毕业文（设计）
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题 目 发电机变压器组保护设计
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XXXXX学院科毕业文（设计）评审表
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容 提
电力系统中雷击鸟兽跨接电气设备设备制造缺陷设计安装错误检修质量高运行维护等原发生种事常见时危险障种形式短路中单相接短路常见三相短路较少见外输电线路时发生断线障种障时发生复合障发生障引起果：1障点通短路电流燃起电弧障设备烧坏2系统中设备通短路电流时产生热电动力设备缩短寿命3电压降低破坏户工作稳定性影响产品质量4破坏系统列运行稳定性产生振荡甚整系统瓦解常见正常工作状态负荷谓负荷电气设备负荷电流超额定电流外发电机功功率足引起频率降低水轮发电机突然甩负荷引起电压系统发生振荡等属正常运行状态负荷加速设备绝缘材料老化损坏甚引起事扩造成严重障总正常工作状态影响电质量设备寿命户生产产品质量等
关 键 词
继电保护发电机变压器组备保护差保护
目 录
1 绪 6
11 电力系统继电保护作 6
111电力系统障正常运行状态引起果 6
112 继电保护装置务 6
12 继电保护基原理保护装置组成 7
121继电保护基原理 7
122 继电保护装置组成 7
13继电保护求 8
131选择性 8
132 速动性 8
133灵敏性 9
134性 9
14继电保护技术发展史 10
2 发电机变压器组备保护 11
21概述 11
22相间短路备保护 12
221发电机变压器部外部相间短路 12
222厂变压器部低压侧短路 13
223外部相间短路备保护特点 14
224相间短路备保护整定计算 14
225相间短路备保护方元件设置 15
23单相接保护 15
231接保护特点 15
232单相接保护整定计算 15
3 发电机变压器组差保护 18
31差保护特点 18
32 变压器差保护发电机差保护 18
33差动作保护整定计算 20
4 发电机变压器组保护改进 21
41 目前机组保护存问题 21
42改进方案 21
5 保护配置整定计算 23
51 题目简介 23
52 保护配置 23
521概述 23
522保护配置分析 24
523 种保护配置问题探讨 25
53整定计算 28
531 采高灵敏度接线发电机差保护（BCH2） 28
532变压器差动保护(拟采BCH1型继电器) 29
533发电机变压器组差动保护(BCH4) 31
534负序电流保护 38
535失磁保护 39
536低电压起动电流保护 42
537负荷保护 42
538匝间短路保护 43
539发电机定子电压保护 43
5310变压器接保护 43
5311发电机发电机变压器组接保护 44
6保护配置图 46
发电机变压器组保护设计
1 绪
11 电力系统继电保护作
111电力系统障正常运行状态引起果
电力系统中雷击鸟兽跨接电气设备设备制造缺陷设计安装错误检修质量高运行维护等原发生种事常见时危险障种形式短路中单相接短路常见三相短路较少见外输电线路时发生断线障种障时发生复合障
发生障引起果：
(1) 障点通短路电流燃起电弧障设备烧坏
(2) 系统中设备通短路电流时产生热电动力设备缩短寿 命
(3) 电压降低破坏户工作稳定性影响产品质量
(4) 破坏系统列运行稳定性产生振荡甚整系统瓦解
常见正常工作状态负荷谓负荷电气设备负荷电流超额定电流外发电机功功率足引起频率降低水轮发电机突然甩负荷引起电压系统发生振荡等属正常运行状态
负荷加速设备绝缘材料老化损坏甚引起事扩造成严重障总正常工作状态影响电质量设备寿命户生产产品质量等
112 继电保护装置务
防止电力系统中发生事般采取策
（1）改进设计制造加强维护检修提高运行水工作质量采取项积极措施消减少发生障性
（2）旦发生障迅速选择切障元件保证障部分正常运行
继电保护装置指反映电力系统中电气元件发生障正常运行状态动作断路器跳闸发出信号种制动装置基务：
（1）发生障时动迅速选择障元件（设备）电力系统中切非障部分继续运行
（2）正常运行状态保证选择性般求保护定延时根运行维护条件（常值班员）动作发出信号（减负荷跳闸）动重合闸相配合
12 继电保护基原理保护装置组成
121继电保护基原理
继电保护原理利保护线路设备障前某突变物理量信息量突变量达定值时起动逻辑控制环节发出相应跳闸脉信号
(1) 利基电气参数区
发生短路利电流电压线路测量阻抗等变化构成保护：
a 电流保护 b低电压保护 c距离保护(低阻抗保护)
(2)利部障外部障时保护元件两侧电流相位(功率方)差
(3) 称量否出现
电气元件正常运行(发生称短路)时负序分量零序分量零发生称短路时般负序零序较根分量否存构成零序保护负序保护种保护装置具良选择性灵敏性
(4) 反应非电气量保护
反应变压器油箱部障时产生气体构成瓦斯保护反应电动机绕组温度升高构成负荷保护等
122 继电保护装置组成
继电保护种类然般情况三部分组成测量部分逻辑部分执行部分原理结构图11示
执行
部分
逻辑
部分
测量
部分
障参数量 输出信号
图11
(1) 测量部分
测量部分测量保护元件工作状态(正常工作非正常工作障状态)物理量整定值进行较判断保护否应该起动
(2) 逻辑部分
逻辑部分作根测量部分输出量性质出现序组合保护装置定逻辑程序工作传执行部分
(3) 执行部分
执行部分作根逻辑部分送信号完成保护装置担负务发出信号跳闸动作等
13继电保护求
电力系统继电保护基性求选择性速动性灵敏性性求间相互制约需针条件分进行协调
131选择性
选择性指保护装置动作时仅障元件电力系统中切停电范围量缩保证系统中障部分继续安全运行求继电保护动作选择性时必须考虑继电保护断路器拒绝动作性复杂高压电网中实现远备保护困难时元件应装设单独保护备保护
132 速动性
短路时快速切障缩障范围减轻短路引起破坏程度减户工作影响提高电力系统稳定性发生障时应力求保护装置迅速动作切障
速动性选择性般情况矛盾兼顾两者般允许保护带定延时切障障切总时间等保护装置断路器动作时间电压等级结构网络障切时间求般400～500KV网络约002～004s220～230KV网络004～01s110KV网络01～07s配电网络切短路时间取决允许电压长时间降低户般05～10s
障仅满足选择性求时求快速切障例：
（1）保证系统稳定性必须快速切高压输电线路障
（2）发电厂重户母线电压低允许值（般06倍额定电压）障
（3）容量发电机变压器电动机部发生障
（4）1～10KV线路导线截面允许延时切障
133灵敏性
指保护范围发生障正常运行状态反应力满足求保护装置规定保护范围障时短路点位置短路类型敏锐感觉正确反应保护装置灵敏性通常灵敏度系数衡量灵敏度系数越保护灵敏度越高反越低
134性
指规定保护范围发生属应该动作障时应该拒绝动作属应该动作情况应该误动作
保证继电保护装置足够性应注意点：
（1）选质量结构简单工作继电器元件
（2）设计接线时力求简单 继电器继电器触点少
（3）正确选定继电保护整定值
（4）保护装置提高安装调整实验质量加强常维护理
四基求分析研究继电保护基础贯穿文基线索根保护元件电力系统中位作确定具体保护方式满足相应求
14继电保护技术发展史
继电保护发展着电力系统动化技术发展发展十年着国电力系统想高电压机组现代化电网发展继电保护技术装置应水获提高20世纪50年代前查独电磁型机械元件构成着半导体器件发展陆续推广利整流二极构成整流型元件半导体分立元件组成装置70年代利集成电路构成装置电力系统继电保护中广泛运80年代微型机安全动装置继电保护装置中逐渐应着新技术新工艺采继电保护硬件设备性运行维护方便性断提高继电保护技术达更高水
2 发电机变压器组备保护
21概述
继电保护配置原中型发电机变压器装设套保护保护关断路器拒动时应装设备远备保护保护设备相邻元件提供备保护作
200～300MW发电机发—变组现般采微机保护保护包含完全完全差完全完全裂相横差组二组零序电流型横差部鼓掌具两套保护灵敏动作双重化保护配置 备保护说型发电机发电机—变压器组已没必装设特较复杂容易误动备阻抗保护更弊利少发—变组部点发生短路已重高速灵敏选择性差动保护备保护实相反发—变组外部短路时备保护选择性差保护易造成误动结果发—变组装设备保护（特备阻抗保护）误动作率极高机组安全运行利者通常装设备保护保护区保护灵敏度保护高动作速度较慢结合发电机变压器保护保护种差动保护备保护（包括备阻抗保护）灵敏度选择性远保护说现种备保护技术性没资格充备作根原发电机变压器部短路时端口三相电流三相电压低相应测量阻抗较明显表现出设备保护线路保护
