机组发电机保护及自动装置设计设计

《机组发电机保护及自动装置设计设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机组发电机保护及自动装置设计设计（51页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘 要电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域,而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75。本文是对配有2台600W汽轮发电机的大型火电厂的初步设计，主要完成了电气主接线的设计、发电机变压器组保护及自动装置进行设计。电气主接线的设计包括电气主接线的形式、短路计算。发电机变压器组的保护设计介绍了保护配置原则和发变组纵差动保护、发电机纵差动保护、发电机定子接地保护等几种主要保护。最后对全厂的自动装置进行简单的配置。电力系统继电保护的设计与配置是否合理，直接影响电力系统的安全运行，故选择保护方式时,满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的计算，以保证电力系统的安全运行.关键词:电气主

2、接线；发电机变压器组保护;自动装置AbstractThe useo poe enery alies in ever fiedsocial、ecnomicsand lfe, andi he structreofwer energyofour country, tecpacity ofpowr equipmnt cot for 75 of the ta nstalaion caaity i paper is th preiinarydeignf a midle therml poer plnt, qipped withwo turbo-genertos o 00MW。 Tis aer arie o

3、n minly th esign of aneltia oncon ad eneraor tansore roecion. Th design o maieletricl connecti incldes the comaion n seection of elecric manoction moe; lection o ai tansformer、and stap stnby trnsfomer; he cacuaton of hrt iruit currntadt sectio and tstof highvolage equipment。 The a fgeeor trsforme pr

4、otectiondesinitroduc conigraton rlesof neraor-aformr protecin and seve maily protein suchseator-ranforme differential proteco、gneratodifertial potectn、stato erthing protectin Th ast it iply dign thelning dfnding the thundernd gound potction。K word: urbgeneraor;man ectrica conectio;enrator tranforme

5、nit prtecion48 / 51目录摘 要IstactII目录II第一篇 说明书1引 言11继电保护的作用及原理21。1 电力系统继电保护的作用21。3 大型发电机组对继电保护的要求42电气主接线52.电气主接线设计原则52.2电气主接线设计的基本要求5。2.可靠性62.22灵活性62。2。3经济性2。3主接线的基本接线形式72。有母线的基本接线形式2。.2无母线的基本接线形式123基本接线的适应范围及本厂的设计5。4设计方案的介绍162电气主接线具体接线设计6.4。1 发电机变压器接线62.。2厂用电源的引出接线1724. 20KV配电装置的连接182.4。 启动备用变压器和厂用电母线

6、的连接192.4。 发电机和变压器的中性点接地方式202. 发电机组主接线中的设备配置225 运行方式分析23保护配置说明241大型发电机变压器组单元接线继电保护配置243.11一般配置要求21。2双重快速保护设置3.2 600机组发变组保护配置分析253。2。1保护装置的配置方案25。保护配置方案比较263 保护出口方式294 保护原理说明0。1发电机变压器组保护30.1.1发电机变压器组主保护30。1。2发变组后备保护复合电流速断保护314。2发电机保护324。2.1发电机纵联差动保护24。2。发电机的匝间短路保护324。3发电机定子接地保护3。.发电机过负荷保护32。发电机转子一点、两点

7、接地保护34.2。6逆功率保护354.7发电机的失磁保护355 发电厂的自动装置375。1发电厂备用电源自动投入装置375。11备用电源和设备自动投入的基本概念375。系统中采用装置的必要性385。.3对AAT装置的技术要求3851.3微机型AT装置395自动并列装置40.2.概述40。2。2对同步并列的要求4052。3同期装置实现并网的三个条件:405。2。4自动准同步装置基本工作原理405.3同步发电机的励磁调节系统4353。1励磁系统的作用和要求45.自动按频率减负荷45.4。1低频运行的危害4。4限制低频下降的措施45.5故障录波装置45.5。1故障录波器的启动判据455.5。2对故障

8、录波器的基本要求45第二篇 计算书46 短路计算4611参数归算461。2 短路计算1。3发电机保护整定计算1.3。发电机纵联比率制动差动保护（LC-2比率制动)5013.2 发电机定子绕组过负荷511。33发电机逆功率保护整定计算5总结2致谢53参考文献54附录5附录A1.15附录A126附录35附录A1。45第一篇 说明书引 言继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动

9、装置。继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求.继电保护在发电、供电和用电中处于极为重要的地位，是保证电网安全可靠运行和人们生产生活用电的关键技术.继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供电的可靠性、质量及用电设备的安全.我根据题目的要求，仔细分析其运行分析和系统所给的参数。在设计前期中,我对继电保护的作用及意义针对0MW发电机组进行了较全面的分析.面对电力改革的日新月异,对继电保护的要求业越来越完善，国内的继电保护也在向国际化水平发展着.我对自己在设计中思路有了清晰的认识.并对自己在设计中可能遇到的问题进行了归纳。在短路电流计算中,我对每一点发生短路都进行了细

