基于微機(jī)的發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

基于微機(jī)的發(fā)電機(jī)繼電保 專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書系(教研室)主任：信息與電氣工程院系(教研室)(簽名)1設(shè)計(jì)(論文)題目及專題：2學(xué)生設(shè)計(jì)(論文)時(shí)間：自月日開始至月日止3設(shè)計(jì)(論文)所用資源和參考資料：資源：圖書館，intel網(wǎng)，老師借書，自購(gòu)書籍，參考資料：《現(xiàn)代供電技術(shù)》(孟祥忠);《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》(電力工業(yè)出版社);《工廠供電》(機(jī)械工業(yè)出版社)微型計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用實(shí)例集；計(jì)算機(jī)控制；電機(jī)工程手冊(cè)；單4設(shè)計(jì)(論文)完成的主要內(nèi)容：(1)進(jìn)行基于的微機(jī)發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、比較，最終確定：(3)必須要有合理的原理設(shè)計(jì)圖；元器件的選型；正確的接線圖；對(duì)該設(shè)計(jì)的總結(jié)；具有5提交設(shè)計(jì)(論文)形式(設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等)及要求：1.)畢業(yè)論文：要求在22.)系統(tǒng)硬件圖：要用專用畫圖軟件畫圖，圖形美觀，標(biāo)注清晰。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本(圖紙)規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄提交畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)下列材料：1設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書共頁(yè)2設(shè)計(jì)(論文)圖紙共頁(yè)3指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)共頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的研究思路，設(shè)計(jì)(論文)質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)](簽名)(簽名)(簽名)(簽名)Inrecentyears,therapiddevelopmentofChina'snationaleconomy,people'slivingstandardshavegraduallyimproved,atthesametimepeoplearedependentonelectricityfurtherimproved,soinrecentyears,expandingthesizeofthepowersystem,therapiddevelopmentofhigh-voltagegrid.Rapiddevelopmentofthepowersupplysystemisalsoonahighersecurityrequirements,includingprotectionequipmentisoneofthekeyfactorstoensurethattheentirepowersystemiscapableofstableoperation.ThispowersystemprotectiondevicesonthecomputerofahigherrequirementInthispaper,byanalyzingtheparametersoftheoriginaldatainthemainequipment,firstofall,theprincipleoftheneedforacomprehensivereviewofpowersystemprotectionsystems,accesstorelevantinformation,deepenunderstanding;secondly,carryprotectiondevicesdesigngenerators,compare,andultimatelyOK,finally,wereonthebusat,generatorsandtransformerscalculatedparametertuningandconfiguration,andthesystemoncethedesignisgiveninaccordancewiththesecondpartofthegeneraldesignandconfigurationdiagramandschematic.circuitcomputer;generators;relay;parametertuning;bus;secondary 第一章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)簡(jiǎn)論 1.1繼電保護(hù)的作用 1.2繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類 1.2.1基本原理 1.2.2構(gòu)成 1.2.3分類 2.1微機(jī)保護(hù)簡(jiǎn)介 2.2微機(jī)保護(hù)裝置原理 2.3微機(jī)保護(hù)裝置接線 243.1發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) 