电厂保护定值整定计算书.docx
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电厂保护定值整定计算书
电厂保护定值整定计算书
甘肃大唐白龙江发电有限公司苗家坝水电站
发电机、变压器继电保护装置
整定计算报告
二○一二年十月
第一章编制依据1
1.1编制原则1
1.2编制说明1
第二章系统概况及相关参数计算3
2.1系统接入简介3
2.2系统运行方式及归算阻抗3
2.3发电机、变压器主要参数6
第三章保护配置及出口方式12
3.1保护跳闸出口方式12
3.2保护配置13
第四章发电机、励磁变保护定值整定计算16
4.1发电机比率差动保护16
4.2发电机单元件横差保护16
4.3发电机复合电压过流保护17
4.4发电机定子接地保护18
4.5发电机转子接地保护18
4.6发电机定子对称过负荷19
4.7发电机定子负序过负荷19
4.8发电机过电压保护20
4.9发电机低频累加保护21
4.10发电机低励失磁保护21
4.11励磁变电流速断保护25
4.12励磁变过流保护25
第五章变压器、厂高变保护定值整定计算27
5.1主变差动保护27
5.2变压器过激磁保护29
5.3主变高压侧电抗器零序过流保护29
5.4变压器高压侧零序过流保护30
5.5主变高压侧复压方向过流保护32
5.6主变高压侧过负荷、启动风冷保护34
5.7主变重瓦斯保护34
5.8厂高变速断过流保护34
5.9厂高变过流、过负荷保护35
5.10厂高变重瓦斯保护36
苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告
2012
年10月
第一章编制依据
1.1编制原则
1.1.1本报告主要依据西北勘探设计研究院设计的发电机、变压器、高
压厂用变、励磁变保护接线、原理图,北京四方有限公司提供的发电机、变压器保护装置说明书,发电机、变压器生产厂家的产品说明书、试验报告,以及其他相关装置的说明书等资料,并且结合甘肃电网及本厂的实际情况确定的的运行方式、开机方式、最大潮流、稳定控制、运行要求等进行编制。
1.1.2本报告依据下列规程、导则编制
《继电保护和安全自动装置技术规程》(DL400-91)
《继电保护及安全自动装置运行管理规程》
《微机继电保护装置运行管理规程》(DL/T587-1996)
《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》(DL/T684-1999)
《220~500kV电力系统故障动态记录技术准则》(DL/T553-94)
《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》
《“国家电网公司十八项重大反事故措施”继电保护专业重点实施要求》
1.2编制说明
1.2.1本报告仅适用于苗家坝水电站发电机、变压器、高压厂用变、励
1
苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告
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磁变保护装置的继电保护整定值的计算。
1.2.2本次报告针对苗家坝水电站发电机、变压器、高压厂用变、励磁
变装置初次投运时的整定计算,并对装置存在的问题及投退注意事项作
了说明,现场应严格遵照执行,伴随电网运行方式的变化或局部电网改
造都将有可能引起有关继电保护装置定值的变化,因此电网发生变化以
后必须及时对保护定值进行校核,现场实际运行中应以最新批准执行的
继电保护整定值通知单为准。
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苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告
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第二章系统概况及相关参数计算
2.1系统接入简介
苗家坝水电厂工程,新投三台90MW机组,通过三台升压变,经330kV苗临线与系统相连。
2.2系统运行方式及归算阻抗
一次主接线图如下所示:
3
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阻抗图如下:
(阻抗值均为100MVA下的标幺值)
正序阻抗图
系统归算到苗大方式:
0.04
家坝330kv母线小方式:
0.13379
正序阻抗
330kV母线
0.11583
1B
0.11675
2B
0.1165
3B
0.179
0.179
0.179
1F2F3F
零序阻抗图
系统归算到苗
大方式:
0.03924
家坝330母线零
小方式:
0.04743
序阻抗
330kV母线
1B0.115452B0.116213B0.1162
系统归算至苗家坝330kV母线的100MVA下的阻抗标幺值(不包含苗家坝
4
苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告
