電壓等級來看，它具有110、220KV兩級電壓和一級電壓負荷。220KV與系統(tǒng)又4回線路，呈強聯系形式并接受本廠剩余功率；110KV電壓等級出線回路為6回，供給重要負荷。222 主接線的分析（1）110 KV電壓級 由于出線為6回，且既有雙回路又有單回路，并且是向重要負荷供電。根據規(guī)程，“110KV側出線回路數為6回及以上時，宜采用雙母線帶旁路母線的主接線方式”。所以，110KV側采用雙母線帶旁路母線的接線方式。（2）220 KV電壓級 220KV電壓

22、等級有4回與系統(tǒng)相連，若220KV側發(fā)生故障，則有可能使系統(tǒng)解列，所以，主接線的選擇應具有較高的可靠性。最大輸出功率為600200×0.7600×10400MW，根據規(guī)程，“220KV側出線回路數為4回及以上時，宜采用雙母線帶旁路母線的主接線方式”。但出現為4回，與系統(tǒng)呈雙回路聯系，檢修某個出線斷路器時只需將改回線停止供電，這樣不會造成該廠與系統(tǒng)解列，故采用雙母線即可滿足要求。220KV也可以采用雙母四分段和一臺半斷路器接線方式。三種可行方案見圖11、圖12、圖13所示。2×200MW6回廠備用2×100MW4回 圖11 方案一2200MW2×

23、100MW220KV110KV6回廠備用4回圖12 方案二2×200MW6回220KV廠備用110KV2×100MW圖13 方案三223 三種方案的技術（可靠性和靈活性）和經濟比較比較結果見表11所示。方案一方案二方案三可靠性（1）簡單清晰，設備較多。（2）母線檢修不致停電。（1）簡單清晰，設備較少，設備本省故障率低。（2）可靠性高，每種電壓等級均有兩臺主變，保證檢修不致各級電壓解列。（3）聯絡自耦變實現功率交換及廠備用電源的要求。（1）可靠性高，無論是檢修母線或設備故障檢修，均不致停電。（2）220KV隔離開關不作為操作電器，減小誤動幾率，易實現自動化。（3）110KV與

24、220KV的聯絡自耦變實現功率交換 及廠備用電源要求。靈活性（1）運行方式簡單。（2）各種電壓等級接線都便于擴建和發(fā)展。（1）運行方式較多，從而運行調度靈活。（2）易于擴建和實現自動化。（1）110KV有多種運行方式；220KV屬環(huán)網結構，從而運行調度靈活，相應保護裝置復雜。（2）易于擴建和實現自動化。經濟性（1）設備相對較多，投資多，年費相對多。（2）占地面積相對少。（3）采用單元接線及分相封閉母線，從而避免了選擇大容量的出口斷路器，節(jié)省投資。（1）設備相對較少，投資少，年費用小。（2）占地面極少。（3）采用單元接線和200MW機組分相封閉母線，從而避免了選擇大容量的出口斷路器。（1）設備投

25、資高，設備數量多，年費用大。（2）220KV采用交叉接線，提高了可靠性，增大了占地面積。224 電氣主接線方案的最終確定通過定性地分析，在技術（可靠性和靈活性）上和經濟上地綜合分析，最終采用方案二作為本火電廠的電氣主接線。23 變壓器的選擇231 主變及廠用高壓變的選擇 因主接線中采用發(fā)電機變壓器的單元接線，一般規(guī)定廠用高壓變的容量為發(fā)電機額定容量的10；而主變的容量是把發(fā)電機所能發(fā)出的最大功率（扣除廠用負荷外）傳遞到母線側，并留有10的裕度。因此，在本廠中100 MW及200 MW發(fā)電機及對應的變壓器的參數如表21、表22所示：表21 主變壓器參數表型 號容量KVA額定電壓KV阻抗電壓連接組