作容量发—变组高压输电线路电压220KV均装双重高频保护段相间距离接距离保护段零序电流保护断路器失灵保护超高压输电线路没求发—变组提供远备保护
220KV母线定总两套母线保护发—变组必种超高压母线提供备保护型发—变组装设备保护唯必装设备阻抗保护应该简单段距离元件动作圆需振荡闭锁环节
22相间短路备保护
221发电机变压器部外部相间短路
(1) 发电机变压器部相间短路备保护：
（a）发电机变压器单设差动保护加备总差动保护差动保护完全双重化样保证快速切障防止相邻元件保护选择性动作保护装置较复杂
（b）反时限负序电流保护定子负荷保护作发电机变压器备保护利两种反时限保护装置兼作相间短路备保护充分发挥反时限电流保护作简化保护装置存足处发电机—变压器相邻区域中发生短路障时延长切障时间三相短路动作时限较两相短路动作时限长增加套负序电流相电流速断保护躲高压母线相间短路整定便发电机—变压器组厂变压器引出线变压器低压侧短路时快速切障保护已反时限负序电流相电流保护结合起实现较简单
（c）装设电流电压元件构成反应三相短路备保护装置称短路障反时限负序电流保护装置作备保护反应称障电流电压保护分两段Ⅰ段反应高压母线障躲高压母线三相短路条件整定延时取05sⅡ段反应相邻元件三相短路电压元件躲低工作电压整定取动作电流躲负荷电流整定取延时相邻元件备保护相配合备保护动作时间超允许值时采备接线相邻元件断路器拒动时较短延时断开发电机变压器
(2) 220千伏母线相邻线路相间短路障时采反时限负序电流保护相电流保护作备保护延时长时加速切障采方案
(a) 采低阻抗保护设置作相邻元件备
(b) 采带时贤电流速段保护装置作相邻元件备
(c) 变220110千伏二绕组变压器藕变压器时220千伏侧采低阻抗保护带时限电流速断保护保护范围宜延伸110千伏母线否加装方元件110千伏侧采复合电压起动电流保护相邻线路备段相配合
222厂变压器部低压侧短路
厂变压器备保护决定发电机变压器组保护配置特总备差动保护范围关总备差动保护两种方案：
（1）总差动保护范围包括厂变压器时总差动保护接厂变压器低压侧电流互感器时厂变压器双重差动保护
（2）总差动保护范围包括厂变压器时总差动保护接厂变压器高压侧电流互感器时厂变压器高压侧应装设电流保护作厂变压器部低压侧短路备保护选择性切低压侧分支障分支应单独装设电流保护
保护方案求保护装置简单量缩短备动作时限差动保护装置阻抗保护装置构成备保护方案较完善备差动保护方案较复杂简化保护起见反时限电流保护基础增设负序电流速段相电流速段保护作部障备低阻抗保护带时限电流速段保护作相邻元件障备保护
223外部相间短路备保护特点
发电机变压器组厂分支时厂分支应装设单独备保护低压侧设保护利发电机外部短路保护作备保护该保护应带两段时限便外部短路时保证常负荷供电
200MW发电机变压器组装双重快速保护发电机侧没带时限备保护时应变压器高压侧装设备保护作相邻元件保护备
224相间短路备保护整定计算
发电机变压器组备保护作相邻元件备保护情况备保护整定方法
（1）发电机发电机双绕组变压器组利发电机备保护作整组备保护变压器低压侧装设备保护果发电机电压母线厂分支时厂分支线应装设单独备保护发电机备保护应两时限较时限跳开变压器高压侧断路器较时限跳开断路器发电机灭磁开关
动作参数整定计算关保护整定公式计算
动作时间整定应出线保护中动作时限者相配合出线保护时限
（2）发电机三绕组变压器组备保护配置原整定计算方法三绕组变压器备保护相
（3）型发电机变压器组防止发电机出口发生称短路时出现较负序电流转子表面热数采反时限特性负序电流保护动作特性应满足A条件发电机电压侧厂分支时厂变压器部发生障情况发电机变压器分装设差动保护外装套发电机变压器组公差动保护作备保护种公差动保护整定计算方法般差动保护相
225相间短路备保护方元件设置
(1) 三侧电源三绕组升压变压器相间障备保护满足选择性求高压侧中压侧加功率方元件方指该侧母线方元件设置利加速跳开电源侧断路器避免系统影响系统
（2）高压中压侧电源三侧均电源三绕组降压变压器联络变压器相间障备保护满足选择性求高压中压侧加功率方元件方宜指变压器
（3）反应相间障功率方继电器通常两功率方继电器构成接入功率方继电器电流电压应90°接线求消三相短路时功率方继电器死区功率方继电器电压回路侧电压互感器供电
23单相接保护
231接保护特点
100MW发电机变压器组中发电机应装设保护区90定子接保护100MW者发电机应装设保护区100定子接保护发电机变压器组通常采零序电压保护动作信号发电机变压器间没断路器时零序电压取发电机侧电压互感器二次绕组开口三角形发电机变压器间断路器时零序电压取变压器低压侧电压互感器便发电机回路断路器断开变压器低压侧发生接短路时保护装置发出信号（图21）
232单相接保护整定计算
(1)电机变压器组零序电压保护整定计算
动作电压整定计算
发电机变压器组高压侧中性点非直接接系统发电机电压网络中
图2—1发电机变压器组接线保护原理图
性点接消弧线圈接时般发电机电压侧装设零序电压保护作信号动作值应满足
Udzj﹥Ubp
衡电压Ubp电压互感器误差三次谐波电压引起通常Ubp达10~15V取零序电压保护动作电压Udzj15V
发电机变压器组高压侧中性点直接接系统高压侧零序保护动作信号时发电机电压侧零序电压保护动作电压Udzj取15V种保护15死区容量发电机完善规程规定100MW发电机应采保护区95接保护
(2) 保护区95接保护 种保护装置零序电压保护基础加装三次谐波滤器便减少三次谐波电压影响继电器动作值考虑基波零序衡电压接线图22示
动作值躲正常运行时电压互感器开口侧基波衡电压整定
Udzj﹥Ubp
里Ubp 基波衡电压值较通常取5~6V
没专匝间短路保护容量发电机求时接发电机切外加继电器2V延时动作跳闸
图2—2电机变压器组带三次谐波滤器接保护接线图
3 发电机变压器组差保护
31差保护特点
发电机变压器发生障异常运行情况发电机变压器组出现发电机变压器组保护应反应发电机变压器障异常运行情况发电机变压器组装设保护应发电机变压器分装设保护相似面述特点
(1)发电机变压器间没断路器时100MW发电机变压器组简化保护装设整组差动保护100MW发电机变压器组装设整组助差动保护外发电机应装设单独差动保护200MW汽轮发电机变压器组变压器宜装设单独差动保护实现双重快速保护方式
(2)发电机变压器间断路器时机组容量发电机变压器均应装设单独差动保护发电机差动保护动作发电机变压器间断路器跳闸变压器继续运行供厂电（图31（a））厂分支接发电机断路器间时变压器差动保护动作变压器高低压侧断路器跳闸发电机继续运行供厂电（图31（b））
32 变压器差保护发电机差保护
变压器差保护发电机差保护样采率制动方式标积制动方式达外部短路误动部短路灵敏动作目变压器差保护方面显著发电机差保护：
（1） 变压器侧额定电压额定电流相等侧电流互感器型号定侧三相接线方式相侧相电流相位致外部短路衡电流增变压器差保护制动系数发电机灵敏度相较低
（2） 变压器高压绕组常调压分接头求带负荷调节变压器差
（a）厂分支接变压器侧 （b）厂分支接发电机侧
图31发电机变压器组接线图
保护已调整衡二次电流破坏衡电流增变压器差保护动作电流制动系数相应加
（3） 定子绕组匝间短路发电机差保护完全没作变压器侧绕组匝间短路通变压器铁心磁路耦合改变侧电流相位变压器差保护匝间短路作（匝间短路视变压器新绕组发生单相短路）
（4）变压器绕组发电机定子绕组开焊障完全差保护均动作变压器瓦斯保护压力保护
33差动作保护整定计算
发电机变压器组差动保护整定计算发电机变压器类型保护整定计算相发电机装设独立差保护采灵敏接线时满足选择性求保护动作电流应压低变压器差动保护发电机变压器组公差动保护动作电流般差动保护整定原进行整定外未接入差动回路厂电分支时差动保护动作电流应躲厂变压器电抗器面发生短路时流保护短路电流条件整定
Idz KkIdmax
式中Kk——系数取13 Idmax——厂变压器电抗器发生短路时流保护短路电流
采带动特性BCH1型继电器时制动线圈接入方式分情况加考虑目保护部短路时保护具较灵敏度外部短路时保护具较制动作