10、致的计算，对继电保护配置方案进行了具体的说明。在对设备进行选择保护时，更是严格遵照计算结果和规程规定,并对其进行整定计算和灵敏度校验。在此次设计中,我严格遵守设计规定，认定对待此次设计，最终完成了设计任务。由于新技术的不断发展,加之自己的专业水平还有待提高。所以设计中还存在不足,恳请老师批评指正.第一篇说明书1继电保护的作用及原理1. 电力系统继电保护的作用电力系统在运行过程中，可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式,这些都可能在电力系统中引起事故，从而破坏电力系统的正常运行,降低电力设备的使用寿命,严重的将直接破坏系统的稳定性,造成大面积的停电事故。为此,在电力系统运行中，一方面要采取一切

11、积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性:另一方面,当故障一旦发生时,应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小，这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电力系统继电保护的基本任务在于：（） 有选择地将故障元件从电力系统中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻,并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行。(2) 反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力,发出报警信号、减负荷或延时跳闸.(3)根据实际情况，尽快自动恢复停电部分的供电.由此可见,继电保护实际上是一种电力系统反映事故的自动装置。它是电力系统的一个重要组成部分，尤其对于超高压、超大容量的

12、电力系统,继电保护对保持电力系统的安全稳定运行起着极其重要的作用.1.2 继电保护的原理和构成电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低、电流与电压之间的相位角改变以及出现负序和零序分量等现象。因此，利用故障是这些电气量的改变特征，可以构成各种不同原理的继电保护装置.以上原理的保护,可以由一个或若干个继电器连接在一起组成继电保护装置来实现。继电保护装置一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成，如图 所示。测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，从而判断保护装置是否应该起动；逻辑部分是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，进行

13、逻辑判断,以确定保护装置是否应该动作;执行部分是根据逻辑部分做出的判断,执行保护装置所负担的任务跳闸或发信号。输入信号 输出信号整定值继电保护在技术上一般应该满足四个基本要求：1。选择性选择性是指保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，最大限度地保证系统中的非故障部分继续运行。2速动性速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度将故障元件从电网中切除。这样既能降低故障设备的损坏程度，减少用户在低电压情况下工作的时间，更重要的是能提高电力系统运行的稳定性.故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。目前保护动作速度最快的约0.02，加上快断路器的动作时间,故障可在0。1s

14、内切除.3灵敏性灵敏性是指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置是在规定的保护范围内发生故障时，不论短路点的位置及短路的类型如何,都能感觉灵敏，正确反应.保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数Ks来衡量，越大,说明保护的灵敏度越高。各类保护的灵敏系数应满足有关规程规定的标准。对于故障状态下保护输入量增大时动作的继电保护,其灵敏系数为Ks=对于故障状态下保护输入量降低时动作的继电保护,其灵敏系数为Ks=按上述定义,保护装置的灵敏系数应大于1。.可靠性可靠性是指是在保护装置规定的保护范围之内发生了它不应该动作的故障时,它不应该拒绝动作；而在其它任何情况下发生了该

15、保护装置不应该动作的故障时，则不应该错误动作。一般说来，保护装置组成元件的质量越接线越简回路中继电器的触点数量越少，可靠性就越高。同时，正确的调整试验,良好的运行维护以及丰富的运行经验，对于提高保护运行的可靠性也具有重要的作用。继电保护装的四个基本要求之间经常是矛盾的。因此，必须从被保护对象的实际情况出发，明确主次，采取必要的措施，使得继电保护能全面地满足这四个要求。保护装置的出口回路和信号回路1。保护装置的出口回路出口回路是继电保护的最后一个环节,它主要用来实现断路器跳闸，其性能的好坏直接影响保护装置的可靠性。因此，对出口回路的设计和选择应特别慎重。出口回路应满足下列要求：（1）有足够的输出

16、功率,以保证断路器可靠跳闸;（2）动作时间应尽可能小;(3）静态保护的出口回路应有较好的抗干扰能力，拉合操作电源时不应误动作。对于输电线路和非旋转性电气元件,保护装置的出口回路仅作用于断路器跳闸。对于旋转性电气元件，保护装置的出口回路除作用于断路器跳闸，为了保证电气元件的安全,出口回路还应动作于：（）对汽轮发电机,关闭主汽门；对水轮发电机,关闭导水翼,以使它们逐步停止运行；(2）跳灭磁开关。当发生内部短路时，虽然采取了停机措施,但由于电机转速高,从额定转速降至零速，还需要经历较长的时间,应立即跳灭磁开关以灭磁，从而使短路电流也很快消失,以保证电机安全。.保护装置的信号回路信号回路是分析事故和统

17、计继电保护工作情况所必需的.因此，在保护装置内应设置指示信号.信号回路应满足下列要求：（1）动作后能自保持,由值班人员手动复归,使之不受操作电源消失的影响；(2）动作可靠,抗干扰能力强，不误发信号;（3)能分别显示各保护装置的动作情况;（）在由若干部分组成的保护装置中，能分别显示各部分及各段保护的动作情况。1。3大型发电机组对继电保护的要求（1)由于单机容量增大，发电机保护的拒动或误动将造成十分严重的损失,因此，对大型机组的继电保护的可靠性，灵敏性，选择性和快速性有更高的要求.（2)大型汽轮发电机的起停特别费时、费钱，以停机8h的热启动为例：100MW机组约2h;3W机组就得需要h.因此，在非