26、別高壓低壓SFP-120000/11012000010.510.5Y0/-11SFPL-240000/22024000015.7513.0Y0/-11表22 廠用高壓變參數表型 號容 量MVA額定電壓KV阻抗電壓SFPFL-31500/15.7531.5/15.75-15.7515.75/6.3-6.318.0SFL1-16000/101610.5/6.310.5232 聯絡變的選擇（1） 當綜合負荷為最大Pmax，且此時最大的一臺機組因故停機時，聯絡變能從系統(tǒng)吸收功率來滿足負荷和廠用負荷的需要，公式如下：P1=PmaxP廠用P發(fā)（2） 當綜合負荷為最小Pmin時，發(fā)電機滿發(fā)且扣除廠用負荷后，

27、聯絡變應將剩余功率送往系統(tǒng)，公式如下：P2PP廠用Pmin然后比較P1和P2，取大的才能滿足聯絡變的要求。P120020100120MWP22×10020200×0.740MW則聯絡變的容量為：Smax(P1,P2)/cos120/0.85141.2MW,考慮裕度取150MW。聯絡變的參數如表23所示：表23 聯絡變的參數表型 號容量MVA額定電壓KV阻抗電壓連接組別OSFPS7-150000/220150/150/75242/121/10512.92/5.88/8.89Y0/-11第三章 短路電流的計算31 短路電流計算的目的及基本假定311 短路電流計算的目的（1）電氣

28、主接線的比較選擇；（2）選擇導體和電器；（3）確定中性點接地方式；（4）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；（5）選擇繼電保護裝置和進行整定計算；312 短路電流計算的基本假定（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2）所有的電源電動勢相位角相同；（3）系統(tǒng)中所以同步、異步電機為理想；（4）電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小變化；（5）電力系統(tǒng)中所以電源都在額定負荷條件下運行；（6）同步電機都具有自動調磁裝置（包括強行勵磁）；（7）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間；（8）不考慮短路點電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（9）除計算短路電流衰減時間常數和低壓網絡短路電流外，元件電

29、阻不計；（10）元件計算參數均取額定值，不考慮參數誤差和調整范圍；（11）輸電線路電容略去不計；（12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。32 短路電流的計算步驟和結果321 短路電流的計算步驟在工程中，短路電路的計算通常采用實用曲線法。現將其計算步驟簡述如下：（1）選擇短路點；（2）畫等值網絡（次暫態(tài)電抗）圖； 去掉系統(tǒng)中的所以負荷分支，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗Xd; 選取基準容量Sj和基準電壓Uj（一般取各級電壓的平均值）； 將各元件電抗換算為同一基準值下的標么電抗； 繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號；（3） 化簡等值電路。為了計算不同短路點的短路電流，需將等值網絡圖分別化簡為以短路點

30、為中心的輻射形等值網絡圖，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗；（4） 求計算電抗Xjs； （5） 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標么值（運算曲線只作到Xjs3.5）； （6） 計算無窮大容量（Xjs>3）的電源供給的短路電流周期分量； （7） 計算短路電流周期分量有名值和短路容量； （8） 計算短路電流沖擊值； （9） 計算異步電動機供給的短路電流； （10） 繪制短路電流計算結果表。本文短路電流計算采用分布系數法化簡網絡，具體計算過程詳見計算書。322 短路電流計算結果表短路電流計算結果見表31所示。短路點編號短路點平均電壓（KV）基準電流（KA）分支線名 稱分 支

31、電 抗分支額定電流（KA）短路電流標么值短路電流值（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）（MVA）（KA）d12300.25系統(tǒng)S1系統(tǒng)S2F1、F2F3、F4小 計0.099750.105750.05770.20781.771.291.180.591.482.013.952.151.391.833.371.961.331.823.121.841.732.392.3852.032.622.5934.6611.26911.1432.462.3613.9771.1569.9542.3522.3483.6821.0869.473.0623.0832.8141.19810.1574.0874