发电机变压器组高压侧电源发电机侧没断路器厂分支线路时通常保证外部短路制动作部短路时制动作发电机双绕组变压器组制动线圈应接厂分支回路电流互感器发电机三绕组变压器组保证高压侧中压侧外部短路时制动作时制动线圈接发电机厂分支回路电流互感器联回路
电机回路装断路器时制动线圈应接线发电机引出线厂分支回路电流互感器联回路
采BCH1型差动继电器时制动线圈匝数选择必须保证厂分支回路发生短路时保护许动作匝数确定
式中：Icdj—厂分支线发生短路时流入差动线圈短路电流值（算基侧）Iz—流制动线圈电流Wcd—基侧差动线圈匝数Kk—系数取15tg—制动特性曲线切线斜率tg09
4 发电机变压器组保护改进
41 目前机组保护存问题
目前机组存面问题：
(1)机组部轻微障保护灵敏度低
(2)匝间保护误动率高
(3)差动保护TA 特性致饱问题未解决
(4)机组部障保护方案完善
42改进方案
针发—变组保护实际运行情况出现问题方面应采取效措施保护断改进完善克服继电器身存足保护交流回路合理状况保护真实反映次设备运行情况实现二次次服务目方面着微机保护推广应成核算许条件量原备品成高机械障概率高电磁特性差电磁型继电器保护更换成微机保护微机保护中采标积制动三段折线式率制动特性基波量算法障分量算法实现变压器差动保护差动电流出现励磁涌流时通差动速断低电压加速判差动保护立动作跳闸
微机保护中电压衡保护灵敏度根保护求设定高TV二次电压回路三相负载衡发生TV二次断线时断线相电压额定电压05倍电压衡保护动作闭锁TV断线关保护时TV二次断线造成回路电压现象迎刃解外利危急保护装置计算功直接算出发电机3U0三次谐波电压须接星型开口三角形辅助TV避免接备继电器三次谐波继电器负载电压回路影响
微机保护许传统保护法拟优点抗干扰方面存许问题干扰微机保护影响表现运算逻辑出错运行程序出轨损坏微机芯片直接果导致危机系统出现障功障碍保护误动微机保护
研究发展方具体选时应充分考虑生产厂家产品质量设备运行环境提高设备运行性避免干扰装置产生良影响
5 保护配置整定计算
51 题目简介
某发电厂扩建新厂安装两台发电机变压器组接线图51（a）示已知参数：
发电机Pe200MWcos085Ue157519524 145
变压器240MVA0105接线Y11分接头121±2×251575KV分级绝缘相间短路备保护范围末端两相短路时流发电机短路电流14900A
110KV母线出线备保护动作时间6S出线零序备保护动作电流3250A动作时间5S运行方式出线零序备保护范围
末端接短路时流变压器零序电流620A障线路零序电流903A运行方式出线末端金属接短路时流变压器零序电流1100A
保护设计需三相短路电流计算结果图51（b）（c）示算115KV安数（括号三相短路电流值）
试选择发电机变压器组保护方式计算种保护整定值
52 保护配置
521概述
根规程规定该发电机变压器组应装设列种保护：发电机差动保护变压器差动保护发电机变压器组公差动保护（差动保护）发电机装设定时限负序电流保护反时限负序电流保护负序负荷保护失磁保护低电压起动电流保护电压保护负荷保护定子接保护匝间短路保护变压器装设瓦斯保护零序电流保护
522保护配置分析
(1) 保护配置满足国家现行规范方超标准求定子单相接保护已达100定子单相接保护
(2) 发电机保护身套联差动保护外装设发电机 变压器组
(a) (b) (c)
图51发电机变压器组保护设计图
（a）接线图（b）110KV母线短路时短路电流分布图（c）1575KV母线短路时短路电流分布图
差保护构成双重保护装设带电流记忆低电压电流保护作发电机 变压器组备保护保护带两段时限较时限断开变压器高压侧断路器较时限停机保证变压器障时确保厂供电
(3) 变压器保护瓦斯压力变压器差动构成保护发电机备保护作变压器备保护变压器复合电压电流保护配置高压侧作母线保护备保护整体保护相互配置完整
(4) 保护备保护分开配置两模块两模块中配置发电机电压保护样单模块障情况发电机失应保护
523 种保护配置问题探讨
（1）发电机失磁保护 发电机失磁常见障形式特型机组励磁系统环节增加发生低励磁失磁机会发电机低励失磁度异步运行转子出现转差定子电流增定子电压降功功率降功功率反（原励磁运行时）增转子回路中出现差频电流电力系统电压降某电源支路电流电气量变化伴定程度摆动定条件破坏电力系统稳定运行威胁发电机身安全
障特性分析构成失磁保护判：系统侧判高压母线三相时低电压防止机组失磁时引发功储备足系统电压崩溃发电机侧判异步边界阻抗（静稳极限阻抗）辅助判：负序电压（电流）元件机组发生失磁时存负序电压（电流）发生称障时负序电压（电流）元件动作闭锁失磁保护功功率方机组失磁时功反机组目前作功调节手段求机组功进相运行该判已适转子低电压元件（包括定励磁低电压判变励磁电压判）该元件较判保护装设点发电机励磁绕组区域开路引起失磁外该元件够正确动作
着系统容量断增网架结构增强系统功储备增强快速微机励磁调节器系统中量样联连接发电机某台发电机失磁期间系统电压变化较系统侧三相低电压拒动机失磁障障机组机端电压低危厂辅机正常工作失磁保护三相现时低电压接机端
（2） 发电机定子匝间短路
条件允许情况优先采横差保护般采零序电压继电器（三次谐波电压滤80）+负序方继电器+PT断线闭锁保护宜延时50～100ms动作全停
零序电压型匝间保护判零序电压取专电压互感器三角开口电压回路电压互感器次侧中性点发电机中性点直接连接（通高压电缆）直接接发电机部外部发生单相接障时发电机中性点电位升高三相中性点电压然完全称开口三角输出电压等0发电机部发生匝间短路者发生中性点称种相间短路时电压互感器三相中性点电压衡开口三角电压输出
单元接线发—变组变接线Y△型发电机侧电流系统称分量法分析变压器高压侧发生种障时均会出现零序电压实际变高压侧发生单相接障时发电机两相中流障电流发电机三相参数完全称短路时暂态程中电枢反应漏磁通影响三相电压中性点称增产生较零序电压提高零序电压型匝间保护动作性应负序功率方元件适提高零序电压动作值
负序功率方元件P2动作方两种方式P2动作方指发电机时P2常开接点零序电压元件常开接点组成门出口发电机正常运行时外部系统称存流发电机负序功率发电机部轻微障时负序功率方保护拒动种保护方案灵敏度高P2动作方指系统时P2常闭接点零序电压元件常开接点组成门出口种方式发电机部障时匝间保护动作外部障时P2元件常闭接点立刻断开断开速度应零序电压元件接点闭合快时P2返回应慢零序电压元件
外部三相称短路时出现衡电压零序电压元件动作旦采P2元件采常闭常闭接点时保持闭合保护误动作整流型集成电路型保护采时第种方案采微机保护三相短路开始瞬间称负序分量记忆住保证P2正确断开常闭接点采述第二种方案
（3）变压器零序保护 a分级绝缘中性点装放电间隙升压双圈变压器 中性点装放点间隙分级绝缘变压器装设两段式零序电流保护反映零序电压间隙放电电流零序电流电压保护零序电流接中性点引出线电流互感器放电间隙零序电流接放电间隙电流互感器
零序电流ⅠⅡ段：较短时限动作断开220KV母联断路器较长时限解列灭磁
零序电流（中性点接闸刀断开时投入）电压保护：03～05s时贤解列灭磁
型发—变组单元接线防止机组电压发电机制造商会求变中性点接运行
b升压三圈变压器 全绝缘变压器装设两段零序电流保护零序电压保护系统接障先切中性点接变压器切中性点接变压器零序电流接中性点引出线电流互感器
中性点装放电间隙分级绝缘变压器装设两段式零序电流保护反映零序电压间隙放电电流零序电流电压保护零序电流接中性点引出线电流互感器放电间隙零序电流接放电间隙电流互感器
零序电流Ⅰ段：较短时限动作断开220KV母联断路器较长时限动作断开侧断路器零序电流Ⅱ段：较短时限动作断开侧断路器较长时限动作断开变压器侧断路器灭磁
零序电压保护03～05s时限动作断开变压器侧断路器灭磁零序电流（中性点接闸刀断开时投入）电压保护03～05s时限动作断开变压器侧断路器灭磁
53整定计算
531 采高灵敏度接线发电机差保护（BCH2）
(1)确定电流互感器电压互感器变
8625A
1000052000
1575011575
(2)计算发电机二次额定电流
(3) WP衡线圈匝数WP
匝
—系数
AWO—继电器动作安匝般取60匝
WP取12匝
(4)求差动线圈匝数
1266+122466匝
取20匝(BCH2型继电器差动线圈匝数20匝)
(5)保护动作电流
(6)灵敏度校验
考虑110KV侧断路器断开时灵敏度
﹥2满足求
(7)接中性线CJJ动作电流
532变压器差动保护(拟采BCH1型继电器)