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厂内的电源)为:
正
序
零
序
母线电压
大方式
小方式
大方式
小方式
苗家坝电厂
0.13379
0.03924
0.04743
0.04
330kV母线
330kV苗家坝水电站-临江变(简称苗江线),全长26.479kM,导线型号
为LGJ-300/40型(允许电流690A)实测正序阻抗值8.9842Ω∠84.37°实测零序阻抗值29.3377Ω∠72.17°
100MVA下的阻抗标幺值为:
正序阻抗:
0.007548∠84.37°零序阻抗:
0.02465∠72.17°
苗家坝电站共三台发电机,大方式考虑三台机运行,小方式考虑仅
一台机运行。
且对于苗家坝电站根据设计升压变压器中性点经避雷器、
电抗器和接地刀闸接地(三者并联)。
且按设计要求运行中一台主变经刀
闸接地,其它经电抗器接地。
即正常运行时大小方式时均为一台升压变
直接接地。
升压变压器接地电抗器中性点电抗器参数(由于升压变压器接地电抗器
设备未到货,根据合同,设备性能参数确定)
型式
空心
型号
JKD-620/40
额定持续电流
110A
额定短时耐受电流
2700A
额定短时电流持续时间
10S
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电抗值
89Ω
1min短时工频耐受电压
高压
105kV
低压
45kV
雷电全波和截波耐受电
压
高压
250kV
低压
105kV
噪音水平
74dB
最大振动量
60μm
爬电比距
2.5cm/kV
中性点电抗器阻抗约为主变零序阻抗的三分之一。
2.3发电机、变压器主要参数
2.3.1#1~#3发电机参数
发电机型式三相、立轴悬式、密闭自循环空冷、同步发电机
发电机型号SF90-30/7600天津天发重型水电设备制造有限公司
额定容量SN/PN
102.86/90.0
MVA/MW
额定电压UN
13.8
kV
额定电流IN
4303
A
额定功率因数cos
0.875
(
滞后)
额定频率fN
50
Hz
额定转速nN
200.
rpm
飞逸转速nr
388
rpm
飞轮力矩GD2
5300
t.m2
旋转方向(附视)
顺时针
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短路比
1.06
纵轴同步电抗(Xd)(不饱和值)
103.
%
纵轴同步电抗(Xd)(饱和值)
93.6
%
纵轴瞬态电抗(Xd’)(不饱和值)
29.0
%
纵轴瞬态电抗(Xd’)(饱和值)
27.3
%
纵轴超瞬态电抗(Xd”)(不饱和值)
22.1
%
纵轴超瞬态电抗(Xd”)(饱和值)
18.4
%
横轴同步电抗(Xq)(不饱和值)
71.0
%
横轴同步电抗(Xq)(饱和值)
66.8
%
横轴瞬态电抗(Xq’)(不饱和值)
71.0
%
横轴瞬态电抗(Xq’)(饱和值)
66.8
%
纵轴超瞬态电抗(Xq”)(不饱和值)
20.7
%
纵轴超瞬态电抗(Xq”)(饱和值)
19.4
%
负序电抗(X2)
21.4
%
零序电抗(X0)
12.3
%
定子漏抗(Xe)
12.0
%
保梯电抗(Xp)
24.5
正序电阻(R1)(75℃)
0.008128
负序电阻(R2)(75℃)
0.022848
零序电阻(R0)(75℃)
0.01268
横轴与纵轴次暂态电抗比(Xq”/Xd”)
1.05
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定子三相对地电容
1.933
uF
纵轴瞬态开路时间常数(Tdo’)
8.457
S
纵轴超瞬态开路时间常数(Tdo”)
0.148
S
横轴超瞬态开路时间常数(Tqo”)
0.379
S
电机绕组的短路时间常数(Ta)
0.220
S
额定励磁电压UfN(90
℃)
230
V
额定励磁电流IfN
1200
A
空载励磁电压UfN(20
℃)
90
V
空载励磁电流IfN
600
A
定子绕组损耗(I2R)
289.0
kW
励磁绕组损耗(I2R)
225.7
kW
铁芯损耗
267.3
kW
风损和摩擦损耗
341.6
kW
上导轴承损耗
18
kW
下导轴承损耗
30
kW
超瞬变电抗X′′d折至100MVA下的标幺值为(饱和值):
Xd*=X′′d×100/Se=0.184×100/102.86=0.179
2.3.2#1~#3主变参数
型号:
SSP-H-120000/330特变电工新疆变压器厂
额定容量:
120MVA额定频率:
50HZ
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额定电压:
363×(1±2×2.5%)/13.8kV相数:
3相
额定电流:
190.86/5020.44A联接组标号:
YNd11
冷却方式:
ODWF(直接强迫油循环强迫风冷,有风扇)
#1主变阻抗值
短路阻抗:
13.9%(75℃)或短路阻抗为152.63Ω(以363为基准电
压的),零序测量阻抗:
152.13Ω/相