32、.0457.2711.9817.386.8646.79412.2123.32529.1951043.731032.981856.81505.534439.060.4570.4533.0070.8194.73d21150.502系統(tǒng)S1系統(tǒng)S2F1、F2F3、F4小 計0.41570.4410.2410.12153.542.582.361.180.3474.4120.763.8150.3383.290.723.20.3353.020.712.90.3473.010.802.361.22810.6861.7944.50218.211.1978.4881.6993.77615.161.1867.79

33、21.6763.44214.0761.2287.7661.8882.78513.6671.91616.672.7997.02328.4083.2227.9974.7011.79547.71244.62128.5357.34896.73627.170.2141.8631.1572.9046.138d36.39.16系統(tǒng)S1系統(tǒng)S2F1F2F3、F4小 計4.7275.0211.04575.499.9164.6948.5221.5621.5621.560.2120.1990.5140.1820.1010.2120.1990.400.1920.1010.2120.1990.3970.1920.101

34、0.2120.1990.4170.1920.10113.7149.6558.9473.9242.17538.4213.7149.6558.6243.9242.17538.0913.7149.6558.5593.9242.17538.0313.7149.6558.993.9242.17538.45821.39415.06213.9576.1213.39359.93535.9325.29623.4410.285.698100.66149.65105.3594.1042.8223.73419.242.391.685.770.6840.37910.903表31 短路電流計算結果表第四章 電氣設備的選擇

35、41 電器設備選擇的要求411 一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；（2）應按當地環(huán)境校核；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）與整個工程的建設標準應一致；（5）同類設備應盡量減少品種；（6）選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品，應經上級批準。在6220KV的電網一般選用少油斷路器，在110KV330KV的電網中，當少油斷路器技術條件下不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器，大容量機組采用封閉母線時，如需裝設斷路器時，宜選用發(fā)電機專用斷路器。由于高壓開端電器沒有連續(xù)過載能力，在選擇其額定電流

36、時應滿足可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，即取最大持續(xù)工作電流Ig.max。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于40（但不高于60）時，每增加1，建議額定電流減少1.8%；當低于40時，每減少1，建議額定電流增加0.5，但總的增加值不超過額定電流的20。412 在正常運行條件下各回路的最大持續(xù)工作電流（1） 發(fā)電機回路：Ig.max1.05；（2） 三相變壓器回路：Ig.max1.05 =；（3） 母聯斷路器回路，Ig.max一般為改母線上最大一臺發(fā)電機或一組變壓器的持續(xù)工作電流；（4） 出現斷路器Ig.max等于本線上的最大負荷電流加上事故時的轉移負荷電流。413 導體和電器的選擇及檢驗項目項目電

37、器正常工作狀態(tài)短 路條 件環(huán) 境條 件其 他額定電壓（KV）額定電流（KA）開斷容量（KVA）準確等級動穩(wěn)定熱穩(wěn)定溫度海拔高度斷路器切斷長線時應檢驗過電壓負荷開關隔離開關熔斷器選擇保護熔斷特性電抗器選擇電抗百分值電流互感器電壓互感器導 線電暈及允許電壓檢驗注：表中“”代表選擇項目；“”代表校驗項目。42 斷路器的選擇421 斷路器選擇的技術條件（1）電壓：Ug（電網電壓）UN（2）電流：Ig.max（最大持續(xù)工作電流）IN（3）開斷電流（或開斷容量）：Id.tIbr（或Sd.tSkd） Id.t斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量； Ibr斷路器的額定開斷電流； Sd.t斷路器t秒的開斷容

38、量； Skd斷路器的額定開斷容量。（4）動穩(wěn)定：ichimax ich三相短路電流沖擊值； imax斷路器極限通過電流峰值。 （5）熱穩(wěn)定：422 斷路器的選擇結果 斷路器的選擇結果如表41所示。表41 斷路器選擇結果表電壓等級KV型號電壓KV額定電流KA額定閉合電流（峰值）KA4s熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流（峰值）KA額定開斷時間（s）額定閉合時間（s）額定開斷電流KA固有分閘時間（s） 額定 最大220LW7-2202202523060.15400.043110LW11-1101101261.68031.58031.50.0443 隔離開關的選擇431 隔離