(1) 侧电流互感器变额定电流计算
名 称
侧 数 值
额定电压(KV)
121
1575
额定电流(A)
电流互感器接线方式
电流互感器计算变
选电流互感器变
循环臂电流(A)
选121KV侧基侧
(2)制动线圈接入方式
根已知短路电流分布情况制动线圈应接110KV侧部短路时制动作
(3)确定保护装置次动作电流
（a）躲变压器励磁涌流
（b）躲1575KV侧外部短路时衡电流
447A
（c）躲二次回路断线时负衡电流
取基侧动作电流
(4)确定基侧差动线圈匝数
匝
取差动线圈整定匝数匝
(5)确定非基侧(1575KV侧)工作线圈匝数Wq衡线圈匝数Wp
匝
选取匝
实际工作线圈匝数匝
(6)计算
实际误差005必重算
(7)确定制动系数制动线圈匝数
制动系数躲1575KV侧外部短路时短路时衡电流选择
制动线圈匝数
匝
选取匝
(8)计算灵敏系数
110KV侧两相短路时保护装置灵敏度低种情况工作安匝计算
110KV侧工作安匝：
安匝
1575侧工作安匝
安匝
总工作安匝安匝
制动安匝计算
短路电流产生制动安匝
安匝
负荷电流产生制动安匝
安匝
总制动安匝安匝
利BCH1型继电器制动特性曲线(图52)求动作安匝
安匝
灵敏度﹥2
533发电机变压器组差动保护(BCH4)
接线图53示
(1)确定侧电流互感器变二次额定电流值选择基侧起动电流
计算方法（二）相
(2)求制动线圈差动线圈m
中tg产品说明书中出标准特性曲线（图53(b)示）原点制动特性曲线1高点作切线斜率tg
110KV侧母线短路时
1×1×01×4763 0476KA
KA
图52 BCH1型差动继电器制动特性曲线
1—制动特性曲线 2—制动特性曲线
图53 BCH4型差动继电器(a)接线图
图53 BCH4型差动继电器 (b)BCH4型差动继电器
1低制动特性曲线 2高制动特性曲线
KA
1575KV侧厂分支外部短路时
KA
KA
KA
面计算知110KV侧障时m值0814
(3)计算基侧差动线圈匝数Wcdjb
匝
选取匝
(4)计算基侧制动线圈匝数Wzjb
选取匝
(5)校核动作电流系数
A
(6)求1575KV侧差动线圈匝数
匝
选取匝
(7)求1575KV侧制动线圈匝数
选取匝
(8)计算侧工作线圈匝数
(a)基侧计算工作匝数整定工作匝数
匝
匝
(b)1575KV侧
匝
(9)校核tgm
（a）校核
（b）校核tg
110KV侧（基侧）障
1575KV侧障
(c)校核m
基侧
计算知：m实际值初步计算中采值tg实际值初步计算中采值种计算结果重算
(10)校验灵敏度
运行方式两相短路电流计算
(a)110KV侧部障时灵敏度
匝
根BCH4型继电器高制动特性曲线(图53（b）中曲线2)找MN140安匝安匝
（b）1575KV侧部障时
理根找MN170MN120安匝
534负序电流保护
反时限负序电流保护采BL41型继电器动作时间5S
规程规定保护动作值发电机转子发热条件整定发电机容量200MW允许热时间常数A8允许流发电机负序电流时间关系计算（中负序电流标值）曲线图54中曲线1
图54 负序电流保护动作特性发电机允许负序电流曲线配合图
1发电机允许负序电流曲线 2负序电流动作特性
反时限负序电流保护动作特性保护发电机出现转子局部热观点出发应满足条件中a裕度系数般取0002～0004继电器动作特性曲线图54中曲线2动作时间5S相邻线路
备保护动作时间加套定时限负序电流保护作相零线路备保护失磁保护闭锁
定时限负序电流保护整定方法：
(1)动作电流计算
发电机转子发热条件计算
(2)灵敏度校验
(3)动作时间整定
外装设动作信号负序电流保护整定值躲发电机长期允许负序电流值负荷时负序电流滤器衡电流整定取
535失磁保护
失磁保护采LZ2型失磁继电器方框图动作特性图55示
系统元件电抗算1575KV侧二次电抗值分
发电机
系 统
变压器
系统阻抗图56示失磁保护整定计算
（a）方框图
（b）动作特性图
图55 LZ2型失磁继电器构成失磁保护
（a）方框图 （b） 动作特性图
图56计算失磁保护动作特性图
(1)等电压（界电压）阻抗圆整定1SCJ
取变压器高压侧母线电压等K08等电压阻抗圆圆心坐标
r00
等电压阻抗圆半径
(2)界失步阻抗圆整定2SCJ
阻抗圆圆心
r00
半径
(3)闭锁元件整定
(1) 负序电流闭锁元件动作值采定时限负序流保护动作值
(2) 低电压闭锁元件动作值界电压整定
(3) 电压回路断线闭锁元件整定值取
(4)时间元件整定
5SJ：考虑躲振荡出发取05S
6SJ：汽轮发电机失步运行段时间便运行员采取措施恢复步运行取120S
7SJ：发信号延时备保护动作时间取9S
536低电压起动电流保护
电流继电器动作电流躲额定电流计算
电压继电器动作电压躲低允许运行电压整定
灵敏度变压器高压侧母线短路保护安装处剩余电压
电压元件灵敏度
保护动作时间应高压母线引出线备保护动作时间
537负荷保护
负荷保护整定值
538匝间短路保护
匝间短路保护采负序功率闭锁定子零序电压保护方式零序电压元件躲正常运行衡电压整定取
负序功率元件采常闭接点系统发生单相接时负序功率方动作零序电压元件闭锁防匝间短路保护误动作
539发电机定子电压保护
5310变压器接保护
变压器中性点接运行接运行装两套零序保护中性点接运行时投入零序电流保护中性点接运行时投入零序电压保护
(1) 动作值整定
(a)零序电压保护动作电压通常取二次值5V电压互感器变化零序电压保护次动作电压
(b)零序电流保护动作值面两条件整定：
① 保护侧母线出线零序电流保护备段灵敏度相配合次动作电流
式中 —配合系数取12
—零序电流分支系数值等出线零序电流保护范围末端发生接短路时流保护零序电流流出线保护零序电流选运行方式计算运行方式算
—出线零序电流保护备段动作电流值3250A
②中性点接运行变压器零序电压保护灵敏度相配合
式中
选动作电流
(2)灵敏度校验
(3)动作时间整定
零序电压保护动作时间应高压母线引出线零序电流保护备段动作时间
零序电流保护动作时间应
5311发电机发电机变压器组接保护
发电机100定子接保护两部分组成：第部分第三次谐波滤器零序电压保护作定子绕组90保护动作电压第二部分利三次谐波原理构成定子接保护两者组成100定子接保护图57保护动作时间1～2S
第部分时作发电机变压器组接保护
图57发电机100定子接保护原理图
1—三次谐波滤器 2—零序滤波元件3—整流滤波元件
6保护配置图
6—1发电机变压器保护配置图
设计结
期学期毕业设计已接尾声学期中老师精心指导学帮助利完成毕业设计—发电机变压器保护设计期间学知识明白道理
开始做设计时根毫头绪知道该手觉毕业设计纸肯定难烦认肯定做想动手认真做着急开始收集资料然调研报告英文翻译完成查阅资料程中遇问题问题时学程中遇没解决时候真悔初什没搞明白做毕业设计时搞出问题回头想前学实应该应付考试格该理解东西死记硬背出样时记住知识真正知识时困难前死扳硬套根没理解做毕业设计时前知识理解东西关键理解重程资料收集老师指导做重部分计算等计算做开始画图Visio软件画图软件前没接触老师说简单耐心教会样练学会等图画开始写文样老师指导文利完成
毕业设计然已完成需走路长面工作压力相信次设计中学知识工作生活中会帮助相信工作学生活中做更
致 谢
首先感谢XXX老师谆谆教导学完成文阶段黄老师富创造性设计思路丝苟教学态度广博精深学术知识启发帮助尤毕业课题工作期间黄老师倾注量心血断方性建议指导断鼓励独立思考提出见解锻炼独立设计力切受益终身
深深感谢父母支持作农民然太道理独特方式兢兢业业慈爱眼光默默闻教会生真谛拙壮成长父母教诲生富贵财富次感谢支持
感谢学院创造良学环境严谨求实学术气氛感谢位老师教育帮助感谢学舍友支持帮助
参考文献
[1] 单渊达编 电系统基础 机械工业出版社20016
[2] 刘介编 工厂供电 机械工业出版社20031
[3] 谭浩强编 C程序设计 清华学出版社20047
[4] 史编 电机学 哈尔滨理工学19987
[5] 高春编 型发电机组继电保护整定计算运行技术 中国电力出版19001
[6] 王维检 发电机变压器继电保护应 中国电力出版社20051
[7] 王军编 电机变压器 机械工业出版社20048
[8] 熊信银编 发电机电气系统 中国电力出版社20043
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毕业文（设计）
届 专业
