xx水库工程保护整定计算书

'XX水库保护整定计算书-21- 绪论一、元件整定技术参数1、1，2号发电机：型号：SFWJ3000-10/SN＝3750kVAUN＝6.3kVIN＝343.7ACOSф＝0.8（滞后）Xd＝1.12069Xd’＝0.23675Xd’’＝0.180112、主变压器：型号：S9-8000/35SN＝8000kVAUN＝38.5±2X2.5%/6.3kVIN=132AUK（%）＝7.52连接组别：Yd113、厂用变压器：型号：SC160/6.3SN＝160kVAUN＝6.3±2X2.5%/0.4kVIN＝14.7AUK（%）＝4.33连接组别：Dyn114、励磁变压器：SN＝100kVAUN＝6.3/0.18KvIN＝9.16AUK（%）＝4.02连接组别：Y/d115、生活变压器：SN＝160kVAUN＝6.3/0.4kVIN＝14.7AUK（%）＝4.08-21- XX水库整定计算电路图-21- 一、元件整定技术参数计算1、基准值选择：基准容量：SB=100MVA基准电压选平均电压，各电压等级基准值如下：电压等级6kV10kV35kV基准电压UB（KV）6.3kV10.5kV37kV基准电流IB(A)9164A5500A1560A基准电抗XB(Ω)0.4Ω1.1Ω13.7Ω2、参数标么值计算（1）1,2号发电机（2）主变压器（3）励磁变压器(与发电机配套)（4）厂用变压器（5）35kV系统等值到水库（SB=100MVA）最大运行方式正序阻抗：最小运行方式正序阻抗：（6）6kV出线（7）生活变压器二、等值网络图-21- XX水库整定计算等值网路图-21- 第一章发电机保护第一节纵差保护发电机纵差保护采用具有比率制动特性的微机差动保护，在区外故障短路电流较大时具有较大的制动量，动作量相对很小，而在正常运行或外部故障短路电流较小时，制动量也较小，是发电机内部相间短路故障的主保护。该差动保护制动特性如下：Icd动作区KIcdqd0IgdIf图中：If：机端电流Icd：差动电流Igd：最小制动电流Icdqd：差动保护门槛定值（最小差动动作电流）K：比率差动制动系数制动特性的整定：1、最小差动动作电流整定:IN：发电机额定电流，为343.7AnL：CT变比，为600/5=1202、最小制动电流整定:IN:额定电流，为343.7AnL:流变变比，为600/5=1203、比率差动系数的整定:K=0.5~0.8现取K=0.64、CT断线信号整定:当单侧负序电流大于0.1A时认为CT断线，所以Idx＝0.1A-21- 1、灵敏度校验:按上述原则整定的比率制动特性差动保护在发生机端两相金属性短路时,差动保护的灵敏系数一定满足Ksen>2.0的要求.第二节复合电压过电流保护带电流记忆功能的复合电压过电流保护为发电机、变压器或相邻元件的后备保护。1、复压过流保护电流整定值:Kre：可靠系数，取1.4；Kf：返回系数，在0.85～0.9之间，取0.85IN：发电机额定电流nL：CT变比，为1202、负序电压元件：按照躲过正常运行时最大负序不平衡电压整定PT变比UN:发电机额定电压nY:PT变比，为6/0.1=603、低电压元件：按以下两条原则整定：a）发电机自起动时不误动b）发电机失磁时不误动4、时间整定：时限比线路后备保护时限高一个△t，故有：Tset＝tL（系统提供）＋0.5＝4.5+0.5=5s5、出口方式：跳发电机开关，停机，灭磁。-21- A、电压元件：由于在发电机出口短路，低电压元件肯定动作，而且具有很高的灵敏度。2）作为远后备保护时，按照主变高压侧两相金属性短路的最小电流来校验A、电流元件：Idmin为主变高压侧金属性两相短路时，流过保护的最小短路电流。换算成二次有名值为：B、电压元件：Udmax为相邻元件保护区末端金属性三相短路时，保护安装处的最大二次相间电压。第三节失磁保护失磁保护用于保护失励或低励引起的发电机异常，发电机失磁后，将过渡到异步运行，转子出现转差，定子电流增大，电压下降，有功功率下降，反相无功功率增加从系统中吸收无功增加，引起系统电压下降。失磁后，发电机机端测量阻抗发生变化。