39、開關選擇的技術條件 隔離開關選擇的技術條件與斷路器選擇的技術條件中的（1）、（2）、（4）、（5）相同。432 隔離開關的選擇結果 隔離開關的選擇結果見表42所示。表42 隔離開關選擇結果表電壓等級（KV）型 號額定電壓（KV）額定電流（KA）動穩(wěn)定電流峰值（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）220GW4-220DW220210040(4s)110GW4-110DW11018025(4s)6GW1-6/20060.22510(5s)44 其他相關設備的選擇441 電流互感器的選擇（1）條件型式：應根據使用環(huán)境條件和產品情況來選擇。對620KV屋內配電裝置，可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構；對35KV及

40、以上的，一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式，有條件的應采用套管式電流互感器。一次回路電壓：UgUN Ug安裝處二次回路工作電壓；UN電流互感器額定電壓。一次回路電流：Ig.mamxI1N Ig.max安裝處的一次回路最大工作電流； I1N電流互感器一次回路額定電流。準確等級：由電流互感器二次回路所接儀表的類型對準確等級的要求，并按準確等級最高的表計來選擇。二次負荷S2：S2SN SN電流互感器的額定容量。動穩(wěn)定： 內部動穩(wěn)定：（電流互感器極限通過電流峰值）熱穩(wěn)定： Kt電流互感器的1秒鐘熱穩(wěn)定倍數。（2） 電流互感器選擇結果 電流互感器的選擇結果見表43所示。表43 電流互感器選擇結果表電壓等

41、級KV變 比發(fā)電機出口主變高壓側22012000/51200/511010000/51000/5442 電壓互感器的選擇（1） 條件 型式：電壓互感器的型式應根據使用的條件來選擇。620KV屋內配電裝置，一般采用油浸絕緣結構，也可以采用樹脂澆注絕緣結構；35110KV配電裝置，一般采用油浸絕緣結構；220KV及以上配電裝置，要求高時采用電容式電壓互感器。 一次電壓U1：1.1 UN U1UNUN電壓互感器一次額定電壓。 二次電壓U2根據使用情況選擇。 準確等級：根據接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定。 二次負荷S2：S2SNSN對應于測量儀表所要求的最高準確等級下電壓互

42、感器的容量。（2） 電壓互感器的選擇結果 電壓互感器的選擇結果見表44所示。 電壓等級KV變 比發(fā)電機出口主變高壓側22015000/100/10011010000/100/100第五章 發(fā)電機和變壓器的保護配置51 繼電保護設計原則 511 設計原則及范圍 隨著電力系統(tǒng)的增大，大容量的發(fā)電機不斷增加，在電力設備上裝設完善的繼電保護裝置，不僅對電力系統(tǒng)的可靠運行有重要意義，而且對重要且昂貴的設備養(yǎng)活在各種短路和異常運行時造成的損害在經濟效益上也有顯著的效果。因此，在主設備的保護設計中，應要求保護在配置、原理接線和設備選型等方面根據主設備的運行情況及結構特點達到可靠、靈敏、快速且有選擇性的要求。

43、512 設備選型目前廣泛采用的繼電保護裝置有電磁型、整流型和晶體管型三種。電磁型保護繼電器原理接線簡單、維護方便、容易掌握、有豐富的運行經驗，但有些保護裝置由于在原理判據、靈敏系數等方面不滿足大容量機組保護的要求，故在大容量機組中較少應用。整流型和晶體管型保護裝置在靈敏系數、快速性、選擇性等方面都較優(yōu)越，而且有體積小、功率消耗小、防震性能較好等優(yōu)點，故目前用新原理判氫制造的大機組保護裝置多采用整流型和晶體管型。保護裝置選型在電廠或變電所設計中宜一致，但為了更好地滿足選用性能更完善更可靠地裝置等要求，也可選用不同類型地保護裝置，甚至可選用不同制造廠地產品，其原則是保護地設計方案應優(yōu)越，如此也能促