243.1.1發(fā)電機(jī)故障類型 243.1.2不正常運(yùn)行狀態(tài) 253.2發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置 253.3發(fā)電機(jī)縱差保護(hù) 3.3.1工作原理 3.3.2發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的整定計(jì)算 273.4發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) 3.5發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù) 3.6發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù) 3.7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù) 3.7.1定時(shí)限過電流保護(hù) 3.7.2反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù) 3.8發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 3.9發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù) 3.10復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù) 41 424.1BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 4.2橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算 434.3復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算 454.4過負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算 464.5定子單相接地保護(hù)整定計(jì)算 47 485.1母線保護(hù)配置原則 485.2母線差動(dòng)保護(hù)基本原理 485.2.1母聯(lián)電流比相式母線差動(dòng)保護(hù) 5.2.2雙母線固定聯(lián)接的母線差動(dòng)保護(hù) 5.3母線保護(hù)整定計(jì)算 第六章繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì) 6.1二次回路的基本概念 6.2二次保護(hù)回路全圖 電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展4個(gè)歷史階段。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是針對(duì)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種不正常狀態(tài)和《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》及《現(xiàn)代供電技術(shù)》,并依據(jù)繼電第一章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)簡(jiǎn)論1.1繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各響(如雷擊、倒塔、內(nèi)部過電壓或運(yùn)行人員誤操作等),電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生各種故②從電源到短路點(diǎn)間流過的短路電流引起的發(fā)熱和電動(dòng)力將造成在該路徑中非③靠近故障點(diǎn)的部分地區(qū)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞或影響電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運(yùn)行情況的緊急處1.2繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成與分類1.2.1基本原理要完成繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先要提取和利用電力元件在三種運(yùn)行狀態(tài)下的“差異”,然后“區(qū)分”出三種運(yùn)行狀態(tài)(正常、不正常和故障狀態(tài)),最后是“甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運(yùn)行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測(cè)量阻抗”等。(a)正常運(yùn)行情況U(w)(b)三相短路情況圖1-1我國(guó)常用的110kV及以下單側(cè)電源的供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)并正確利用能可靠區(qū)分三種運(yùn)行狀態(tài)的可測(cè)參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護(hù)原理。在此以圖1-1為例分析一下利用不同電氣量特征分別能構(gòu)成哪種保護(hù)：1.線路電流幅值正常時(shí)：負(fù)荷電流短路時(shí)：短路電流I→短路時(shí)電流幅值增大—構(gòu)成→過電流保護(hù)2.母線的相間或?qū)Φ仉妷悍刀搪窌r(shí)：短路點(diǎn)的相間或?qū)Φ仉妷航档偷搅? 