18、必需的情况下，不使大型机组频繁起停，更不轻易使它紧急突然停机，这也是继电保护应该考虑的问题。2 电气主接线电气主接线是指电力系统中发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等设备的连接.电气主接线的连接方式对供电可靠性、运行灵活、检修方便、经济合理以及未来发展等起着决定性的作用。它们反映出电厂的整个供电系统全貌和其选用的电气设备、元件型号、规格和数量以及它们之间的相互关系。它不仅是初步设计审查的重要内容之一,同时也是将来电气值班运行人员进行各种操作的重要依据.所以电气主接线的设计是否合理，将直接影响到电厂基本建设和安全及运行2.1电气主接线设计原则电气主接线发电厂电气设计的首要部分，是电气运

19、行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，也是构成电力系统的重要环节.电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。1电力系统中的发电厂有大型主力电厂，中，小型地区电厂及企业自备电厂三种，地区电厂靠近城镇,一般接入1022v系统.2。负荷大小和重要性:(）对于一级负荷必须有俩个独立的电源供电，而当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对于二级负荷一般要有俩个独立的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷仍供电.（3)对于三级负荷一般只需要一个电源供电

20、。2.电气主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性，灵活性和经济性三种要求。（1） 根据电力系统和用户的要求,确保运行的可靠性和供电质量;（) 运行操作的灵活性;（3） 热电站建设的技术经济指标先进;（) 维护和检修方便、安全;(5） 具有发展和扩建的可能性;（6） 接线尽可能简单、可靠2。2.1可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线应该首先满足这个要求。可靠性原则应体现在以下诸方面：1采用可靠性高的电气设备，以便简化电气主接线;2断路器检修时，不影响对系统的供电；设备或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运的时间,并保证系统的稳定性和对重要用户的供电；4尽量避免全停电的

21、可能性。2。.灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1。调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2。检修时,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电。扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线.在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。2。2.经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1。投资省主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电

22、压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆.要能限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。如能满足系统安全运行及继电保护要求,110V及以下终端或分支变电所可采用简易回路。2。占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。3电能损失小经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中,要避免建立复杂的操作枢纽,为简化主接线，发电厂接入系统的电压等级一般不超过两种。2。3主接线的基本接线形式电气主接线的基本接线形式，按照有无汇流母线可以分为有汇流母线和无汇流母线接线。有汇流母线

23、的接线形式有:单母线、单母线分段，双母线、双母线分段、双母线带旁路母线接线，一台半断路器接线，变压器母线组接线等.无汇流母线的接线形式有：单元接线、桥形接线、角形接线等.上述接线形式适用于620KV高压配电装置。对于30500V超高压配电装置采用的接线有：双母线三分段（或四分段)带旁路母线接线，一台半断路器接线，发电机变压器线路单元接线和35角形接线等.下面简要地介绍几种主要的接线形式及其特点。.。1有母线的基本接线形式。单母线接线只有一组母线的接线称为单母线接线。图是典型的单母线接线图。这种接线的特点是电源和供电线路都连在同一母线上。为了便于投入或切除任何一条进、出引线，在每条引出线上都装一

24、样可以切除负荷电流和故障电流的断路器（如图中的F1）。当需要检修断路器而又要保证其他线路正常供电时，则应使被检修的断路器和电源隔离。为此，又在每个断路器的两侧装有隔离开关(QS11、S12等),它的作用只是保证检修断路器时使其和电源隔离，而不能用来断开电路.从图1可以看出，如果不设置隔离开关Q11和Q1。那么,在检修断路器QF1时必须使母线完全停电，这显然是不合理的。单母线接线的主要优点是：接线简单、清新，采用设备少，投资省,操作方便，便于扩建和采用成套配电装置.单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况:（1）60KV配电装置的出线回路数不超过5回；(2)36KV配电装置的出

25、线回路数不超过回；（3）110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。其主要缺点是：不够灵活可靠,当母线或母线隔离开关发生故障时，均需断开电源，造成整个厂、站停电。图2-1 不分段的单母线接线2单母线分段接线单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服.如图2-2所示,当母线的中间装设一个断路器Fd后，即把母线分为两段，这样对重要用户可以分别接于两段母线的两条线路供电,当任一段母线故障时能保证重要用户不停电.另外,对两段母线可分别进行检修而不致于对用户停电。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便的等基本优点,又在一定程度上克服了她的缺点,故这种接线目前仍被广泛应用。单母