题 目 发电机变压器组保护设计
姓 名 学号
指导教师 职称
站
年 月 日
XXXXX学院科毕业文（设计）评审表
姓名
专业
文（设计）题目
指导教师评语：
指导教师签名：
年 月 日
答教师评语：
答教师签名：
年 月 日
文（设计）成绩
答辩组成员签名
答辩成绩
注：1文成绩采五级分制：优良中格格
2文（设计）成绩仅供评定答辩成绩时参考答辩成绩记入学生成绩单中文答辩成绩栏目
3表须文(设计)起装订申请学位者外复印1份
容 提
电力系统中雷击鸟兽跨接电气设备设备制造缺陷设计安装错误检修质量高运行维护等原发生种事常见时危险障种形式短路中单相接短路常见三相短路较少见外输电线路时发生断线障种障时发生复合障发生障引起果：1障点通短路电流燃起电弧障设备烧坏2系统中设备通短路电流时产生热电动力设备缩短寿命3电压降低破坏户工作稳定性影响产品质量4破坏系统列运行稳定性产生振荡甚整系统瓦解常见正常工作状态负荷谓负荷电气设备负荷电流超额定电流外发电机功功率足引起频率降低水轮发电机突然甩负荷引起电压系统发生振荡等属正常运行状态负荷加速设备绝缘材料老化损坏甚引起事扩造成严重障总正常工作状态影响电质量设备寿命户生产产品质量等
关 键 词
继电保护发电机变压器组备保护差保护
目 录
1 绪 6
11 电力系统继电保护作 6
111电力系统障正常运行状态引起果 6
112 继电保护装置务 6
12 继电保护基原理保护装置组成 7
121继电保护基原理 7
122 继电保护装置组成 7
13继电保护求 8
131选择性 8
132 速动性 8
133灵敏性 9
134性 9
14继电保护技术发展史 10
2 发电机变压器组备保护 11
21概述 11
22相间短路备保护 12
221发电机变压器部外部相间短路 12
222厂变压器部低压侧短路 13
223外部相间短路备保护特点 14
224相间短路备保护整定计算 14
225相间短路备保护方元件设置 15
23单相接保护 15
231接保护特点 15
232单相接保护整定计算 15
3 发电机变压器组差保护 18
31差保护特点 18
32 变压器差保护发电机差保护 18
33差动作保护整定计算 20
4 发电机变压器组保护改进 21
41 目前机组保护存问题 21
42改进方案 21
5 保护配置整定计算 23
51 题目简介 23
52 保护配置 23
521概述 23
522保护配置分析 24
523 种保护配置问题探讨 25
53整定计算 28
531 采高灵敏度接线发电机差保护（BCH2） 28
532变压器差动保护(拟采BCH1型继电器) 29
533发电机变压器组差动保护(BCH4) 31
534负序电流保护 38
535失磁保护 39
536低电压起动电流保护 42
537负荷保护 42
538匝间短路保护 43
539发电机定子电压保护 43
5310变压器接保护 43
5311发电机发电机变压器组接保护 44
6保护配置图 46
发电机变压器组保护设计
1 绪
11 电力系统继电保护作
111电力系统障正常运行状态引起果
电力系统中雷击鸟兽跨接电气设备设备制造缺陷设计安装错误检修质量高运行维护等原发生种事常见时危险障种形式短路中单相接短路常见三相短路较少见外输电线路时发生断线障种障时发生复合障
发生障引起果：
(1) 障点通短路电流燃起电弧障设备烧坏
(2) 系统中设备通短路电流时产生热电动力设备缩短寿 命
(3) 电压降低破坏户工作稳定性影响产品质量
(4) 破坏系统列运行稳定性产生振荡甚整系统瓦解
常见正常工作状态负荷谓负荷电气设备负荷电流超额定电流外发电机功功率足引起频率降低水轮发电机突然甩负荷引起电压系统发生振荡等属正常运行状态
负荷加速设备绝缘材料老化损坏甚引起事扩造成严重障总正常工作状态影响电质量设备寿命户生产产品质量等
112 继电保护装置务
防止电力系统中发生事般采取策
（1）改进设计制造加强维护检修提高运行水工作质量采取项积极措施消减少发生障性
（2）旦发生障迅速选择切障元件保证障部分正常运行
继电保护装置指反映电力系统中电气元件发生障正常运行状态动作断路器跳闸发出信号种制动装置基务：
（1）发生障时动迅速选择障元件（设备）电力系统中切非障部分继续运行
（2）正常运行状态保证选择性般求保护定延时根运行维护条件（常值班员）动作发出信号（减负荷跳闸）动重合闸相配合
12 继电保护基原理保护装置组成
121继电保护基原理
继电保护原理利保护线路设备障前某突变物理量信息量突变量达定值时起动逻辑控制环节发出相应跳闸脉信号
(1) 利基电气参数区
发生短路利电流电压线路测量阻抗等变化构成保护：
a 电流保护 b低电压保护 c距离保护(低阻抗保护)
(2)利部障外部障时保护元件两侧电流相位(功率方)差
(3) 称量否出现
电气元件正常运行(发生称短路)时负序分量零序分量零发生称短路时般负序零序较根分量否存构成零序保护负序保护种保护装置具良选择性灵敏性
(4) 反应非电气量保护
反应变压器油箱部障时产生气体构成瓦斯保护反应电动机绕组温度升高构成负荷保护等
122 继电保护装置组成
继电保护种类然般情况三部分组成测量部分逻辑部分执行部分原理结构图11示
执行
部分
逻辑
部分
测量
部分
障参数量 输出信号
图11
(1) 测量部分
测量部分测量保护元件工作状态(正常工作非正常工作障状态)物理量整定值进行较判断保护否应该起动
(2) 逻辑部分
逻辑部分作根测量部分输出量性质出现序组合保护装置定逻辑程序工作传执行部分
(3) 执行部分
执行部分作根逻辑部分送信号完成保护装置担负务发出信号跳闸动作等
13继电保护求
电力系统继电保护基性求选择性速动性灵敏性性求间相互制约需针条件分进行协调
131选择性
选择性指保护装置动作时仅障元件电力系统中切停电范围量缩保证系统中障部分继续安全运行求继电保护动作选择性时必须考虑继电保护断路器拒绝动作性复杂高压电网中实现远备保护困难时元件应装设单独保护备保护
132 速动性
短路时快速切障缩障范围减轻短路引起破坏程度减户工作影响提高电力系统稳定性发生障时应力求保护装置迅速动作切障
速动性选择性般情况矛盾兼顾两者般允许保护带定延时切障障切总时间等保护装置断路器动作时间电压等级结构网络障切时间求般400～500KV网络约002～004s220～230KV网络004～01s110KV网络01～07s配电网络切短路时间取决允许电压长时间降低户般05～10s
障仅满足选择性求时求快速切障例：
（1）保证系统稳定性必须快速切高压输电线路障
（2）发电厂重户母线电压低允许值（般06倍额定电压）障
（3）容量发电机变压器电动机部发生障
（4）1～10KV线路导线截面允许延时切障
133灵敏性
指保护范围发生障正常运行状态反应力满足求保护装置规定保护范围障时短路点位置短路类型敏锐感觉正确反应保护装置灵敏性通常灵敏度系数衡量灵敏度系数越保护灵敏度越高反越低
134性
指规定保护范围发生属应该动作障时应该拒绝动作属应该动作情况应该误动作
保证继电保护装置足够性应注意点：
（1）选质量结构简单工作继电器元件
（2）设计接线时力求简单 继电器继电器触点少
（3）正确选定继电保护整定值
（4）保护装置提高安装调整实验质量加强常维护理
四基求分析研究继电保护基础贯穿文基线索根保护元件电力系统中位作确定具体保护方式满足相应求
14继电保护技术发展史
继电保护发展着电力系统动化技术发展发展十年着国电力系统想高电压机组现代化电网发展继电保护技术装置应水获提高20世纪50年代前查独电磁型机械元件构成着半导体器件发展陆续推广利整流二极构成整流型元件半导体分立元件组成装置70年代利集成电路构成装置电力系统继电保护中广泛运80年代微型机安全动装置继电保护装置中逐渐应着新技术新工艺采继电保护硬件设备性运行维护方便性断提高继电保护技术达更高水
2 发电机变压器组备保护
21概述
继电保护配置原中型发电机变压器装设套保护保护关断路器拒动时应装设备远备保护保护设备相邻元件提供备保护作
200～300MW发电机发—变组现般采微机保护保护包含完全完全差完全完全裂相横差组二组零序电流型横差部鼓掌具两套保护灵敏动作双重化保护配置 备保护说型发电机发电机—变压器组已没必装设特较复杂容易误动备阻抗保护更弊利少发—变组部点发生短路已重高速灵敏选择性差动保护备保护实相反发—变组外部短路时备保护选择性差保护易造成误动结果发—变组装设备保护（特备阻抗保护）误动作率极高机组安全运行利者通常装设备保护保护区保护灵敏度保护高动作速度较慢结合发电机变压器保护保护种差动保护备保护（包括备阻抗保护）灵敏度选择性远保护说现种备保护技术性没资格充备作根原发电机变压器部短路时端口三相电流三相电压低相应测量阻抗较明显表现出设备保护线路保护