44、進各保護不斷發(fā)展和提高。513 保護出口（1）出口方式保護的出口是與相應的斷路器跳閘回路聯系的紐帶。為此，保護裝置出口回路應滿足以下要求：按保護配置的要求，不同的出口要分別設獨立的出口斷路器。出口斷路器的觸點數量與切斷容量應滿足斷路器跳閘回路可靠動作的要求。如要求出口繼電器具有自保持性能時，該繼電器的自保持線圈的參數應按斷路器動作線圈的動作電流來選擇，靈敏系數要求大于2。由于主設備是多種保護裝置組成，為簡化接線，一般每套保護裝置不單獨設出口回路，而按保護出口要求設公用的總出口回路。對發(fā)電機變壓器組，按保護要求可能動作于一側斷路器跳閘，也可能使各側斷路器同時跳閘。因此，一般在斷路器各側分設出口回

45、路和總出口回路。保護出口有以下幾種：全停：斷開出口斷路器，變磁，斷開高壓廠用電源斷路器，關閉各汽門，鍋爐甩負荷。解列滅磁：斷開出口斷路器滅磁，斷開高壓廠用電源斷路器，關閉各汽門，汽輪機和鍋爐甩負荷。解列：雙繞組變壓器只斷開出口斷路器，三繞組變壓器高中壓側的保護只斷開本側斷路器。母線解列：對雙母線系統(tǒng)，斷開母線聯絡斷路器。程序跳閘：首先關閉汽輪機主汽門斷開汽輪機，再跳開發(fā)電機斷路器，并斷開勵磁。漸出力：減少汽輪機的輸出功率。信號：發(fā)出音響和光信號。（2）信號出口方式但保護裝置放在接地或控制室的后排時，一般均設接地信號和遠方信號，遠方信號包括動作于中央裝置的音響信號及在控制室控制屏上的光字牌信號。

46、如果發(fā)電廠和變電所裝設計算機時，也應向計算機接口裝置輸送觸電。信號回路應滿足以下要求： 動作可靠、準確，不因外界干擾而誤動。 信號觸點數量和切斷容量應滿足中央信號回路的要求，接線力求簡單。 信號回路動作后，應能自保持，待運行人員處理后，通過人工手動復位。514 保護電源主設備保護裝置的電源主要有三種類型：（1）由發(fā)電機和變電所的直流電源供電的方式，一般電磁型和整流型保護裝置都采用此種方式。 （2）由逆變電源裝置單獨供電的方式?？垢蓴_性能好，故一般晶體管和集成電路型保護裝置采用此方式。（3）電阻降壓或單獨小蓄電池供電方式。為分散供電和集中供電，此方式只用于消耗功率少的繼電器。電源裝置應滿足以下要

47、求：（1）保證可靠供電，因整流型或晶體管型保護多為成套裝置，功率消耗較大，一般多由直流母線單獨供電，對供電回路應設電源監(jiān)視裝置。（2）對大容量機組的保護，如電廠由兩組蓄電池，為了滿足雙重化要求，保護裝置應由兩組蓄電池提供，保護出口分組要求分別供電。 （3）電源應吸收好的抗干擾性能。515 保護及其出口方式 保護及其出口方式見表51所示。序號保 護 名 稱全停Q全停Q解列滅磁JM程序跳閘CS解列JL母線解列MJ跳廠用分支預報信號事故分析信號短 路 保 護1主變瓦斯保護2廠變瓦斯保護3發(fā)電機縱差保護4主變縱差保護5廠變縱差保護6發(fā)變組縱差保護7定子匝間短路8阻抗保護9主變零序保護10廠變過電流保護