可采用失磁阻抗作为主判据，当发电机失磁后的异步运行阶段，机端阻抗的变化见下图：注意，所有电压采集量为相电压。-21- 当满足下式时失磁阻抗继电器动作。动作条件：其中Z为机端测量阻抗值。1、低电压起动定值：Kk:可靠系数，取0.85UN:发电机额定电压，为6.3kVnY:PT变比为6/0.1=602、按异步边界整定：换算成二次有名值：，换算成二次有名值：-21- K：可靠系数，取1.2UN：发电机额定电压，为6.3kVIN：发电机额定电流，为343.7AnL：CT变比，为600/5=120nY：PT变比，为6/0.1=601、低电压闭锁：主要为了防止PT断线机端发生短路时误动作，采用负序电压和低电压闭锁判据并以延时来躲过振荡。低电压整定值：一次值：换算成二次值：取49V2、负序电压定值：3、时间整定动作延时t＝0.5S4、出口方式：跳闸，告警。第四节励磁变过电流保护1、动作电流：按躲过励磁变的额定电流整定：Kk：可靠系数，取1.2Kfh：返回系数，取0.85IN：励磁变额定电流，为9.16AnL：电流互感器变比，为100/5=20K"：强励倍数，取22、时间整定Tset＝1s3、出口方式：跳闸、停机、灭磁4、灵敏度校验：-21- 励磁变过电流保护的灵敏度是按变压器在最小运行方式下，励磁变变压器低压侧引出线上发生两相金属性短路来校验：能可靠动作，满足要求第五节定子过电压保护对于水轮发电机，由于调速系统动作迟缓，在甩负荷后，转速上升容易出现不允许的过电压，因此都规定装设过电压保护。一般根据水轮机的绝缘状况，动作电压取1.5倍额定电压，经过0.5s解列灭磁。1、动作电压：一次值：换算成二次值为：2、时间整定：Tset＝0.5s3、出口方式：跳闸，停机，灭磁。第六节定子过负荷保护定子绕组非直接冷却的发电机，应装设定时限过负荷保护，保护装置接一相电流，带时限动作于信号。动作电流按在发电机长期允许的负荷电流下都能可靠返回的条件整定。1、动作电流：Kk：可靠系数，取1.05Kfh：返回系数，取0.85IN：发电机额定电流，为343.7AnL：CT变比，为600/5＝1202、时间整定：-21- Tset＝9s1、出口方式：报警第七节定子接地保护定子绕组的单相接地（定子绕组与铁芯间的绝缘破坏）是发电机最常见的一种故障，基于基波零序电压方式的定子接地保护可完成除中性点5%区域以外的95％定子绕组的接地保护。1、动作电压：2、时间整定：3、出口方式：报警4、灵敏度校验：选用发电机出口发生单相接地时的零序电压来校验：满足要求。第八节转子接地保护1、转子一点接地：装置转子接地保护采用的是乒乓（切换）采样原理，其前提条件是切换采样时励磁电压保持恒定。一点接地保护定值清单如下：告警电阻定值：告警动作时间：跳闸电阻定值：跳闸动作时间：-21- 第二章主变压器保护第一节差动保护1、装置二次CT接线方式：主变一二次侧接线方式为：,接线方式应设为“OFF”2、不平衡系数计算：CT接线系数以一次侧的接线方式为准，对一次侧全Y接线不需要进行二次接线转换或者软件相位转换，接线系数均为1。主变各侧保护CT变比配备的差异形成的不平衡电流的补偿方式采用不平衡系数调节，不平衡系数以I侧为准，I不平衡系数固化为“1”。各侧不平衡系数的计算：a)主变I侧为1（已固化）安装时以35kV侧为I侧。b)II侧不平衡系数＝c)III侧不平衡系数＝0.47d)IV侧不平衡系数＝0.47其中分别为主变侧额定电压分别为主变侧CT变比分别为主变侧CT接线系数CT接线以一次侧的接线方式为准，一次侧为Y接线，则接线系数为，接线则为1。对一次全Y接线不需要进行二次接线转换或软件相位转换，接线系数均为1。