作容量发—变组高压输电线路电压220KV均装双重高频保护段相间距离接距离保护段零序电流保护断路器失灵保护超高压输电线路没求发—变组提供远备保护
220KV母线定总两套母线保护发—变组必种超高压母线提供备保护型发—变组装设备保护唯必装设备阻抗保护应该简单段距离元件动作圆需振荡闭锁环节
22相间短路备保护
221发电机变压器部外部相间短路
(1) 发电机变压器部相间短路备保护：
（a）发电机变压器单设差动保护加备总差动保护差动保护完全双重化样保证快速切障防止相邻元件保护选择性动作保护装置较复杂
（b）反时限负序电流保护定子负荷保护作发电机变压器备保护利两种反时限保护装置兼作相间短路备保护充分发挥反时限电流保护作简化保护装置存足处发电机—变压器相邻区域中发生短路障时延长切障时间三相短路动作时限较两相短路动作时限长增加套负序电流相电流速断保护躲高压母线相间短路整定便发电机—变压器组厂变压器引出线变压器低压侧短路时快速切障保护已反时限负序电流相电流保护结合起实现较简单
（c）装设电流电压元件构成反应三相短路备保护装置称短路障反时限负序电流保护装置作备保护反应称障电流电压保护分两段Ⅰ段反应高压母线障躲高压母线三相短路条件整定延时取05sⅡ段反应相邻元件三相短路电压元件躲低工作电压整定取动作电流躲负荷电流整定取延时相邻元件备保护相配合备保护动作时间超允许值时采备接线相邻元件断路器拒动时较短延时断开发电机变压器
(2) 220千伏母线相邻线路相间短路障时采反时限负序电流保护相电流保护作备保护延时长时加速切障采方案
(a) 采低阻抗保护设置作相邻元件备
(b) 采带时贤电流速段保护装置作相邻元件备
(c) 变220110千伏二绕组变压器藕变压器时220千伏侧采低阻抗保护带时限电流速断保护保护范围宜延伸110千伏母线否加装方元件110千伏侧采复合电压起动电流保护相邻线路备段相配合
222厂变压器部低压侧短路
厂变压器备保护决定发电机变压器组保护配置特总备差动保护范围关总备差动保护两种方案：
（1）总差动保护范围包括厂变压器时总差动保护接厂变压器低压侧电流互感器时厂变压器双重差动保护
（2）总差动保护范围包括厂变压器时总差动保护接厂变压器高压侧电流互感器时厂变压器高压侧应装设电流保护作厂变压器部低压侧短路备保护选择性切低压侧分支障分支应单独装设电流保护
保护方案求保护装置简单量缩短备动作时限差动保护装置阻抗保护装置构成备保护方案较完善备差动保护方案较复杂简化保护起见反时限电流保护基础增设负序电流速段相电流速段保护作部障备低阻抗保护带时限电流速段保护作相邻元件障备保护
223外部相间短路备保护特点
发电机变压器组厂分支时厂分支应装设单独备保护低压侧设保护利发电机外部短路保护作备保护该保护应带两段时限便外部短路时保证常负荷供电
200MW发电机变压器组装双重快速保护发电机侧没带时限备保护时应变压器高压侧装设备保护作相邻元件保护备
224相间短路备保护整定计算
发电机变压器组备保护作相邻元件备保护情况备保护整定方法
（1）发电机发电机双绕组变压器组利发电机备保护作整组备保护变压器低压侧装设备保护果发电机电压母线厂分支时厂分支线应装设单独备保护发电机备保护应两时限较时限跳开变压器高压侧断路器较时限跳开断路器发电机灭磁开关
动作参数整定计算关保护整定公式计算
动作时间整定应出线保护中动作时限者相配合出线保护时限
（2）发电机三绕组变压器组备保护配置原整定计算方法三绕组变压器备保护相
（3）型发电机变压器组防止发电机出口发生称短路时出现较负序电流转子表面热数采反时限特性负序电流保护动作特性应满足A条件发电机电压侧厂分支时厂变压器部发生障情况发电机变压器分装设差动保护外装套发电机变压器组公差动保护作备保护种公差动保护整定计算方法般差动保护相
225相间短路备保护方元件设置
(1) 三侧电源三绕组升压变压器相间障备保护满足选择性求高压侧中压侧加功率方元件方指该侧母线方元件设置利加速跳开电源侧断路器避免系统影响系统
（2）高压中压侧电源三侧均电源三绕组降压变压器联络变压器相间障备保护满足选择性求高压中压侧加功率方元件方宜指变压器
（3）反应相间障功率方继电器通常两功率方继电器构成接入功率方继电器电流电压应90°接线求消三相短路时功率方继电器死区功率方继电器电压回路侧电压互感器供电
23单相接保护
231接保护特点
100MW发电机变压器组中发电机应装设保护区90定子接保护100MW者发电机应装设保护区100定子接保护发电机变压器组通常采零序电压保护动作信号发电机变压器间没断路器时零序电压取发电机侧电压互感器二次绕组开口三角形发电机变压器间断路器时零序电压取变压器低压侧电压互感器便发电机回路断路器断开变压器低压侧发生接短路时保护装置发出信号（图21）
232单相接保护整定计算
(1)电机变压器组零序电压保护整定计算
动作电压整定计算
发电机变压器组高压侧中性点非直接接系统发电机电压网络中
图2—1发电机变压器组接线保护原理图
性点接消弧线圈接时般发电机电压侧装设零序电压保护作信号动作值应满足
Udzj﹥Ubp
衡电压Ubp电压互感器误差三次谐波电压引起通常Ubp达10~15V取零序电压保护动作电压Udzj15V
发电机变压器组高压侧中性点直接接系统高压侧零序保护动作信号时发电机电压侧零序电压保护动作电压Udzj取15V种保护15死区容量发电机完善规程规定100MW发电机应采保护区95接保护
(2) 保护区95接保护 种保护装置零序电压保护基础加装三次谐波滤器便减少三次谐波电压影响继电器动作值考虑基波零序衡电压接线图22示
动作值躲正常运行时电压互感器开口侧基波衡电压整定
Udzj﹥Ubp
里Ubp 基波衡电压值较通常取5~6V
没专匝间短路保护容量发电机求时接发电机切外加继电器2V延时动作跳闸
图2—2电机变压器组带三次谐波滤器接保护接线图
3 发电机变压器组差保护
31差保护特点
发电机变压器发生障异常运行情况发电机变压器组出现发电机变压器组保护应反应发电机变压器障异常运行情况发电机变压器组装设保护应发电机变压器分装设保护相似面述特点
(1)发电机变压器间没断路器时100MW发电机变压器组简化保护装设整组差动保护100MW发电机变压器组装设整组助差动保护外发电机应装设单独差动保护200MW汽轮发电机变压器组变压器宜装设单独差动保护实现双重快速保护方式
(2)发电机变压器间断路器时机组容量发电机变压器均应装设单独差动保护发电机差动保护动作发电机变压器间断路器跳闸变压器继续运行供厂电（图31（a））厂分支接发电机断路器间时变压器差动保护动作变压器高低压侧断路器跳闸发电机继续运行供厂电（图31（b））
32 变压器差保护发电机差保护
变压器差保护发电机差保护样采率制动方式标积制动方式达外部短路误动部短路灵敏动作目变压器差保护方面显著发电机差保护：
（1） 变压器侧额定电压额定电流相等侧电流互感器型号定侧三相接线方式相侧相电流相位致外部短路衡电流增变压器差保护制动系数发电机灵敏度相较低
（2） 变压器高压绕组常调压分接头求带负荷调节变压器差
（a）厂分支接变压器侧 （b）厂分支接发电机侧
图31发电机变压器组接线图
保护已调整衡二次电流破坏衡电流增变压器差保护动作电流制动系数相应加
（3） 定子绕组匝间短路发电机差保护完全没作变压器侧绕组匝间短路通变压器铁心磁路耦合改变侧电流相位变压器差保护匝间短路作（匝间短路视变压器新绕组发生单相短路）
（4）变压器绕组发电机定子绕组开焊障完全差保护均动作变压器瓦斯保护压力保护
33差动作保护整定计算
发电机变压器组差动保护整定计算发电机变压器类型保护整定计算相发电机装设独立差保护采灵敏接线时满足选择性求保护动作电流应压低变压器差动保护发电机变压器组公差动保护动作电流般差动保护整定原进行整定外未接入差动回路厂电分支时差动保护动作电流应躲厂变压器电抗器面发生短路时流保护短路电流条件整定
Idz KkIdmax
式中Kk——系数取13 Idmax——厂变压器电抗器发生短路时流保护短路电流
采带动特性BCH1型继电器时制动线圈接入方式分情况加考虑目保护部短路时保护具较灵敏度外部短路时保护具较制动作