100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=13.9%×100/120=0.11583
100MVA下的零序阻抗标幺值为:
Z*0=152.13/1317.69=0.11545
#2主变阻抗值
短路阻抗:
14.01%(75℃)或短路阻抗为153.83Ω(以363为基准电
压的),零序测量阻抗:
153.13Ω/相
100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=14.01%×100/120=0.11675
100MVA下的零序阻抗标幺值为:
Z*0=153.13/1317.69=0.11621
#3主变阻抗值
短路阻抗:
13.98%(75℃)或短路阻抗为153.79Ω(以363为基准电
压的),零序测量阻抗:
153.10Ω/相
100MVA下的正序阻抗标幺值为:
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Z*1=13.98%×100/120=0.1165
100MVA下的零序阻抗标幺值为:
Z*0=153.1/1317.69=0.116188
2.3.3#1、#2厂用变参数
型号:
SC10-1890/13.8汉中新环干式变压器有限责任公司
额定容量:
1890kVA相数:
三相
额定电压:
13.8±2×2.5%/0.4kV冷却方式:
AN/AF
额定电流:
79.1/2728A阻抗电压:
6.25%
额定频率50HZ联结组标号:
Dyn11
#1厂用变100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=6.25%×100/1.89=3.30687
#2厂用变100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=6.25%×100/1.89=3.30687
2.3.4#1~#3励磁变参数
型号:
ZLSCB-1050/13.8金盘电气干式变压器
额定容量:
1050kVA相数:
三相
额定电压:
13.8/0.47kV额定频率50HZ
额定电流:
43.93/1289.863A
联结组标号Yd11短路阻抗:
4.09%
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#1励磁变100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=4.09%×100/1.05=3.895
#2励磁变100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=4.02%×100/1.05=3.8285
#3励磁变100MVA下的正序阻抗标幺值为:
Z*1=4%×100/1.05=3.81
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第三章保护配置及出口方式
3.1保护跳闸出口方式
3.1.1变压器保护跳闸出口
根据苗家坝电厂一次接线图的设计,#2、#3升压变高压侧共用3300、3302
开关,则当#2(#3)主变故障时,仅跳3300、3302和#2(#3)发电机出
口开关时,短路电流仍可由另外一台机提供不能切除故障,则设计#2主
变保护出口动作是要跳#3机出口断路器。
同理#3变要出口要跳#2机的
出口断路器。
#1变压器全停-跳#1主变高压侧3300、3301开关和#1发电机101开关,
启动高压侧开关失灵。
跳#1厂高变低压侧开关(厂高变低压侧400V系统
的分段开关柜内设置有备自投装置,在2#厂高变低压侧开关跳开的情况
下,备自投动作,由1#厂高变带低压负荷。
)
#2
变压器全停
-跳#2主变高压侧3300、3302开关,跳#2发电机102,跳
#3
发电机103
开关,启动高压侧开关失灵。
根据一次图#2变有厂用变,
则还要跳#2厂高变低压侧开关
#3变压器全停-跳#3主变高压侧3300、3302开关,跳#2发电机102,跳#3发电机103开关,启动高压侧开关失灵(#3变无厂高变)。
这样#2或#3变压器故障时,会停两台机组的,则在开两台机组发电时,
要求开#1和#2(或#3),不要开#2和#3机组,防止一台变故障时造成全
厂停电。
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3.1.2发电机保护跳闸出口
#1、#2、#3发电机全停-跳各自出口断路器,灭磁开关、关导水叶。
对于发电机差动和后备无需跳另外一台机的开关,否则扩大事故了,且考虑不应该有发变组差动,否则发变组差动动作和发电机差动保护动作不能区分开开来。
3.2保护配置
本次苗家坝水电站新上的发电机、变压器保护装置均选用北京四方
公司生产的保护装置,每台发变组配置三面保护柜,保护A、B柜组屏为CSC-306D数字式发电机保护装置和CSC-316M数字式变压器保护装置,保护C柜组屏为CSC-336C数字式非电量保护装置和JFZ-13TA操作箱.