差異→短路時(shí)電壓幅值降低3.線路始端電壓與電流之比(即測(cè)量阻抗)圖1-2220kV及以上多側(cè)電源的輸電網(wǎng)路及負(fù)荷阻抗角(功率因數(shù)角)構(gòu)成→距離保護(hù)(低阻抗保護(hù))如圖1-2所示，其中：差異→短路時(shí)測(cè)量阻抗幅值降低，阻抗角增大那么,A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差180°,兩側(cè)電流的矢量和為零。外部短路——如圖1-2(b)所示，如果規(guī)定電流的正方向是從母線流向線路，那么,A-B兩側(cè)電流的大小相等，相位相差180°,兩側(cè)電流的矢量和為零。內(nèi)部短路——如圖1-2(c)所示，兩側(cè)電源分別向短路點(diǎn)供給短路電流I'a?和I”2,都是由母線流向線路，此時(shí)兩個(gè)電流一般不相等，在理想條件下(兩側(cè)電勢(shì)同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等),兩個(gè)電流同相位，兩個(gè)電流的矢量和等于短路點(diǎn)的總電流，其值較大。其他類型的保護(hù)有：1.縱聯(lián)保護(hù)——利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣量差異的保護(hù)。①電流差動(dòng)保護(hù)——利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流矢量的差別構(gòu)成。②電流相位差動(dòng)保護(hù)——利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流相位的差別構(gòu)成。圖1-3過電流保護(hù)單相原理圖③方向比較式縱聯(lián)保護(hù)——利用內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)功率方向的差別構(gòu)成。以上保護(hù)常被用做220kV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力元件的主保護(hù)。2.反映非電量特征的保護(hù)①氣體保護(hù)——當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于變壓器油受熱分解所產(chǎn)生的氣體保護(hù)。②過熱保護(hù)——當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時(shí)，反應(yīng)于電動(dòng)機(jī)繞組溫度的升高而構(gòu)成的保護(hù)。1.2.2構(gòu)成在供電系統(tǒng)中應(yīng)用各種繼電保護(hù)裝置，盡管它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上各不相同，但基本上是由測(cè)量、邏輯、執(zhí)行三種功能部分組成，如圖1-4所示1整定值跳閘或信號(hào)邏輯23圖1-4繼電保護(hù)裝置組成方框圖(1)測(cè)量部分測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量(如電流、電壓、阻抗、功率方向等),根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置1.2.3分類(1)按被保護(hù)的對(duì)象分類：輸電線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)(2)按保護(hù)原理分類：電流保護(hù)、電壓保護(hù)、距(4)按構(gòu)成繼電保護(hù)裝置的繼電器原理分類：機(jī)電型保護(hù)(如電磁型保護(hù)和感應(yīng)型保護(hù))、整流型保護(hù)、晶體管型保護(hù)、集成電路型保護(hù)及微機(jī)型保護(hù)等；主保護(hù)——滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)后備補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保第二章微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)2.1微機(jī)保護(hù)簡(jiǎn)介機(jī)對(duì)話，外部通信等6部分組成，其中微型機(jī)主系統(tǒng)是核心部件，其他5部分是模擬量輸入部分是將互感器輸入的模擬電信號(hào)正確的變換成離散化的數(shù)字1)輸入變換及電壓形成他接受來(lái)自電力互感器二次側(cè)的電壓、電流信號(hào)，2)低通濾波器作用是抑制輸入信號(hào)中歲保護(hù)無(wú)用的較高的頻率的成分，以3)采樣保持器S/H所謂采樣保持，就是在某一刻抽取輸入信號(hào)的瞬時(shí)值，4)多路轉(zhuǎn)換器它可有CPU通過編碼器控制將多通道輸入信號(hào)(由S/H送來(lái))依次與一路輸出端連接，與輸出端與模數(shù)變換器的輸入端項(xiàng)鏈。