26、线接线适用范围：(1)610KV配电装置出线回路数为回及以上时；（）3563KV配电装置出线回路数为8回时；（）110220KV配电装置出线回路数为回时。但是单母线接线也有较显著的缺点，这就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电。显然，对于大容量发电厂来说，这都是不能容许的。因此，还需要加以改进。图22 单母分段接线3.双母线接线双母线接线是针对单母线分段的缺点提出来的。如图2-3所示为单断路器的双母线接线的基本形式。这种接线有两组母线、即母线1和母线.两组母线之间用母线联络断路器Qd连接起来，每一个回路都通过一只断路器和两只隔离开关接到两组母

27、线上。当母联断路器QFd断开时，一组母线带电、另一组母线不带电。带电的称为工作母线，不带电的称为备用母线。正常运行时，接至工作母线上的隔离开关断开。图2 双母接线双母线接线的优点:（1）运行方式灵活；(2）检修母线时不中断供电；（3）任一组母线故障时仅短时停电。双母线接线的主要缺点:（1）变更运行方式是,都是用各回路母线侧的隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现误操作。（2）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电。（3）任一母线故障仍会短时停电.(）由于增加了大量的母线隔离开关和母线长度,双母线的配电装置结构较复杂，占地面积大，投资大。双母线接线广泛应用于对可靠性要求较高、出

28、线回路数较多的6220KV配电装置。4.双母线分段接线不分段的双母线接线在母线联络断路器故障或一组母线检修时,另一组运行母线故障时，有可能造成严重的或全厂停电事故，难以满足大型电厂对主接线可靠性的要求。为了提高大型电厂主接线的可靠性，防止全厂停电事故的发生，减小母线故障的停电范围，大型电厂的220K主接线可采用双母线分段接线。如图2-4所示。图4 双母分段接线.双母线带旁路母线 为了保证采用单母线分线或双母线的配电装置，在进出线断路器检修时，不中断对用户的供电,增设旁路母线和旁路隔离开关。双母线带旁路母线如图25所示，w即为旁路母线，qep为旁路断路器，为了节省投资,可用旁路断路器兼做断路器，

29、或以母联断路器兼做旁路断路器，但这样操作复杂化,增加了误操作的可能性,而且运行不够灵活，而兼用的断路器或作为母联断路器、或作为旁路断路器，两种功能同时兼得。图25双母线带旁路母线接线一台半断路器接线一台半断路器接线，又称为3/2接线，如图26所示，即每回路都用三台断路器接至两组母线，处于两回路中间的断路器称为联络断路器。由于平均每回路装设一台半断路器,故称为一台半断路器接线。一台半断路器接线的特点是具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性。当母线发生故障时，与此母线相连的所有断路器跳闸，而全部回路仍保留在另一组母线继续工作,可以不停电地检修任一台半断路器,隔离开关不作为操作电器,只用于隔离电源，减

30、少了误操作的概率，操作检修方便。图-6 一台半断路器接线2.2无母线的基本接线形式1.桥形接线当只有两台变压器和两回线路时，可采用桥形接线。桥形接线分内桥接线和外桥接线两种，图27a所示是内桥接线,图2-b所示是外桥接线，断路器Q3称为联络断路器。 a）内桥接线 )外桥接线 图2 桥形接线内桥接线的特点是联络断路器QF3靠近变压器侧，在线路正常投切或故障切除时,不影响其它回路运行。而投切变压器时则需要操作两台断路器及相的隔离开关，相应线路要短时停电。这种接线适用于变压器不需要经常切换、输电线路较长、电力系统穿越功率较少的场合。外桥接线的特点是联络断路器F靠近线路侧,与内桥接线相反,它便于变压器

31、的正常投切和故障切除,而线路的正常投切和故障切除都比较复杂。这种接线适用于线路较短、主变压器需经常投切、以及电力系统有较大的穿越功率通过联桥回路的场合.多角形接线图28所示是多角形接线,其中图2-8a为三角形接线，图28b为四角形接线. a)三角形接线 ）四角形接线图28 多角形接线多角形接线的断路器与回路数相同,每个边中含有一台断路器和两台隔离开关，各个边互相连接成闭合的环行，各进出线回路中装设隔离开关，每个回路都接在两台断路器之间。多角形接线的主要优点是:断路器台数等于进出线回路数，平均每回路只需装设一台断路器,除桥形接线外,该接线比其他接线方式使用的断路器少，占地小，投资省，经济性好；闭

32、环运行,可靠性与灵活性较高;没有汇流主母线和相应的母线故障；任一回路故障或停运时，只需要断开与其相连的两台断路器，不影响其他回路的正常工作；任一断路器检修时,只需断开其两侧的隔离开关，所有回路都不会中断供电;所有的隔离开关仅用于在停运和检修是隔离电压，而不作倒闸操作作用，不会发生负荷拉隔离开关的误操作。多角形接线的主要缺点是：检修任一断路器时，多角形将变成开环运行，可靠性显著降低,若再发生故障，可能造成两个及以上回路停电，多角形接线将被分割成两个互相独立的部分，功率平衡遭到严重破坏，且多角形接线的角数越多，断路器检修的机会也越多,开环时间越长,此缺点也越突出;运行方式变化时,各支路的工作电流可