3.2.1CSC-306D发电机保护配置为
发电机比率制动式差动保护:
差动保护取发电机机端、中性点两侧CT,出口作用于全停
单元件横差保护:
保护取发电机中性点零序CT,出口作用于全停
发电机低励失磁保护:
阻抗元件电流取自发电机机端CT、电压取自发电机机端PT,转子的励磁电压,t1作用于发信号,t2按设计为作用于全停;
发电机定子接地:
电压量取自机端PT,和中性点单相PT,本机组经配电变压器接地,定子接地出口作用于全停;
发电机转子接地:
励磁回路(直流系统)转子大轴正负极处取电势,转
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子一点接地发信号;
发电机对称过负荷:
取自发电机机尾CT,采用反时限形式的保护,定时限发信号,反时限出口作用于全停;
发电机负序反时限过流:
取自发电机机尾CT,采用反时限形式的保护,定时限发信号,反时限出口作用于全停;
发电机过电压:
电压元件取自发电机机端PT,作用为全停;
发电机复压过流:
发电机为自并励发电机,记忆功能投入,电流元件取自发电机机尾CT,电压元件取自机端PT,作用为全停;
励磁变速断保护:
电流元件取自励磁变高压侧CT,作用为全停;励磁变过流保护:
电流元件取自励磁变高压侧CT,作用为全停;
3.2.2CSC-316M变压器保护配置为
根据这种特殊的接线方式
变压器比率制动式差动保护:
差动保护电流元件取主变高压侧开关CT
(对于#2、#3变还要求有另外一台变高压侧CT,#1变无此要求,且主
变差动保护不包括厂用变高压侧CT)、主变低压侧共三或四侧CT,出口
作用于全停;
主变高压侧零序过流:
取自主变高压侧中性点零序CT,作为主变高压侧
中性点接地时的保护,分为两段,第一段出口跳本侧断路器,第二段延
时出口全停;
小电抗器零序保护:
做主变高压侧中性点经电抗器接地时的保护,小电
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抗器零序取自主变高压侧小电抗器后零序CT,分为两段,第一段出口跳
本侧断路器,第二段延时出口全停;经电抗器接地退出间隙保护装置;
变压器过激磁保护:
电压取自主变低压侧PT与频率,定时限部分经延时
发信,反时限经延时作用于全停;
主变低压侧单相接地保护:
取自主变低压侧PT开口三角,作为主变高压侧中性点接地时
主变高压侧复压过流:
电流元件取主变高压侧,电压元件取自330kV母
线PT,出口t1跳高压侧开关,t2出口全停;
厂高变速断过流保护:
电流元件取厂变高压侧,出口作用于全停;
厂高变过流保护:
电流元件取厂变高压侧,一时限出口跳厂高变低压侧分段开关,二时限出口跳厂高变低压侧开关,三时限出口作用于全停;
#3
3.2.3CSC-336C保护配置为
主变、厂高变重瓦斯:
出口作用于全停;
主变、厂高变轻瓦斯:
出口作用于发信号;
油位、温度、冷却器故障、压力释放保护:
依据实际变压器的技术说明
中的要求,并结合现场实际情况进行整定。
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第四章发电机、励磁变保护定值整定计算
三台发电机保护所用CT变比相同,看图纸具体CT变比为:
发电机机端CT为6000/1,发电机机尾CT为6000/1,发电机中性点CT600/1,3台励磁变高压侧CT为75/1。
发电机机端的PT为138。
4.1发电机比率差动保护CT:
6000/1
二次额定电流Ie为4303/6000=0.7172A差动速断电流取为4×Ie=2.87A
启动电流取为:
Idz=0.3×Ie=0.3×0.7172=0.22A比率制动系数取为0.4
拐点制动电流取为:
Izd=1.0×Ie=1.0×0.7172=0.72A差动保护均投入
TA断线闭锁差动退出,即CT断线时不闭锁发电机差动保护
差动TA断线负序电流值,按躲过正常运行时最大不平衡负序电流整定取为I2=0.15Ie=0.1A
4.2发电机单元件横差保护CT:
600/1
单元件横差保护反应发电机两中性点连线上的电流,从而反应发电机的
内部匝间、内部相间短路和分支开焊故障。
单元件横差保护的判据为:
I0>IHC
式中:
I0为单元件横差零序电流的基波分量;IHC为横差电流定值。
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外部短路时横差保护不平衡电流主要是三次谐波成分,本装置单元件横差保护的三次谐波滤过比可达100倍以上。
则横差保护定值可按躲过发
电机满载运行时中性点连线的最大不平衡电流,动作电流取为0.1Ig二次值IHC=0.1×Ie=0.1×4303/600=0.7A
根据原理没有发生转子一点接地时固定经60ms出口,发生转子一点接地时,和单元件横差保护动作以后经整定延时THC出口(当转子两点接地时发电机气隙磁场畸变可能导致保护误动,则在转子一点接地后使横差保护带一短延时动作),整定为0.5s。
机组投运后应实测发电机中性点基波不平衡电流值
4.3发电机复合电压过流保护CT:
6000/1PT:
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- 电厂 保护 定值整定 计算