此時(shí)，只用5)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D它將由S/H抽取并保持的輸入模擬信號(hào)的瞬時(shí)值變換閘狀態(tài)、開關(guān)或繼電器觸點(diǎn)的“通”或“斷”狀態(tài)、控制信號(hào)的“有”或“無(wú)”CPU、整個(gè)微機(jī)保護(hù)的指揮中樞，程序的運(yùn)行依賴于CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)；存儲(chǔ)器、它用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、提供定時(shí)采樣觸發(fā)信號(hào)、形成中斷控人機(jī)對(duì)話部分建立起微機(jī)保護(hù)裝置與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對(duì)保護(hù)裝外部通信部分提供信息通道與變電站計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)以及電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)2.2微機(jī)保護(hù)裝置原理重合閘的起動(dòng)方式可以由保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)或開關(guān)位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式；當(dāng)與本公司其它產(chǎn)品一起使用有二套重合閘時(shí)，二套裝置的重合閘可以同時(shí)投入，不會(huì)出現(xiàn)二次重合，與其它裝置的重合閘配合時(shí)，可考慮用壓板僅投入一套重合閘。三相重合時(shí)，可采用檢線路無(wú)壓重合閘或檢同期重合閘，也可采用快速直接重合閘方式，檢無(wú)壓時(shí)，檢查線路電壓或母線電壓小于30V;檢同期時(shí)，檢查線路電壓和母線電壓大于40V,且線路和母線電壓間相位差在整定范圍內(nèi)。非全相運(yùn)行狀態(tài)下，將縱聯(lián)零序退出，退出與斷開相相關(guān)的相、相間變化量方向、變化量距離繼電器，RCS-901A將零序過流保護(hù)Ⅱ段退出，Ⅲ段不經(jīng)方向制，RCS-901D將零序過流保護(hù)Ⅱ段退出，零序反時(shí)限過流不經(jīng)方向元件控制。單相重合閘時(shí)，零序過流加速經(jīng)60ms跳閘，距離Ⅱ段受振蕩閉鎖控制經(jīng)25ms延控制回路斷線控制回路斷線低壓減載動(dòng)作動(dòng)作顯示及遠(yuǎn)傳低頻減載動(dòng)作檢無(wú)壓投入0N外部閉鎖重合閘手跳閉鎖事件記錄&充電完畢不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)投入保護(hù)啟動(dòng)投入≥1重合閘放電&充電時(shí)間開關(guān)跳位開關(guān)合位合閘&&圖2-2三相一次重合閘原理圖時(shí)三相跳閘；三相重合閘或手合時(shí)，零序電流大于加速定值時(shí)經(jīng)100ms延時(shí)三相跳閘；三相重合閘時(shí)，經(jīng)整定控制字選擇加速不經(jīng)振蕩閉鎖的距離Ⅱ、Ⅲ段，否則總是加速經(jīng)振蕩閉鎖的距離Ⅱ段；手合時(shí)總是加速距離Ⅲ段。當(dāng)線路因任何原因切除兩相時(shí)，由單相運(yùn)行三跳元件經(jīng)零序壓板控制切除三相，其判據(jù)為：有兩相TWJ動(dòng)作且對(duì)應(yīng)相無(wú)流(<0.06In),而零序電流大于0.15In,則延時(shí)150ms發(fā)單相運(yùn)行三跳命令。保護(hù)單跳固定、保護(hù)三跳固定為本保護(hù)動(dòng)作跳閘形成的跳閘固定，單相故障，故障無(wú)電流時(shí)該相跳閘固定動(dòng)作，三相跳閘，三相電流全部消失時(shí)三相跳閘固定外部單跳固定、外部三跳固定分別為其它保護(hù)來(lái)的單跳起動(dòng)重合、三跳起動(dòng)重合輸入由本保護(hù)經(jīng)無(wú)流判別形成的跳閘固定；重合閘退出指重合閘方式把手置于停用位置，或定值中重合閘投入控制字置“0”,則重合閘退出。本裝置重合閘退出并不代表線路重合閘退出，保護(hù)仍是選相跳閘的。要實(shí)現(xiàn)線路重合閘停用，需將溝三閉重壓板投上。當(dāng)重合閘方式把手置于運(yùn)行位置(單重、三重或綜重)且定值中重合閘投入控制字置“1”時(shí)，本裝置重合閘投入。TV斷線時(shí)重合放電。重合閘充電在正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，重合閘投入、無(wú)TWJ、無(wú)壓力低閉重輸入、TV斷線和其它閉重輸入經(jīng)15秒后充電完成。本裝置重合閘為一次重合閘方式，用于單開關(guān)的線路，一般不用于3/2開關(guān)方式，可實(shí)現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘和綜合重合閘。重合閘的起動(dòng)方式有本保護(hù)跳閘起動(dòng)、其它保護(hù)跳閘起動(dòng)和經(jīng)用戶選擇的不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。三相重合時(shí)，可選用檢線路無(wú)壓重合閘、檢同期重合閘，也可選用不檢而直接重合閘方式。檢無(wú)壓時(shí)，檢查線路電壓或母線電壓小于30伏時(shí)，檢無(wú)壓條件滿足，而不管線路電壓用的是相電壓還是相間電壓；檢同期時(shí)，檢查線路電壓和母線電壓大于40伏且線路電壓和母線電壓間的相位在整定范圍內(nèi)時(shí)，檢同期條件滿足。