48、接 地 保 護1一點接地保護2兩點接地保護3定子接地異 常 保 護序號保護名稱QQJMCSJLCQLQJCJLCDMKYXHSXHSBH1定子對稱過負荷2非對稱過負荷3勵磁回路過負荷4失磁保護5過電壓保護6逆功率保護7非全相運行保護8斷路器失靈保護注：表中“”表示動作，“”表示可以切換到該狀態(tài)。兩表中的保護在結構和配線方面彼此保持獨立，這在運行期間進行檢測或維修時，發(fā)電機變壓器組仍然保持有必要的保護。每套保護的出口回路均應裝設切換或連接部件，用于切換解除或投入保護。下面以200MW發(fā)電機及對應的變壓器來說明它們的繼電保護的具體配置。52 發(fā)電機的保護配置521 縱差保護（1）保護方式的選擇縱差

49、保護是發(fā)電機內部相間短路的主保護，它應能夠快速而靈敏地切除內部所發(fā)生的一切故障，同時，在正常運行及外部故障時，又能保證動作的選擇性和工作的可靠性。因本設計的發(fā)電機的容量是200MW，所以發(fā)電機縱差保護的保護繼電器采用比率制動式差動繼電器。因為它的動作電流隨外部短路電流的增大而增大，而且動作電流的增大比不平衡電流的增大要快，這樣就能使外部故障時保護可靠而不誤動，而在內部故障時保護有效地動作。在躲外部短路時地不平衡電流這一點上，BCH2型繼電器也有這種特性。但它適用于小容量地機組，而且它有直流助磁特性，在非周期分量時，其動作電流增加，提高了躲外部短路時暫態(tài)不平衡電流地特性，但它必須等到非周期分量衰

50、減到一定程度后才會動作，即保護速動性差，這對大容量機組是不允許地，必須保證保護的速動性和靈敏性。（2）比率制動式差動繼電器的原理比率制動式差動繼電器的原理如圖51所示。WzdWzdWcd圖51 比率制動式差動保護原理圖WzdWcd/2正常運行時：動作安匝為：（I1I2）×Wcd制動安匝為：（I1I2）×Wzd（I1I2）×Wcd/2，顯然制動安匝大于動作安匝，保護不動作；發(fā)電機內部短路時（I2及I2反向）：動作安匝為：（I1I2）×Wcd制動安匝為：（I1I2）×Wzd（I1I2）×Wcd/2，顯然動作安匝要大于制動安匝，保護動作。比

51、率制動式縱差保護的最大特點是動作電流不是固定值，而是隨外部短路電流的增多而增大的。正常運行時，Wcd中流過的電流為Ibp,IbpI1I2（I1I2）/nTA，即使發(fā)電機兩側的電流互感器的型號都完全相同，但勵磁特性還是有差別的，故I1I2不為0；IbpKfzq*Ktx*fi*Id.max，Kfzq為非周期分量，取1；Ktx為電流互感器同型系數，取0.5；fi為電流互感器的誤差，取0.1；Id.max為外部短路時的最大短路電流。圖52為比率制動式差動保護制動特性曲線。PIzd.minIzdP點為差動保護的最小動作電流，Idz（0.10.3）Ie.f，一般取0.2 Ie.f；A點為轉折點；S點的動作

52、電流為 IdzKk*Ibp.max，Kk1.31.5。IdzIzd.maxS21Aba圖52 比率制動式差動保護制動特性曲線 (3) 比率制動式縱差保護的整定計算根據比率制動式差動保護的動作特性，需要整定二個定值，既最小動作電流和制動系數。 最小動作電流：由于保護裝置采用比率制動特性，保護的動作電流不必躲外部故障時的不平衡電流來整定，其整定值只需按躲外部最大負荷下差動回路的不平衡電流，所以，繼電器的最小動作電流為：Idz.j.minKk*IbpKk* Kfzq*Ktx*fi*Ie.2f式中，Kk可靠系數，取1.31.5； Kfzq非周期分量，取1； Ktx電流互感器同型系數，取0.5； fi