33、能变化较大，使相应的继电保护整定较复杂;多角形接线的配电装置难于扩建发展。3.单元接线发电机与变压器直接连接，中间不设母线的接线方式，称为单元接线。单元接线主要类型如图2-9和图2-1所示.图9a为发电机双绕组变压器单元接线，发电机出口处不设置母线,只接有厂用电分支，输出的电能均经过主变压器升高电压送至电网。由于发电机和变压器不可能单独运行，故发电机出口不装断路器，但为调试发电机方便，可装一组隔离开关，但应有可拆的连接片。图-9b为发电机三绕组变压器单元接线,为了在发电机停运时，不影响高、中压侧电网间的功率交换,在发电机出口应装设断路器及隔离开关。为保证在断路器检修时不停电，高中压侧均应装隔离

34、开关.为保证在断路器检修时不停电,高中压侧断路器两侧均应装隔离开关.由于00W的发电机出口断路器制造很困难，造价也很高,故20的机组一般采用发电机双绕组变压器单元接线而不是发电机-三绕组变压器单元接线,当发电机具有两种升高电压时,则在两种升高电压母线间装设联络变压器.图9所示为发电机-变压器线路单元接线，这种接线最简单，发电机的电能直接由变压器升压后经高压输电线路送入系统,它用于附近有变电所的大型区域发电厂，这种发电厂不用建升压变电站，不仅减少了电厂的维护工作量，也节省了投资与占地。 （a) (b） （）图29 单元接线 图10所示是发电机变压器扩大单元接线，当发电机的容量不大时,可由两台发电

35、机与一台变压器组成扩大单元接线，减少了变压器及其高压侧断路器的台数，相应的配电装置间隔也减少,节约投资与占地。图210b所示发电机分裂低压变压器的扩大单元接线，它的优点是可以限制其低压侧的短路电流。但扩大单元接线的运行灵活性较差，例如检修变压器时，两台发电机就必须全停。 （a) (b）图-10 扩大单元接线各单元接线的共同特点是接线简单清晰、设备少、配电装置简单、节省占地、经济性好，操作简便、故障的可能性小,可靠性高。由于不装设发电机电压母线，没有多台发电机并列运行,使发电机电压侧的短路电流减小。2.。3基本接线的适应范围及本厂的设计大、中型发电厂及配电装置的接线要求大型发电厂（总容量1000

36、M及以上，单机容量20M以上)，一般距负荷中心较远，电能需用较高压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，直接接入高压或超高压系统。中型发电厂（总容量0M 1000MW、单机容量50 200）和小型发电厂（总容量2MW以下、单机MW以下),一般靠近负荷中心，常带有 KV电压级的近区负荷,同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过0KV时，一般不设机压母线而以升高电压直接供电.对于6 22KV电压配电装置的接线,一般分为两大类：其一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线;其二为无母线类,包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。对于30 KV超高压配电装置接线，

37、首先要满足可靠性准则的要求。常用的接线有:3 5角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压器母线接线、环形母线多分段接线及断路器接线。3.4设计方案的介绍本厂为22KV与20KV两个电压等级,单机容量为600MW，故宜采用可靠的单元接线，直接接入22V系统。对于22KV配电装置的接线，我们选择了双母线接线,目前大型电厂接线都采用双母接线，具有很高的供电可靠性、调度灵活性，扩建方便,适合目前电力发展需求,两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。图2-1所示。图2

38、11 电气主接线由于发电机出口有很大的额定电流和短路电流，使得出口断路器制造很困难,造价也很高:主回路力求简单,尽量不装设断路器和隔离开关，因此，分别从经济和技术方面考虑，均应采用发电机变压器的单元接线。2.4电气主接线具体接线设计2。4。1 发电机变压器接线发电机与变压器的接线如图2所示，发电机连接在双绕组变压器低压绕组上构成发电机双绕组变压器单元接线。发电机的出口不设置母线,将发电机电压升高后直接送入20K系统。由于发电机和变压器不可能单独运行，而且在发电机与变压器低压绕组之间600MW汽轮发电机的工作电流较大，要求断开的短路电流也相当大，要生产这种发电机断路器的技术复杂，价格昂贵，故在6

39、00MW发电机的出口不设置断路器，而在发电机变压器组的高压侧设有断路器，当发电机、主变压器故障时，通过断开主变压器高压侧断路器和发电机的励磁回路来切除故障电流,但为了调试发电机方便，在发电机出口装设有一组隔离开关。图2-12 发电机变压器组接线2.4。 厂用电源的引出接线高压厂用工作电源应由发电机电压回路引出,并尽量满足炉、机、电的对应性要求,即发电机供给各自炉、机和主变压器的厂用负荷。如图2-13所示，每台60发电机从各自发电机变压器组的主变压器低压侧接引二台高压工作厂用变压器作为厂用电系统的工作电源，在厂用变压器的高压侧设有断路器和隔离开关。这种简单明了，所用设备少，运行操作及维护工作等都

