無錫友聯(lián)熱電發(fā)變組保護整定原理與計算

無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

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無錫友聯(lián)熱電發(fā)變組保護整定原理與計算

無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析發(fā)變組保護配置原理，配置原則、實例整定計算和經(jīng)驗取值校正的分析研究。

【關(guān)鍵詞】發(fā)變組；保護原理；整定原則；整定計算

1　前言

無錫友聯(lián)熱電一期機組配置2臺南汽QF-18-2型18MW抽凝機組，2臺S10-20000/110油浸自冷變壓器，發(fā)變組設(shè)備是電力系統(tǒng)中最貴重的電氣設(shè)備，而發(fā)變組保護整定計算作為安全生產(chǎn)體系中最重要的環(huán)節(jié)，它對保障供電可靠性及電能質(zhì)量具有重要的意義。

2　主設(shè)備參數(shù)

1#/2#發(fā)電機額定功率PN=18MW，容量SN=22.5MVA，發(fā)電機超瞬變電抗百分?jǐn)?shù)，IN=2062A，TA：2500/5A； 1#/2#主變?nèi)萘?0MVA，Ynd-11,121±2×2.5%/6.3kV，變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，uk=10.53%；1#/2#電抗器：型號：XKSCKL-6－600－5，電抗百分?jǐn)?shù)XL＝5%。

3　正（負）序阻抗標(biāo)幺圖

3.1主設(shè)備等效阻抗計算[1]

1#/2#發(fā)電機阻抗標(biāo)幺值：

1#/2#主變阻抗標(biāo)幺值：

1#電抗器阻抗標(biāo)幺值：

3.2標(biāo)幺阻抗等效電路圖如下所示3.3 各點等效阻抗標(biāo)幺值

（1）110kV母線等效正序電抗為（0.581+05265） //(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)= 0.102。

（2）機組最大運行方式為 1#、2#發(fā)電機同時運行，最小方式為1#機，2#機備用，則至6.3kV母線的綜合阻抗分別為（(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)+0.5265）//0.581=0.304；(0.05455+0.0668)+0.5265=0.648。

4　三相短路計算

按供電網(wǎng)絡(luò)為無限大容量，短路電流周期分量不發(fā)生衰減計算三相短路電流，則2臺機組同時運行和同時停役對應(yīng)的最大與最小運行方式，電抗器入口三相短路電流為：

電抗器出口三相短路電流為：

5　發(fā)變組保護配置

友聯(lián)熱電一期機組保護裝置采用國電南自DGT 801A數(shù)字發(fā)變組保護裝置，根據(jù)GB1485-1993 《繼電保護和安全自動裝置的設(shè)計技術(shù)規(guī)范》和《25項反措》的要求，目前裝設(shè)以下保護配置：

5.1發(fā)電機主要保護配置

1）發(fā)電機定子短路主保護配置：發(fā)電機縱差動保護。

2）發(fā)電機定子短路后備保護：復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護。

3）發(fā)電機異常運行保護：定子過負荷保護、過電壓保護、過激磁保護、程跳逆功率保護。

4）發(fā)電機定子單相接地保護：定子單相接地保護。

5）發(fā)電機勵磁回路接地保護：轉(zhuǎn)子一點、二點接地保護。

5.2主變主要保護配置

1）主變主保護：差動保護。

2）主變異常運行及后備保護：復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護、過負荷信號、主變中心點零序過電流保護、主變中心點間隙零序保護。

5.3電抗器保護

電抗器差動保護、過電流保護。

6　發(fā)變組保護配置原理及實例計算

（1）南自DGT 801A裝置發(fā)電機縱差保護利用比率制動原理來保護發(fā)電機定子繞組相間短路，當(dāng)發(fā)電機正常運行時，差動保護兩側(cè)TA的變比誤差和裝置通道誤差，產(chǎn)生的不平衡電流很小，流入保護裝置差流約為零，當(dāng)保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，實現(xiàn)嚴(yán)重故障快速出口，瞬時使斷路器QF跳閘，并發(fā)出報警信號；

1）動作方程如下：

Id＞Iq、Iz＜Ig；Id＞Kz(Iz-Ig)+Iq；Id＞Is、Id＜Is。

2）動作特性如下：

3）發(fā)電機縱差動保護按躲過正常最大負荷時不平衡電流計算，[2]Iq=Kk*Ibq=1.5×(0.06)×4.12=0.37A其中可靠系數(shù)取1.5，TA同型系數(shù)和誤差取0.06，根據(jù)經(jīng)驗公式Iq=0.45× Ign=0.45×4.12=1.85A，取2A。其中發(fā)電機二次額定電流：

4）制動系數(shù)：比率制動式差動保護防止外部短路誤動作的方法，不是依靠增大動作電流，而是借助于當(dāng)制動電流增大時，動作電流相應(yīng)的增大，亦通過制動系數(shù)來保住，計算如下：最大動作電流按躲過區(qū)外短路時的最大不平衡電流計算，最小制動電流取0.8 Ign，區(qū)外最大短路電流：

動作最大不平衡電流：

Iunb.max=(KrapeKstΔfi) Ik.max／nTA=(2×1×0.1)× 15861/500=0.2×31.7=6.34A

最大動作電流：Iact.max=Krel×Iunb.max=1.5×6.34=9.5A

于是制動系數(shù)：

經(jīng)驗校正取KS＝0.45。

（2）復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護：防止發(fā)電機外部故障的過電流保護，對于相鄰元件發(fā)生短路時需要在后備保護范圍內(nèi)，但由于外部短路引起的過電流和不正常運行出現(xiàn)的過負荷電流，數(shù)值上相差不大，過電流保護作用于動作，過負荷保護作用于信號，因此，為了能夠很好地區(qū)分是正常過負荷還是事故過流，需要加裝低電壓元件進行判別。[3]

其中：

2）電壓元件：負序電壓元件。

Uact2=(0.06～0.12)Un=(0.06～0.12)×100=6～12V，取8V（線電壓），正序電壓元件（相間單相電壓繼電器）Uact2= （0.6～0.7）100=60～70V取60V。

3）動作時間：按與相鄰的主變復(fù)壓過流保護時限相同，和線路末段距離保護III段2.5秒配合，本是設(shè)備整定為2.9s。

7　整定計算應(yīng)注意幾個問題

大型發(fā)變組保護整定計算本身并無十分復(fù)雜，然而單憑一般知識和套用公式，得到合理和準(zhǔn)確的保護定值是不現(xiàn)實的，繼電保護是正確計算和合理選擇的結(jié)果，因而必須做到：

（1）熟知電氣設(shè)備的參數(shù)、性能、結(jié)構(gòu)；

（2）熟練掌握電氣設(shè)備的短路電流計算和和故障分析

（3）熟知保護裝置的點做原理、動作判據(jù)及其功能；

（4）熟知一次系統(tǒng)圖和運行方式；

（5）不斷總結(jié)典型事故案列，合理計算、選擇。

8　結(jié)論

無錫友聯(lián)熱電一期機組自投運以來，運行方式和整定計算配合合理，繼電保護裝置未有任何不正確的拒動和誤動，作為第一道防線，很好的保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]方大千,方立,方成.繼電保護實用技術(shù)手冊[M].北京:金盾出版社,2012.

[2]高春如.大型發(fā)變組保護整定計算與運行技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2010.

[3]范紹彭.電氣運行[M].北京:中國電力出版社,2005.

[4]DGT 801A發(fā)變組保護裝置技術(shù)說明書.南京.2003.

曹玉華（1981—），男，江蘇無錫人，大學(xué)本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡介：