3、最小差动动作电流整定：变压器差动保护是采用二次谐波原理比率制动式差动保护，是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障，制动特性如下图：IcdIsd速断动作区K＝0.5比率差动动作区IcdqdIgdIzdIsd为速断电流定值-21- Icd为差动电流Icdqd为差动保护门槛定值Izd为制动电流K为比率制动特性斜率，取0.5最小动作电流应大于变压器额定电流下的不平衡电流来整定：其中：Kk：可靠系数，取0.4IN：变压器额定电流，nL：CT变比，为400/5=80,取0.7A4、最小差动制动电流整定：KK:可靠系数，取0.9IN:变压器额定电流，为132AnL:流变变比，为400/5=80，取1.5A5、制动系数：制动系数K取0.56、差动速断整定：差动速断是差动保护中的一个辅助保护，当内部故障电流很大时，防止由于流变饱和引起差动保护延迟动作，整定值应按躲过励磁涌流或外部短路最大不平衡电流来整定。KK：可靠系数，取6IN：变压器额定电流，为132ANL：CT变比，为400/5=80，取10A7、二次谐波制动系数：取0.128、差流告警电流整定值：0.4倍的门槛电流，为0.4X0.7=0.28A,取0.3A9、时间整定：0S10、灵敏度校验：差动保护的灵敏度是按变压器在最小运行方式下，变压器低压侧引出线上发生两相金属性短路来校验(一台机运行)：-21- 能可靠动作满足要求第二节过负荷保护1、动作电流：过负荷保护的动作电流按躲过额定电流整定：Kk：可靠系数，取1.05Kdo：返回系数，取0.9IN：保护安装侧的额定电流或允许电流，为132AnL：主变高压侧CT变比，为400/5=80，取2A2、动作时间：过负荷保护整定时间和过电流保护时间相配合，取Tset＝5S3、出口方式：报警第三节方向过电流保护复合电压起动的方向过电流保护作为主变压器和相邻元件的后备保护，对变压器低压侧母线的相间短路应具备必要的灵敏度。1、动作电流：动作电流按躲过变压器额定电流整定：IN：变压器额定电流，为132AnL:CT变比，为400/5=802、负序电压：负序动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定：UN：额定相间电压，为35kVnY：PT变比，为35/0.1=3503、低电压：当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时：-21- 1、时间整定：动作延时t＝0.5S2、出口方式：跳变压器各侧开关，停机，灭磁。第四节35kV单相接地保护110kV一下中性点不直接接地的电力网中，如变压器的中性点不直接接地运行，对外部单相接地故障引起的过电压，应装设零序过电压保护，保护可装于该侧电压互感器的开口三角侧或中性点侧电压互感器（消弧线圈）上，保护带时限动作于信号。1、动作电压：零序过电压保护动作电压可按躲过正常运行时最大不平衡电压和躲过电压互感器一相熔断器熔断后的不平衡电压为条件整定，一般取：U0.set＝（15～35）V取U0.set＝20V2、动作时间：保护动作时限于相邻中性点直接接地电网变压器零序保护第二段第二时限相配合。Tset＝t4+Δt＝4.5＋0.5＝5s式中：t4为变压器中性点直接接地零序保护后备段第二时限。3、出口方式：报警4、灵敏度校验：当35kV单元母线发生单相接地时，开口三角形输出的零序电压为：，满足要求第五节6.3kV单相接地保护110kV一下中性点不直接接地的电力网中，如变压器的中性点不直接接地运行，对外部单相接地故障引起的过电压，应装设零序过电压保护，保护可装于该侧电压互感器的开口三角侧或中性点侧电压互感器（消弧线圈）上，保护带时限动作于信号。1、动作电压：零序过电压保护动作电压可按躲过正常运行时最大不平衡电压和躲过电压互感器一相熔断器熔断后的不平衡电压为条件整定，一般取：U0.set＝（15～35）V取U0.set＝20V2、动作时间：Tset＝5S3、出口方式：报警4、灵敏度校验：当6.3kV单元母线发生单相接地时，开口三角形输出的零序电压为：-21- ，满足要求第六节重瓦斯保护现场根据厂家资料整定。.出口方式：跳主变侧各侧开关第七节轻瓦斯保护现场根据厂家资料整定。.1、出口方式：发信号告警第八节温度保护一、温度过高：现场根据厂家资料整定。出口方式：跳主变各侧开关二、温度升高：现场根据厂家资料整定。