40、很方便.设置厂用分支断路器的主要用途有二:其一，在继电保护中增加短路电流鉴定闭锁回路，使断路器仅当厂用分支回路高厂变低压侧发生短路故障时保护动作,切除高厂变,同时自投高备变，整个机组的正常运行可不受影响，充分利用了断路器的开断能力，最大程度地缩小了厂用分支回路故障的事故范围;其二,作为负荷开关在正常工作、启动停机过程中,关合和切断负荷电流，增强了机组运行的灵活性.图21 高压厂用电源的引出接线243 220KV配电装置的连接20KV配电装置采用双母线接线形式,每回线路经一台断路器和两组隔离开关分别接到两母线上。双母线接线在两组母线之间装设有一台联络断路器，简称母联。如图24所示,它具有工作母线

41、和备用母线(工作母线和联络母线可以任意选定）,其运行特点如下:检修工作母线时，可利用母联QF把工作母线的全部回路倒换到备用母线上，再把工作母线退出进行检修,并不发生停电。以L1和L2为例，设隔离开关01和Q0以合上。操作如下：第一步，合上Fm，检查备用母线是否完好.如果合上QFm后立即跳闸,表明备用母线存在故障,不能进行倒闸操作，需要查明故障，加以排查。如果能够合上，表明备用母线完好.第二步，合上QS2，拉开QS(其余回路均按同样步骤进行操作)。最后断开QFm、QS1、Q0，恢复的原来状态.此时，工作母线已不带电，即可退出进行检修。应当注意，上述操作次序不能颠倒,否则将造成带负荷拉闸的误操作。

42、图2-4 22K配电装置接线采用这一接线方式的优点是:1、检修任一母线时，不影响机组和出线的运行。、运行调度灵活，通过倒闸操作可以形成不同的运行方式.3、线路短路器检修，可临时用母联断路器代替断开该回路，故不影响对其它用户的供电.4、在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。当个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路单独接到备用母线上运行。5、双母线接线简单，开关设备少，操作简单.4.4 启动备用变压器和厂用电母线的连接1。启动/备用电源发电厂一般均设置有备用电源.备用电源的作用是当厂用工作电源故障或检修退出运行时代替工作电源的工作.备用电源的引接应保证其独立性,避免与厂用工作电源

43、由同一电源处引出，引接点电源数量应该有两个以上,并有足够的供点容量,最好能与电力系统紧密联系,在全厂停电的情况下仍能从系统取得厂用电源。启动电源一般是指电厂机组首次启动或工作电源完全消失的情况下，为了保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。在正常工作情况下，这些辅助设备由工作电源供电，只有当工作电源消失后才自动切换到启动电源供电，因此，启动电源实质上在兼作备用电源，称作启动/备用电源。备用电源的备用方式有明备用和暗备用两种方式.本设计中采用明备用方式。火电厂采用明备用方式时，高、低压备用电源（变压器)的数量与发电厂装机台数、单机容量、主接线形式和控制方式等因素有关,一般的配置原则如表2-

44、5所示.按照配置原则,本设计应配置一台启动/备用变压器。表21 发电厂备用厂用变压器台数配置原则电厂类型高压厂用备用电源（变压器）低压厂用备用电源（变压器）一般电厂台及以下设1台7台及以下设台6台及以上设台8台及以上设2台单元控制的10MW25MW4台及以下设台台及以下设台5台及以上设2台8台及以上设2台2MW每2台机组设台每2台机组设1台30MW每台机组设1台2.厂用电接线(1）对厂用电接线的基本要求对厂用电接线的基本要求是运行安全、可靠,保证连续供电,运行、检修、操作和发展要方便灵活,技术先进、设备新颖,并且经济合理。（2）厂用电的电压等级确定火力发电厂采用3KV、6KV和10K作为高压厂

45、用电压；采用380/220V作为低压厂用电压.在满足技术要求的前提下，优先采用较低的电压，以获得较高的经济效益；大容量的电动机采用较低电压时往往并不经济。为了简化厂用电接线，且是运行维护方便,厂用电电压等级不宜过多。高压厂用电压等级根据电厂类型、发电机组额定容量和额定电压等因素分析比较后确定。火力发电厂的厂用电供电电压等级一般情况如下：1)低压厂用电采用380/220V电压级。2） 高压厂用电压为:发电机组容量在60MW及以下，发电机电压为10。KV时，可采用3KV；发电机组容量在6M及以上,发电机电压为6。3KV时,可采用6V；发电机组容量在100M3M时,宜采用;发电机组容量在600MW及

46、以上时，经技术经济比较，可采用KV一级，也可采用3KV和10V两级电压。根据以上的配置原则，我们采用一个高压启动/备用电源，厂用电高压采用6KV电压。启动/备用变压器和厂用电母线的连接为了节省电缆和因为电缆试验、检修时而失去备用的范围，采用部分放射和部分串联的方式，如图-5所示.启动备用电源的二次侧引出两个分支,每个分支作为一台机组备用电源。在备用电源的总出口装设隔离开关,以便电源故障或检修时,各母线段可以相互备用. 图2- 备用电源与厂用母线段的连接方式2。4.5 发电机和变压器的中性点接地方式电力系统的中性点接地方式有中性点直接接地（或称为大电流接地系统）和中性点不接地方式（或称为小电流接

