1、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 11.1 编制原则 11.2 编制说明 1第二章 系统概况及相关参数计算 32.1 系统接入简介 32.2 系统运行方式及归算阻抗 32.3 发电机、变压器主要参数 6第三章 保护配置及出口方式 123.1 保护跳闸出口方式 123.2 保护配置 13第四章 发电机、励磁变保护定值整定计算 164.1 发电机比率差动保护 164.2 发电机单元件横差保护 164.3 发电机复合电压过流保护 174.4 发电机定子接地保护 184.5 发电机转子接
2、地保护 184.6 发电机定子对称过负荷 194.7 发电机定子负序过负荷 194.8 发电机过电压保护 204.9 发电机低频累加保护 214.10 发电机低励失磁保护 214.11 励磁变电流速断保护 254.12 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 275.1 主变差动保护 275.2 变压器过激磁保护 295.3 主变高压侧电抗器零序过流保护 295.4 变压器高压侧零序过流保护 305.5 主变高压侧复压方向过流保护 325.6 主变高压侧过负荷、启动风冷保护 345.7 主变重瓦斯保护 345.8 厂高变速断过流保护 345.9 厂高变过流、过负荷保护 35
3、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
4、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）220500kV 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2012年 10月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
5、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。2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苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告2012年
6、10月阻抗图如下：（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0.115831B0.116752B0.11653B0.1790.1790.1791F 2F 3F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1B 0.11545 2B 0.11621 3B 0.1162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2012年 10月厂内的电源）为：正序零序
7、母线电压大方式小方式大方式小方式苗家坝电厂0.133790.039240.047430.04330kV 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 8.9842 84.37 实测零序阻抗值 29.3377 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
8、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10S5苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告2012年 10月电抗值891min 短时工频耐受电压高压105 kV低压45 kV雷电全波和截波耐受电压高压250 kV低压105 kV噪音水平74dB最大振动量60m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
9、、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 SF9030/7600 天津天发重型水电设备制造有限公司额定容量 SN/PN102.86/90.0MVA/MW额定电压 UN13.8kV额定电流 IN4303A额定功率因数 cos0.875(滞后 )额定频率 fN50Hz额定转速 nN200.rpm飞逸转速 nr388rpm飞轮力矩 GD25300t.m2旋转方向 ( 附视 )顺时针6苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告2012年 10月短路比1.06纵轴同步电抗 (Xd)( 不饱和值 )103.%纵轴同步电抗 (Xd)
10、( 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
11、%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 ”)1.057苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告2012年 10月定子三相对地电容1.933uF纵轴瞬态开路时间常数 (Tdo)8.457S纵轴超瞬态开路时间常数 (Tdo”)0.148S横轴超瞬态开路时间常数 (Tqo”)0.379S电机绕组的短路时间常数 (T a)0.220S额定励磁电压 UfN (90)230V额定励磁电流 IfN1200A空载励磁电压 UfN(20)90V空载励磁
12、电流 IfN600A定子绕组损耗 (I2R)289.0kW励磁绕组损耗 (I2R)225.7kW铁芯损耗267.3kW风损和摩擦损耗341.6kW上导轴承损耗18kW下导轴承损耗30kW超瞬变电抗 Xd折至 100MVA下的标幺值为（饱和值） ：Xd*Xd100/Se0.184 100/102.86 0.1792.3.2 #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： 120 MVA 额定频率： 50HZ8苗家坝水电站发电机、变压器保护整定值计算报告2012年 10月额定电压： 363（ 122.5 ） /13.8 kV 相数： 3 相额定电流：
13、190.86/5020.44 A 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 152.63 （以 363 为基准电压的），零序测量阻抗： 152.13 / 相100MVA下的正序阻抗标幺值为：Z* 113.9 100/120 0.11583100MVA下的零序阻抗标幺值为：Z* 0152.13/1317.69 0.11545#2 主变阻抗值短路阻抗： 14.01 （75） 或短路阻抗为 153.83 （以 363 为基准电压的），零序测量阻抗： 153.13 / 相100MVA下的正序阻抗标幺值为
14、：Z* 114.01 100/120 0.11675100MVA下的零序阻抗标幺值为：Z* 0153.13/1317.69 0.11621#3 主变阻抗值短路阻抗： 13.98 （75） 或短路阻抗为 153.79 （以 363 为基准电压的），零序测量阻抗： 153.10 / 相100MVA下的正序阻抗标幺值为：9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Z* 113.98 100/120 0.1165100MVA下的零序阻抗标幺值为：Z* 0153.1/1317.69 0.1161882.3.3 #1 、#2 厂用变参数型号： SC101890/13.8 汉中新环干式变
15、压器有限责任公司额定容量： 1890 kVA 相数：三相额定电压： 13.8 22.5 /0.4 kV 冷却方式： AN/AF额定电流： 79.1/2728 A 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* 16.25 100/1.89 3.30687#2 厂用变 100MVA下的正序阻抗标幺值为：Z* 16.25 100/1.89 3.306872.3.4 #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： 1050 kVA 相数：三相额定电压： 13.8/0.47 kV 额定频
16、率 50HZ额定电流： 43.93/1289.863 A联结组标号 Yd11 短路阻抗： 4.09 10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#1 励磁变 100MVA下的正序阻抗标幺值为：Z* 14.09 100/1.05 3.895#2 励磁变 100MVA下的正序阻抗标幺值为：Z* 14.02 100/1.05 3.8285#3 励磁变 100MVA下的正序阻抗标幺值为：Z* 14 100/1.05 3.8111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
17、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。
18、 )#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。12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3
19、.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 .3.2.1 CSC-306D 发电机保护配置为发电机
20、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13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
21、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；3.2.2 CSC-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
22、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14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
23、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；#33.2.3 CSC-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
24、场实际情况进行整定。15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 0.7172 A 差动速断电流取为 4Ie 2.87 A启动电流取为： Idz 0.3 Ie 0.3 0.7172 0.22 A 比率制动系数取为 0
25、.4拐点制动电流取为： Izd 1.0 Ie 1.0 0.7172 0.72 A 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 0.1 A4.2 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。16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 I HC0.1 Ie 0.1 4303/600 0.7 A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:6000/1 PT:138