正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)檢測(cè)線路電壓與母線A相電壓的相角差，設(shè)為中，檢同期時(shí)，檢測(cè)線路電壓與母線A相電壓的相角差是否在(φ一定值)至(φ十定值)范圍內(nèi)，因此不管線路電壓用的是哪一相電壓還是哪一相間電壓，保護(hù)能夠過流保護(hù)投入0過流保護(hù)投入0N動(dòng)作顯示及遠(yuǎn)傳-Tset低電壓閉鎖投入0NJab≤IJsetUca≤Jset方向保護(hù)投入ON正方向跳閘事件記錄&圖2.3過電流保護(hù)原理接線圖距離保護(hù)用戶選擇“投負(fù)荷限制距離”,則I、Ⅱ、Ⅲ段的接地和相間距離不到10ms,則開放振蕩閉鎖160ms,另外不對(duì)稱故障開放元件、對(duì)稱故障開放元相運(yùn)行再故障時(shí)，距離Ⅱ段受振蕩閉鎖開放元件控制，經(jīng)120ms延時(shí)三相“投三重加速Ⅲ段距離”、由不經(jīng)振蕩閉鎖的Ⅱ段或Ⅲ+220V+220V控制電源瑞也監(jiān)視合間回路合間回路重合間階就回路手合濕合虛數(shù)委間回路手外接保護(hù)間1保護(hù)粥間磁間回路合位監(jiān)視機(jī)卡保護(hù)保護(hù)電流保護(hù)電流?零序電流母線電壓:零序電壓線路電壓接地XXxi-28A5A7公共端彈簧未儲(chǔ)能開關(guān)量開閉鎖重合閘開入1開入2開入3開入4-220V機(jī)箱接地第三章發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)3.1發(fā)電機(jī)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作3.1.1發(fā)電機(jī)故障類型振動(dòng)后會(huì)破壞各軸承與軸瓦之間的間隙，造成“拉瓦”,排除故障需要相當(dāng)長(zhǎng)的3.1.2不正常運(yùn)行狀態(tài)②過負(fù)荷。由于負(fù)荷等超過發(fā)電機(jī)額定容量而引起的三相對(duì)稱過負(fù)荷；由于外部不對(duì)稱短路或不對(duì)稱負(fù)荷(如單相負(fù)荷，非全相運(yùn)行等)而引起的發(fā)電機(jī)負(fù)序過區(qū)為100%的定子接地保護(hù)，保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)也可以動(dòng)作于切。3.2發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置1、縱差動(dòng)保護(hù)當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組有2個(gè)以上的分支且連接成雙星形，每個(gè)分支都有引出線時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓回路回路的接地電容電流(未經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償)大于或等于5A時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于跳閘、停機(jī)、滅磁。;當(dāng)接地電容電流小于5A時(shí)，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作信號(hào)。4、過電流保護(hù)一般應(yīng)配置低電壓過流或復(fù)合電壓過流保護(hù)反應(yīng)外部短路引起的定子繞組過電7、轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地保護(hù)3.3.1工作原理3.3.2發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)的整定計(jì)算I?p=KlenI?=KLmbmx式中：短路電流非周期分量影響系數(shù)，電流繼電器取1.5～2,BCH-2繼電器取1;可靠系數(shù)一般取1.3。取1、2兩項(xiàng)中的最大值為保護(hù)動(dòng)作整定值。I=0.2Iv在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近短路，當(dāng)過渡電阻不為零時(shí)，短路電流很小，保護(hù)存在動(dòng)作三、由BCH—2差動(dòng)繼電器構(gòu)成的發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)1.動(dòng)作電流大于發(fā)電機(jī)額定電流時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開外部短路時(shí)最大不平衡電流，即I≥Kxls=Kx·K)a·Kf·j·lmax式中K?一可靠系數(shù)，采用1.3;Ijs—計(jì)算不平衡電流；Kca一考慮非周期分量影響的系數(shù)。當(dāng)采用BCH-2繼電器K—電流互感器同形系數(shù)，采用0.5;Iamx—在發(fā)電及外部三相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)的最大周期性短對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于電抗X"的數(shù)值比汽輪發(fā)電機(jī)大，其出口處發(fā)生三相短路的最大短路電流約為：I?mx=51,為避免保護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的最大負(fù)荷電流，即L=Kkle.j式中K?一可靠系數(shù)，采用1.32.靈敏系數(shù)式中Ian—發(fā)電機(jī)出口兩相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)最小周期性短路電流相當(dāng)于0.55IN.G.2,還可保證TA二對(duì)于大型機(jī)組或水內(nèi)冷機(jī)組，中性點(diǎn)相間短路的幾率比較大，以上2種保護(hù)方式3.4發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)(1)發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)1)一個(gè)分支繞組內(nèi)部發(fā)生匝間短路時(shí)：圖3-1某一繞組內(nèi)部匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)此時(shí)兩個(gè)分支繞組的電勢(shì)將不等，出現(xiàn)環(huán)流I,這時(shí)在電流差動(dòng)回路中將會(huì)有,若此電流大于啟動(dòng)電流，保護(hù)可靠動(dòng)作。