47、地系统)或经消弧线圈以及高阻接地方式。根据我国电力系统的实际情况，1KV及以上电力系统为降低绝缘水平和消费而采用中性点直接接地方式，而6KV及以下电力系统采用中性点不接地方式或经消弧线圈以及高阻接地方式。所以,电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器按照20KV系统要求，采用直接接地方式。考虑到机组检修和系统对主变压器中性点接地切换操作的需要，在主变压器的中性点上设有隔离开关。为了防止变压器中性点不接地时中性点侧的绕组可能产生过电压,因此在20V侧中性点隔离开关前装有避雷器和放电间隙，如图16所示.图21 主变中性点设备示意图发电机中性点接地为小电流接地方式.因为发电机定

48、子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机自身和主变压器及与其连接的厂用分支的对地电容电流，当接地电容电流超过允许值时，将烧坏定子铁心,进而可能损坏定子绕组绝缘，导致匝间或相间短路，故发电机的中性点采用经消弧线圈的接地方式,以保护发电机免遭损坏。2.4 发电机组主接线中的设备配置1。隔离开关的配置(1）600MW发电机出口装设隔离开关,没有断路器；双绕组变压器的高压侧装有断路器和隔离开关；（2）接在主变压器中性点上的避雷器没有装设隔离开关；（3)接在发电机有引出线上的避雷器和电压互感器合用一组隔离开关;（4)断路器的两侧均装有隔离开关,以便在断路器检修时隔离电源；（5）在变压器的中性点

49、设有隔离开关，变压器中性点通过隔离开关接地。2。接地开关的配置（1）为保证电器和母线的检修安全，220母线装有一组接地开关.母线的接地开关装设在母线电压互感器的隔离开关上；(2)2V配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧均配置接地开关。双母线接线中，两组母线隔离开关的断路器共用一组接地开关；（3）主变压器进线隔离开关的主变压器侧装设一组接地开关。3.电压互感器的配置电压互感器的配置和数量与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求.电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点两侧都能够提取到电压。（1)6至20V电压等级的每组主母线的三相上装有电

50、压互感器；（)出线侧的一组上装有电压互感器,用来监视和检测线路侧有无电压；（3)发电机出口装有三组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要；4。电流互感器的配置电流互感器的配置与断路器有关，凡装有断路器的地点均装有电流互感器。有些没有设置断路器的地方也装有电流互感器，例如，发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口均装有电流互感器,供测量、保护和控制装置需要。对于直接接地系统，一般按三相配置电流互感器；对于非直接接地系统，按两相也有按三相配置电流互感器。5。避雷器的配置(1）配电装置的每组母线上，均装有一组避雷器；(）直接接地系统,变压器中性点均装有一组避雷器；(3）发电机-变压器单元

51、接线的发电机引出线上装有一组避雷器；（4）220V每组母线上均装有一组避雷器。6.阻波器和耦合电容器的配置在回20V出线均装有阻波器和耦合电容器,以满足系统通信对载波通信的要求。2。运行方式分析在选择保护方式及对其进行整定运行时，都必须考虑系统运行方式变化带来的影响。所选用的保护方式应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求。对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式下也一定能保证选择性；灵敏度的校验应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下,灵敏度符合要求，在其他运行方式下,灵敏度也一定能

52、满足要求。对某些保护（例如电流电压连锁速断保护和电流速断保护)，在整定计算时,还要按正常运行方式来决定动作值或计算灵敏度.() 最大运行方式根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行（或大部分投入运行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。（2） 最小运行方式根据系统最小负荷,投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式。对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式。(3） 正常运行方式根据系统正常负荷的需要,投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长.对

53、更复杂的系统，最大、最小运行方式的判断是比较困难的,有时需要经过多次计算才能确定。对于某些特殊运行方式,运行时间很短,对保证保护的选择性或灵敏性有困难时,且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑。（4）单电源环网的运行方式根据任务书的给定的条件，本次设计的最大运行方式是两台发电机（容量为2600MW)同时投入运行，根据短路点的位置选择短路电流的路径，可得到流过断路器的最大电流.最小运行方式是两台发电机中的一台投入运行（容量为0MW）。3 保护配置说明电力系统因不断发展而变得越来越庞大和复杂，它在允许中不可避免地会发生各种故障和出现不正常的运行状.其中,对电力系统和用户影响最大的

54、是各种类型的短路，这些短路将造成严重的后果。系统中的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统事故，不仅使系统的正常工作遭到破坏,甚至可能造成电气设备损坏和人身伤亡。电力系统中保护的合理配置是保护能否圆满完成它所担负任务的一个十分重要的因素。对于电力系统中的电力设备和线路，应装设反应各种短路故障和异常运行的保护装置;反应电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增加辅助；各个相邻元件的保护范围不需要有重叠区；对于电力设备和线路的异常运行状态（如过负荷）应有反应异常运行的异常运行保护。主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护