出口方式：发信号-21- 第三章厂用变压器保护第一节电流速断保护1、动作电流：1）按躲过厂用变压器低压侧母线发生三相短路最大短路电流来整定Kk：可靠系数，取1.3Idz(3)max：低压母线三相短路的最大短路电流nL：CT变比，为600/5=120Idz(3)max=1/28×9164=328A一次侧电流：Idz·Ⅰ=1.3×328=426A换算成二次侧：Isd=426/120=3.55A2）按躲过变压器励磁涌流，动作电流取IN为厂用变压器额定电流为14.7AnL为CT变比，为600/5＝120，取0.5A整定值取两者中的最大值，所以Isd＝3.55A2、时间整定：t＝0S3、出口方式:跳厂用变各侧断路器4、灵敏度校验：选用保护安装处发生两相金属性短路的最小短路电流来校验：Id(2)=0.866×1/6.3133×9164=1257A转换成二次值为：1257/120=10.48A-21- 第二节过电流保护1、保护动作电流：保护动作电流应躲过接于厂用变压器或分支线上需要自起动的电动机的最大起动电流之和。KK：可靠系数，取1.2Kzq：电动机自启动系数,取3.5Kfh：返回系数,取0.9IN：厂变额定电流，为14.7AnL：电流互感器变比，为600/5=120，取0.6A2、动作时间：低压厂用变压器的保护时限大一个时限级，一般取0.5s～1.2s现取0.5s3、出口方式：跳高压侧短路器和低压侧母线分段4、灵敏度校验：式中，Id.min为最小运行方式下，厂用变压器低压侧母线上两相短路时，流过继电器的最小短路电流，一般取稳态短路电流值。Id.min=0.866×1/31.8654×9164=238A转换成二次值为：238/120=1.98A第三节零序电流保护1、动作电流：按躲过正常运行时变压器中性线上流过最大不平衡电流计算，此电流一般不超过低压侧线圈额定电流的25%：Kk：可靠系数，取1.3IN：厂用变压器低压侧额定电流，为231AnL：CT变比，为100/5＝20-21- 1、动作时间：t1＝0.5st2＝t1＋Δt＝0.5＋0.5＝1s2、出口方式：t1时限跳0.4kV分段开关t2时限跳厂用变压器电源开关3、灵敏度校验：选用厂变低压侧发生单相接地流过厂变中性点的短路电流来校验：设:XU0*=1则:XU0=1U2/S=4002/(160×1000)=1(Ω)X4=X4*·UB2/SB=27.0625×0.42/100=0.0433(Ω)3I0=UY/(XU0+X4×2)=220/(1+0.0433×2)=202.5(A)Ksen=202.5/(3.75×20)=2.7>2满足要求第四节过负荷保护1、动作电流：按厂用变压器额定电流来整定：Kk:可靠系数，取1.05Kfh:返回系数,取0.9IN:厂变额定电流，为14.7AnL:电流互感器变比，为600/5=1202、动作时间：t＝5s3、出口方式：发信号第五节温度保护现场根据厂家资料整定。出口方式：发信号-21- 第四章6.3kV线路保护第一节电流速断保护1、动作电流：按躲过负荷侧母线发生三相金属性短路的最大短路电流整定：Kk:可靠系数，取1.3Idz(3)max:负荷侧母线三相最大短路电流nL:电流互感器变比，为600/5=1202、动作时间：t＝0s3、出口方式：瞬时跳开6.3kV线路电源侧开关第二节过电流保护1、动作电流按躲过线路上最大工作电流计算：Kk:可靠系数，取1.2Kfh:返回系数,取0.9IN:生活变额定电流，为14.7AnL:CT变比，为600/5=1202、动作时间躲过生活变压器高压侧熔断器熔断时间t＝1s3、出口方式延时跳6.3kV线路电源侧4、灵敏度校验：选用生活变压器低压侧发生两相金属性短路的最小短路电流来校验：（注：应用备用电源供电方式来校）-21- Id(2)=0.866×1/（6.3133+0.581+25.5）×9164=245A第三节过负荷保护按照生活变压器额定电流来整定：1、动作电流：KK：可靠系数，取1.05Kfh：返回系数,取0.9IN：坝区变额定电流，为14.7AnL：电流互感器变比，为600/5=1202、时间整定：t=5S3、出口方式：发信号-21-'