但是當(dāng)短路匝數(shù)α較小時(shí)，2)同相并聯(lián)分支繞組間發(fā)生匝間短路時(shí)：此時(shí)，只要這兩個(gè)分支繞組短路點(diǎn)存時(shí)差動(dòng)電流為圖3-2同相不同繞組匝間短路橫差動(dòng)保護(hù)(2)單元件橫差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)達(dá)100以上，保護(hù)只反應(yīng)基波分量。1)橫差保護(hù)次靈敏段，相當(dāng)于傳統(tǒng)單元件橫差保護(hù)。2)橫差保護(hù)靈敏段：裝置采用相電流比率制動(dòng)的橫差保護(hù)原理，其動(dòng)作方程：/m<1Im≥l3.5發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)發(fā)生單相接地的故障比例很高，約占定子故障的70%-80%。由于大型發(fā)電機(jī)組采用3次諧波濾過器可以降低電壓繼電器的整定值、提高靈敏度；保護(hù)延時(shí)的目一般低壓繼電器的整定值為10V左右，保護(hù)的范圍可達(dá)90%左右。二、具有100%保護(hù)范圍的發(fā)電機(jī)定子繞組接地保護(hù)雙頻式100%接地保護(hù)是由基波零序電壓和3次諧波電壓保護(hù)構(gòu)成?；阈螂妷罕Ｗo(hù)定子繞組的90%左右，3次諧波電壓保護(hù)反應(yīng)定子繞組其余部分的接地故定子繞組單相接地時(shí)3次諧波電壓的分布；發(fā)電機(jī)定子繞組距中性點(diǎn)a處發(fā)生金屬性單相接地，當(dāng)α<50%,Us3>UN3;當(dāng)α>50%時(shí)，Us3<UN3。利用Us3作為動(dòng)作量，利用UN3作為制動(dòng)量，構(gòu)成的接地保護(hù)動(dòng)作范圍0～50%。3.6發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路的保護(hù)一、橫差電流保護(hù)使用條件：每相繞組有兩個(gè)以上并聯(lián)支路，且中性點(diǎn)都有引出。動(dòng)作原理：若發(fā)生定子繞組匝間短路，則故障相繞組的兩個(gè)分支的電勢(shì)不相等，因而在定子繞組中出現(xiàn)環(huán)流，通過中性點(diǎn)連線，該電流大于保護(hù)的動(dòng)作電流，則保護(hù)動(dòng)作，跳開發(fā)電機(jī)斷路器及滅磁開關(guān)。橫差保護(hù)動(dòng)作電流：Ip=(0.2~0.3)Iav二、反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護(hù)落G當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，機(jī)端三相電壓對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不對(duì)稱，出現(xiàn)零序電壓。三、反應(yīng)轉(zhuǎn)子回路2次諧波電流的匝間短路保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中將出現(xiàn)2次諧波電流，因此利用轉(zhuǎn)子中的2次諧波電流，可以構(gòu)成匝間短路保護(hù)。TATA1LEAT2魂過器負(fù)序電流2次調(diào)波電流絲電器負(fù)序功率方向器2次璃讀魂過器執(zhí)行元件3.7發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)3.7.1定時(shí)限過電流保護(hù)(1)單相式低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)單相式的低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)—由接于相電流上的過電流繼電器KA1和接于線電壓上的低電壓繼電器KV組成，以專門反應(yīng)三相對(duì)稱短路。與負(fù)序過電流保護(hù)并聯(lián)工作的，經(jīng)過時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。(2)負(fù)序過電流保護(hù)(過負(fù)荷信號(hào)部分)KA3具有較小的整定值，當(dāng)負(fù)序電流超過發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期允許值時(shí)，經(jīng)時(shí)間繼電器KT2的延時(shí)后，發(fā)出發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱過負(fù)荷信號(hào)。整定原則：躲開發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和最大負(fù)荷下負(fù)序過濾器的不平衡電流(均應(yīng)考慮繼電器返回系數(shù))。一般情況下其整定值可取為：式中I?—負(fù)序過電流保護(hù)值；I?—長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流。