发电机变压器组高压侧电源发电机侧没断路器厂分支线路时通常保证外部短路制动作部短路时制动作发电机双绕组变压器组制动线圈应接厂分支回路电流互感器发电机三绕组变压器组保证高压侧中压侧外部短路时制动作时制动线圈接发电机厂分支回路电流互感器联回路
电机回路装断路器时制动线圈应接线发电机引出线厂分支回路电流互感器联回路
采BCH1型差动继电器时制动线圈匝数选择必须保证厂分支回路发生短路时保护许动作匝数确定
式中：Icdj—厂分支线发生短路时流入差动线圈短路电流值（算基侧）Iz—流制动线圈电流Wcd—基侧差动线圈匝数Kk—系数取15tg—制动特性曲线切线斜率tg09
4 发电机变压器组保护改进
41 目前机组保护存问题
目前机组存面问题：
(1)机组部轻微障保护灵敏度低
(2)匝间保护误动率高
(3)差动保护TA 特性致饱问题未解决
(4)机组部障保护方案完善
42改进方案
针发—变组保护实际运行情况出现问题方面应采取效措施保护断改进完善克服继电器身存足保护交流回路合理状况保护真实反映次设备运行情况实现二次次服务目方面着微机保护推广应成核算许条件量原备品成高机械障概率高电磁特性差电磁型继电器保护更换成微机保护微机保护中采标积制动三段折线式率制动特性基波量算法障分量算法实现变压器差动保护差动电流出现励磁涌流时通差动速断低电压加速判差动保护立动作跳闸
微机保护中电压衡保护灵敏度根保护求设定高TV二次电压回路三相负载衡发生TV二次断线时断线相电压额定电压05倍电压衡保护动作闭锁TV断线关保护时TV二次断线造成回路电压现象迎刃解外利危急保护装置计算功直接算出发电机3U0三次谐波电压须接星型开口三角形辅助TV避免接备继电器三次谐波继电器负载电压回路影响
微机保护许传统保护法拟优点抗干扰方面存许问题干扰微机保护影响表现运算逻辑出错运行程序出轨损坏微机芯片直接果导致危机系统出现障功障碍保护误动微机保护
研究发展方具体选时应充分考虑生产厂家产品质量设备运行环境提高设备运行性避免干扰装置产生良影响
5 保护配置整定计算
51 题目简介
某发电厂扩建新厂安装两台发电机变压器组接线图51（a）示已知参数：
发电机Pe200MWcos085Ue157519524 145
变压器240MVA0105接线Y11分接头121±2×251575KV分级绝缘相间短路备保护范围末端两相短路时流发电机短路电流14900A
110KV母线出线备保护动作时间6S出线零序备保护动作电流3250A动作时间5S运行方式出线零序备保护范围
末端接短路时流变压器零序电流620A障线路零序电流903A运行方式出线末端金属接短路时流变压器零序电流1100A
保护设计需三相短路电流计算结果图51（b）（c）示算115KV安数（括号三相短路电流值）
试选择发电机变压器组保护方式计算种保护整定值
52 保护配置
521概述
根规程规定该发电机变压器组应装设列种保护：发电机差动保护变压器差动保护发电机变压器组公差动保护（差动保护）发电机装设定时限负序电流保护反时限负序电流保护负序负荷保护失磁保护低电压起动电流保护电压保护负荷保护定子接保护匝间短路保护变压器装设瓦斯保护零序电流保护
522保护配置分析
(1) 保护配置满足国家现行规范方超标准求定子单相接保护已达100定子单相接保护
(2) 发电机保护身套联差动保护外装设发电机 变压器组
(a) (b) (c)
图51发电机变压器组保护设计图
（a）接线图（b）110KV母线短路时短路电流分布图（c）1575KV母线短路时短路电流分布图
差保护构成双重保护装设带电流记忆低电压电流保护作发电机 变压器组备保护保护带两段时限较时限断开变压器高压侧断路器较时限停机保证变压器障时确保厂供电
(3) 变压器保护瓦斯压力变压器差动构成保护发电机备保护作变压器备保护变压器复合电压电流保护配置高压侧作母线保护备保护整体保护相互配置完整
(4) 保护备保护分开配置两模块两模块中配置发电机电压保护样单模块障情况发电机失应保护
523 种保护配置问题探讨
（1）发电机失磁保护 发电机失磁常见障形式特型机组励磁系统环节增加发生低励磁失磁机会发电机低励失磁度异步运行转子出现转差定子电流增定子电压降功功率降功功率反（原励磁运行时）增转子回路中出现差频电流电力系统电压降某电源支路电流电气量变化伴定程度摆动定条件破坏电力系统稳定运行威胁发电机身安全
障特性分析构成失磁保护判：系统侧判高压母线三相时低电压防止机组失磁时引发功储备足系统电压崩溃发电机侧判异步边界阻抗（静稳极限阻抗）辅助判：负序电压（电流）元件机组发生失磁时存负序电压（电流）发生称障时负序电压（电流）元件动作闭锁失磁保护功功率方机组失磁时功反机组目前作功调节手段求机组功进相运行该判已适转子低电压元件（包括定励磁低电压判变励磁电压判）该元件较判保护装设点发电机励磁绕组区域开路引起失磁外该元件够正确动作
着系统容量断增网架结构增强系统功储备增强快速微机励磁调节器系统中量样联连接发电机某台发电机失磁期间系统电压变化较系统侧三相低电压拒动机失磁障障机组机端电压低危厂辅机正常工作失磁保护三相现时低电压接机端
（2） 发电机定子匝间短路
条件允许情况优先采横差保护般采零序电压继电器（三次谐波电压滤80）+负序方继电器+PT断线闭锁保护宜延时50～100ms动作全停
零序电压型匝间保护判零序电压取专电压互感器三角开口电压回路电压互感器次侧中性点发电机中性点直接连接（通高压电缆）直接接发电机部外部发生单相接障时发电机中性点电位升高三相中性点电压然完全称开口三角输出电压等0发电机部发生匝间短路者发生中性点称种相间短路时电压互感器三相中性点电压衡开口三角电压输出
单元接线发—变组变接线Y△型发电机侧电流系统称分量法分析变压器高压侧发生种障时均会出现零序电压实际变高压侧发生单相接障时发电机两相中流障电流发电机三相参数完全称短路时暂态程中电枢反应漏磁通影响三相电压中性点称增产生较零序电压提高零序电压型匝间保护动作性应负序功率方元件适提高零序电压动作值
负序功率方元件P2动作方两种方式P2动作方指发电机时P2常开接点零序电压元件常开接点组成门出口发电机正常运行时外部系统称存流发电机负序功率发电机部轻微障时负序功率方保护拒动种保护方案灵敏度高P2动作方指系统时P2常闭接点零序电压元件常开接点组成门出口种方式发电机部障时匝间保护动作外部障时P2元件常闭接点立刻断开断开速度应零序电压元件接点闭合快时P2返回应慢零序电压元件
外部三相称短路时出现衡电压零序电压元件动作旦采P2元件采常闭常闭接点时保持闭合保护误动作整流型集成电路型保护采时第种方案采微机保护三相短路开始瞬间称负序分量记忆住保证P2正确断开常闭接点采述第二种方案
（3）变压器零序保护 a分级绝缘中性点装放电间隙升压双圈变压器 中性点装放点间隙分级绝缘变压器装设两段式零序电流保护反映零序电压间隙放电电流零序电流电压保护零序电流接中性点引出线电流互感器放电间隙零序电流接放电间隙电流互感器
零序电流ⅠⅡ段：较短时限动作断开220KV母联断路器较长时限解列灭磁
零序电流（中性点接闸刀断开时投入）电压保护：03～05s时贤解列灭磁
型发—变组单元接线防止机组电压发电机制造商会求变中性点接运行
b升压三圈变压器 全绝缘变压器装设两段零序电流保护零序电压保护系统接障先切中性点接变压器切中性点接变压器零序电流接中性点引出线电流互感器
中性点装放电间隙分级绝缘变压器装设两段式零序电流保护反映零序电压间隙放电电流零序电流电压保护零序电流接中性点引出线电流互感器放电间隙零序电流接放电间隙电流互感器
零序电流Ⅰ段：较短时限动作断开220KV母联断路器较长时限动作断开侧断路器零序电流Ⅱ段：较短时限动作断开侧断路器较长时限动作断开变压器侧断路器灭磁
零序电压保护03～05s时限动作断开变压器侧断路器灭磁零序电流（中性点接闸刀断开时投入）电压保护03～05s时限动作断开变压器侧断路器灭磁
53整定计算
531 采高灵敏度接线发电机差保护（BCH2）
(1)确定电流互感器电压互感器变
8625A
1000052000
1575011575
(2)计算发电机二次额定电流
(3) WP衡线圈匝数WP
匝
—系数
AWO—继电器动作安匝般取60匝
WP取12匝
(4)求差动线圈匝数
1266+122466匝
取20匝(BCH2型继电器差动线圈匝数20匝)
(5)保护动作电流
(6)灵敏度校验
考虑110KV侧断路器断开时灵敏度
﹥2满足求
(7)接中性线CJJ动作电流