55、是在主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。在主保护拒动时用以切除故障的保护称为近后备保护，而在断路器拒动时用以切除故障的保护则称为远后备保护.辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能不足或在主、后备保护退出运行时增设的简单保护。3.1大型发电机变压器组单元接线继电保护配置3。.一般配置要求根据上述大型发电机组的特点及其对保护的要求，在设计大机组继电保护的总体配制时,应该比较强调最大限度地保证机组安全，强调最大限度地缩小故障破坏范围，强调避免不必要的突然停机;强调某些异常工况的自动处理。也即是说，要求有完善的总体配制。大机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。短路保护是用以反应被保护区域

56、内发生的各种类型的短路故障，这些故障将造成机组的直接破坏,这类保护很重要.为防止保护拒动或断路器拒动，设主保护和后备保护。异常运行保护用以反应各种可能给机组造成危害的异常工况,这些工况不能很快的造成机组的直接破坏。这类保护一般都是各装一套专用继电器，不设后备保护.3.1。2双重快速保护设置为了满足电力系统稳定方面的需要，对于大机组故障要求快速切除。如在升压变压器高压侧发生短路故障时，通常要求切除故障的时间不大于1s,扣除断路器跳闸时间和中间继电器的动作时间,要求保护的动作时间不大于0.030。05s。从机组发热方面考虑,为了不损坏发电机,当机端发生两相短路时，要求在十分之几秒内切除故障。因此,

57、为了确保正确快速切除故障，要求对发电机变压器组设置双重快速保护.目前较普遍采用的方案如下装设发电机差动保护，升压变压器差动保护和发电机变压器组差动保护,构成双重快速保护，保护区只伸至高压母线侧电流互感器.为消除变压器高压侧电流互感器与断路器之间的死区和作为母线保护的后备，在升压变压器高压侧装设一套全阻抗保护。动作阻抗按母线短路时保证能可靠动作整定，以延时躲过振荡，一般都做延时可取.5s.装设发电机差动保护和发电机变压器差动保护,再在发电机中性点侧装设一套复合电流速断保护,对发电机、发电机到变压器的引线及变压器的一部分装设双重快速保护。复合电流速断保护按发电机端两相短路时保证机组安全整定。在变压

58、器高压侧装设一套全阻抗保护作为变压器高压绕组的一部分和变压器高压引线及高压母线的后备保护，其动作阻抗按母线短路时能保证可靠动作整定，其要求灵敏系数Km=.25的整定条件，以延时躲过振荡,同时其延时应根据高压侧母线短路时为确保机组安全所决定的时间整定，一般取t=01s.3。 60MW机组发变组保护配置分析随着电力系统的发展，大容量机组不断增多。作为电力系统最重要组成部分之一的大型发电机组不但结构复杂，而且价格昂贵,一旦故障,检修期长，造成的经济损失也是巨大的。发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路;定子绕组一相间的匝间短路；定子绕组单相接地;转子绕组一点或两点接地等。发电机的异常运行状态有：由

59、于转子绕组短线、励磁回路故障或灭磁开关勿动等原因，造成的转子失磁；由于外部短路、非同期合闸以及系统振荡等原因引起的过电流；由于负荷超过发电机额定值或负序电流超过发电机长期允许值所造成的对称或不对称过负荷；发电机突然甩开负荷引起过电压,特别是水轮发电机，因其调速系统惯性大和中间再热式大型汽轮发电机功频调节器的调节过程比较迟缓,在突然甩负荷时，转速急剧上升从而引起过电压;当汽轮发电机主气门突然关闭而发电机断路器未断开时,发电机变为从系统吸收有功而过渡到同步电动机运行状态，这对发电机并无危害，但对汽轮机叶片特别是尾叶有危害！发电机失步时,发电机与系统发生振荡，当振荡中心落在发电机一变压组内时,高、低

60、压母线电压将大幅度波动，严重威胁厂用点的安全当系统频率降低到汽轮机叶片的自振频率时，将导致叶片共振,使叶片疲劳甚至出现断裂。3。2。1保护装置的配置方案。1.1 短路保护配置 （) 发电机差动保护，动作于全停； （2） 主变差动保护,动作于全停； （3）高厂变差动保护,动作于全停； （) 发变组差动保护，动作于全停； (5)阻抗保护,1动作于母线解列,t动作于解列灭磁； （) 主变重瓦斯，动作于全停; (7） 高厂变重瓦斯，动作于全停； （8） 励磁机差动保护，动作于全停； （9） 主变高压侧零序保护,两段4个时限，t和3动作于母线解列，t和4动作于解列灭磁; （0） 高厂变复合电压过流保护，动作于解列灭磁； （1) 发电机匝间保护，动作于全停。3.2.1. 接地保护配置 (1) 发电机定子接地保护,动作于解列灭磁或程序跳闸; (2） 转子一点接地保护,动作于信号； （3) 转子两点接地保护,动作于全停；(4) 变压器的零序接地