53、電流互感器的誤差，取0.1； Ie.2f發(fā)電機的二次額定電流。 制動系數Kzd：比率制動式差動保護防止外部短路時誤動的方法，主要是通過制動系數Kzd的適當選擇來加以保證。KzdIdz/Izd 式中，Idz繼電器的動作電流； Izd繼電器的制動電流。假定最大外部電流下流過繼電器的動作電流為：IdzKk*Kfzq*Ktx*fi*Id.max制動電流為： IzdId.max所以，比率制動系數Kzd.jsKk*Kfzq*Ktx*fi （1.31.5）×0.5×0.1 0.0650.075根據上式計算得Kzd是一條過原點的直線，因此，對于制動特性曲線具有一段水平線得比率制動式差動繼電

54、器（見圖52）還應進行制動特性校驗。一般可先從制動特性曲線族中選取制動系數大于計算值得一條曲線，作為整定得特性曲線。圖52中，直線1為計算得出制動系數為Kzd.js的制動特性曲線，折線2為選取的繼電器整定用的制動特性曲線。從特性曲線的斜率來看，折線2的斜率大于直線1，但此時直線1與折線2相交與a.b兩點，因此在ab段范圍內，外部故障時不平衡電流將大于繼電器的動作電流Idz.j，繼電器將誤動。從以上情況看，雖然制動特性曲線的斜率大于制動系數的計算值，但保護仍有發(fā)生誤動的可能性。因此，為了兼顧靈敏系數和選擇性方面的要求，必須使選用繼電器的制動特性曲線在折點A與計算直線1相交，其斜線段的斜率就是所選

55、的制動系數。靈敏系數校驗 靈敏系數為 KlmId.j.min/Idz.j式中，Id.j.min發(fā)電機出口兩相短路時流過保護的最小周期性短路電流； Idz.j對應于校驗的情況下繼電器的動作電流。 要求Klm2。 由于這種差動保護的整定值小，為0.10.3倍發(fā)電機額定電流，所以一般都滿足靈敏系數的要求。（4） 整定計算結果 最小動作電流：Idz.j.min0.269A 制動特性曲線拐點電流：Izd.min3.594.3A 比率制動系數Kzd：Kzd.js0.0650.075，圖53是以差回路整定電流為1A時繼電器制動特性曲線。以Kzd.js為斜率，在繼電器制動特性曲線上作過原點的直線，從圖中可以看

56、出此直線不與其他折線相交。因此采用任何一折線作整定值均可，如取Kzd0.4，但當制動系數取得過大時會使保護的靈敏系數下降。 制動線圈的接法：兩側各接制動線圈的一半。 靈敏系數的校驗：200MW發(fā)電機出口發(fā)生兩相短路時的短路電流為d.j.min22.08A，但此時只有半個制動線圈流過此電流，所以，Izd11.04A，由圖53知，Kzd0.4時，對應Izd11.04A的Idz.j3.4A，所以Klm22.08/3.46.492，滿足要求。 522 匝間短路保護 （1）保護方式的選擇大型發(fā)電機的定子繞組每相都由兩個及以上的并聯分支，對于同一相定子繞組或分支間的短路，稱為定子繞組匝間短路。當定子一相繞

57、組發(fā)生匝間短路時，發(fā)電機的對稱關系受到破壞，出現了負序分量，由于負序分量的存在，在發(fā)電機轉子回路感應出二次諧波的信頻電流，所以可采用二次諧波匝間保護，為了防止外部故障時保護誤動，引用負序功率閉鎖元件。因此，采用負序功率閉鎖的轉子二次諧波匝間短路保護。（2）負序功率閉鎖的轉子二次諧波匝間短路保護的原理 這種保護的原理圖如圖54所示。當發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路時，短路電流中的負序分量會在轉子回路中感應出二次諧波電流，繼電器I2n有動作信號輸出，但此時負序功率方向元件P2不動作，不送出閉鎖信號，保護裝置能夠無延時地送出跳閘脈沖。當發(fā)電機外部發(fā)生故障時，轉子回路也會出現二次諧波，繼電器I2n有動作信號輸出，但此時P2因所反應的負序功率