532变压器差动保护(拟采BCH1型继电器)
(1) 侧电流互感器变额定电流计算
名 称
侧 数 值
额定电压(KV)
121
1575
额定电流(A)
电流互感器接线方式
电流互感器计算变
选电流互感器变
循环臂电流(A)
选121KV侧基侧
(2)制动线圈接入方式
根已知短路电流分布情况制动线圈应接110KV侧部短路时制动作
(3)确定保护装置次动作电流
（a）躲变压器励磁涌流
（b）躲1575KV侧外部短路时衡电流
447A
（c）躲二次回路断线时负衡电流
取基侧动作电流
(4)确定基侧差动线圈匝数
匝
取差动线圈整定匝数匝
(5)确定非基侧(1575KV侧)工作线圈匝数Wq衡线圈匝数Wp
匝
选取匝
实际工作线圈匝数匝
(6)计算
实际误差005必重算
(7)确定制动系数制动线圈匝数
制动系数躲1575KV侧外部短路时短路时衡电流选择
制动线圈匝数
匝
选取匝
(8)计算灵敏系数
110KV侧两相短路时保护装置灵敏度低种情况工作安匝计算
110KV侧工作安匝：
安匝
1575侧工作安匝
安匝
总工作安匝安匝
制动安匝计算
短路电流产生制动安匝
安匝
负荷电流产生制动安匝
安匝
总制动安匝安匝
利BCH1型继电器制动特性曲线(图52)求动作安匝
安匝
灵敏度﹥2
533发电机变压器组差动保护(BCH4)
接线图53示
(1)确定侧电流互感器变二次额定电流值选择基侧起动电流
计算方法（二）相
(2)求制动线圈差动线圈m
中tg产品说明书中出标准特性曲线（图53(b)示）原点制动特性曲线1高点作切线斜率tg
110KV侧母线短路时
1×1×01×4763 0476KA
KA
图52 BCH1型差动继电器制动特性曲线
1—制动特性曲线 2—制动特性曲线
图53 BCH4型差动继电器(a)接线图
图53 BCH4型差动继电器 (b)BCH4型差动继电器
1低制动特性曲线 2高制动特性曲线
KA
1575KV侧厂分支外部短路时
KA
KA
KA
面计算知110KV侧障时m值0814
(3)计算基侧差动线圈匝数Wcdjb
匝
选取匝
(4)计算基侧制动线圈匝数Wzjb
选取匝
(5)校核动作电流系数
A
(6)求1575KV侧差动线圈匝数
匝
选取匝
(7)求1575KV侧制动线圈匝数
选取匝
(8)计算侧工作线圈匝数
(a)基侧计算工作匝数整定工作匝数
匝
匝
(b)1575KV侧
匝
(9)校核tgm
（a）校核
（b）校核tg
110KV侧（基侧）障
1575KV侧障
(c)校核m
基侧
计算知：m实际值初步计算中采值tg实际值初步计算中采值种计算结果重算
(10)校验灵敏度
运行方式两相短路电流计算
(a)110KV侧部障时灵敏度
匝
根BCH4型继电器高制动特性曲线(图53（b）中曲线2)找MN140安匝安匝
（b）1575KV侧部障时
理根找MN170MN120安匝
534负序电流保护
反时限负序电流保护采BL41型继电器动作时间5S
规程规定保护动作值发电机转子发热条件整定发电机容量200MW允许热时间常数A8允许流发电机负序电流时间关系计算（中负序电流标值）曲线图54中曲线1
图54 负序电流保护动作特性发电机允许负序电流曲线配合图
1发电机允许负序电流曲线 2负序电流动作特性
反时限负序电流保护动作特性保护发电机出现转子局部热观点出发应满足条件中a裕度系数般取0002～0004继电器动作特性曲线图54中曲线2动作时间5S相邻线路
备保护动作时间加套定时限负序电流保护作相零线路备保护失磁保护闭锁
定时限负序电流保护整定方法：
(1)动作电流计算
发电机转子发热条件计算
(2)灵敏度校验
(3)动作时间整定
外装设动作信号负序电流保护整定值躲发电机长期允许负序电流值负荷时负序电流滤器衡电流整定取
535失磁保护
失磁保护采LZ2型失磁继电器方框图动作特性图55示
系统元件电抗算1575KV侧二次电抗值分
发电机
系 统
变压器
系统阻抗图56示失磁保护整定计算
（a）方框图
（b）动作特性图
图55 LZ2型失磁继电器构成失磁保护
（a）方框图 （b） 动作特性图
图56计算失磁保护动作特性图
(1)等电压（界电压）阻抗圆整定1SCJ
取变压器高压侧母线电压等K08等电压阻抗圆圆心坐标
r00
等电压阻抗圆半径
(2)界失步阻抗圆整定2SCJ
阻抗圆圆心
r00
半径
(3)闭锁元件整定
(1) 负序电流闭锁元件动作值采定时限负序流保护动作值
(2) 低电压闭锁元件动作值界电压整定
(3) 电压回路断线闭锁元件整定值取
(4)时间元件整定
5SJ：考虑躲振荡出发取05S
6SJ：汽轮发电机失步运行段时间便运行员采取措施恢复步运行取120S
7SJ：发信号延时备保护动作时间取9S
536低电压起动电流保护
电流继电器动作电流躲额定电流计算
电压继电器动作电压躲低允许运行电压整定
灵敏度变压器高压侧母线短路保护安装处剩余电压
电压元件灵敏度
保护动作时间应高压母线引出线备保护动作时间
537负荷保护
负荷保护整定值
538匝间短路保护
匝间短路保护采负序功率闭锁定子零序电压保护方式零序电压元件躲正常运行衡电压整定取
负序功率元件采常闭接点系统发生单相接时负序功率方动作零序电压元件闭锁防匝间短路保护误动作
539发电机定子电压保护
5310变压器接保护
变压器中性点接运行接运行装两套零序保护中性点接运行时投入零序电流保护中性点接运行时投入零序电压保护
(1) 动作值整定
(a)零序电压保护动作电压通常取二次值5V电压互感器变化零序电压保护次动作电压
(b)零序电流保护动作值面两条件整定：
① 保护侧母线出线零序电流保护备段灵敏度相配合次动作电流
式中 —配合系数取12
—零序电流分支系数值等出线零序电流保护范围末端发生接短路时流保护零序电流流出线保护零序电流选运行方式计算运行方式算
—出线零序电流保护备段动作电流值3250A
②中性点接运行变压器零序电压保护灵敏度相配合
式中
选动作电流
(2)灵敏度校验
(3)动作时间整定
零序电压保护动作时间应高压母线引出线零序电流保护备段动作时间
零序电流保护动作时间应
5311发电机发电机变压器组接保护
发电机100定子接保护两部分组成：第部分第三次谐波滤器零序电压保护作定子绕组90保护动作电压第二部分利三次谐波原理构成定子接保护两者组成100定子接保护图57保护动作时间1～2S
第部分时作发电机变压器组接保护
图57发电机100定子接保护原理图
1—三次谐波滤器 2—零序滤波元件3—整流滤波元件
6保护配置图
6—1发电机变压器保护配置图
设计结
期学期毕业设计已接尾声学期中老师精心指导学帮助利完成毕业设计—发电机变压器保护设计期间学知识明白道理
开始做设计时根毫头绪知道该手觉毕业设计纸肯定难烦认肯定做想动手认真做着急开始收集资料然调研报告英文翻译完成查阅资料程中遇问题问题时学程中遇没解决时候真悔初什没搞明白做毕业设计时搞出问题回头想前学实应该应付考试格该理解东西死记硬背出样时记住知识真正知识时困难前死扳硬套根没理解做毕业设计时前知识理解东西关键理解重程资料收集老师指导做重部分计算等计算做开始画图Visio软件画图软件前没接触老师说简单耐心教会样练学会等图画开始写文样老师指导文利完成
毕业设计然已完成需走路长面工作压力相信次设计中学知识工作生活中会帮助相信工作学生活中做更
致 谢
首先感谢XXX老师谆谆教导学完成文阶段黄老师富创造性设计思路丝苟教学态度广博精深学术知识启发帮助尤毕业课题工作期间黄老师倾注量心血断方性建议指导断鼓励独立思考提出见解锻炼独立设计力切受益终身
深深感谢父母支持作农民然太道理独特方式兢兢业业慈爱眼光默默闻教会生真谛拙壮成长父母教诲生富贵财富次感谢支持
感谢学院创造良学环境严谨求实学术气氛感谢位老师教育帮助感谢学舍友支持帮助
参考文献
[1] 单渊达编 电系统基础 机械工业出版社20016
[2] 刘介编 工厂供电 机械工业出版社20031
[3] 谭浩强编 C程序设计 清华学出版社20047
[4] 史编 电机学 哈尔滨理工学19987
[5] 高春编 型发电机组继电保护整定计算运行技术 中国电力出版19001
[6] 王维检 发电机变压器继电保护应 中国电力出版社20051
[7] 王军编 电机变压器 机械工业出版社20048
[8] 熊信银编 发电机电气系统 中国电力出版社20043
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