動(dòng)作時(shí)限應(yīng)保證外部不對(duì)稱短路時(shí)動(dòng)作選擇性，一般取5~10s。(3)負(fù)序過電流保護(hù)(跳閘部分)繼電器KA2具有較大的整定值，經(jīng)時(shí)間繼電器KT1的延時(shí)后動(dòng)作于發(fā)電機(jī)圖3-4發(fā)電機(jī)負(fù)序電流及單相式電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)原理接線圖動(dòng)作電流的選擇：給出一個(gè)計(jì)算時(shí)間t,動(dòng)作時(shí)限一般取為3~5s。兩段式定時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)的動(dòng)作特性與發(fā)電機(jī)允許的負(fù)序電流曲線不3.7.2反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)反時(shí)限曲線特性如圖3-5所示。它由上線定時(shí)限、反時(shí)限、下限定時(shí)限三個(gè)式中K?——發(fā)電機(jī)的A值；圖3-5反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作特性曲線tuytuy&十發(fā)信號(hào)/跳閘5圖3-6發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖如果負(fù)序電流低于下限整定值，但不足以使反時(shí)限部分動(dòng)作，或反時(shí)限部分動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)，則按下限定時(shí)限動(dòng)作。發(fā)電機(jī)反時(shí)限負(fù)序過電流保護(hù)邏輯圖如圖3-6所示負(fù)序反時(shí)限特性能真實(shí)地模擬轉(zhuǎn)子的熱累積過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機(jī)發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱累積并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時(shí)負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱累積將成為該次的初值。3.8發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)發(fā)電機(jī)失磁故障是指發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁突然全部消失或部分消失，引起失磁的原因有轉(zhuǎn)子繞組故障、勵(lì)磁機(jī)故障、自動(dòng)滅此開關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)中某些元件損壞或回路發(fā)生故障及誤操作等。各種失磁故障綜合看起來(lái)，有以下幾種形式：勵(lì)磁繞組直接斷路或經(jīng)勵(lì)磁電機(jī)電樞繞組閉路而引起的失磁，勵(lì)磁繞組開路引起的失磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)整流器閉路(交流電源消失)失磁。發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)低勵(lì)失磁引起的異常運(yùn)行，由以下三個(gè)判據(jù)組合實(shí)現(xiàn)完整的保護(hù)功能。(1)阻抗圓判據(jù)阻抗圓判據(jù)是失磁保護(hù)的主可以整定為異步阻抗圓或靜穩(wěn)邊界圓失磁阻抗圓特性圖右圖中，深色部分為異步阻抗圓；淺色為靜穩(wěn)邊界圓。(2)系統(tǒng)低電壓判據(jù)電壓一般取白升壓變壓器高壓側(cè)三相電壓，動(dòng)作條件a)三相電壓同時(shí)低于定值；b)三相電壓同時(shí)大于10V條件b)是為防止TV失壓或斷線時(shí)，判據(jù)誤動(dòng)作。(3)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)(Va-P)Vg-P特性圖圖中，V,為定值‘轉(zhuǎn)子低電壓定值’,斜率K,為定值‘轉(zhuǎn)子低電壓系數(shù)’。系統(tǒng)三相低壓與失磁三段動(dòng)作阻抗園滿足機(jī)端TV斷線轉(zhuǎn)子低電壓滿足與或內(nèi)部延時(shí)-或與2失磁一段動(dòng)作失磁二段動(dòng)作3.9發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)一、勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)1、絕緣檢查裝置正常時(shí)，兩電壓表的讀數(shù)相等，當(dāng)勵(lì)磁回路對(duì)地絕緣水平下降時(shí)，兩電壓表讀數(shù)不相等。缺點(diǎn)是：在勵(lì)磁繞組中點(diǎn)接地時(shí)，兩電壓表讀數(shù)也相等，即存在動(dòng)作死區(qū)。2、直流電橋式一點(diǎn)接地保護(hù)通過合理選擇、調(diào)整各臂電阻值?？勺龅絼?lì)磁繞組正常運(yùn)行時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，電橋失去平衡，流過繼電器的電流大于其動(dòng)作電流，保護(hù)動(dòng)作。缺點(diǎn)是：接地點(diǎn)靠近中點(diǎn)M時(shí)，保護(hù)無(wú)法動(dòng)作(有死區(qū))。消除死區(qū)措施：①在電阻R1的橋臂中串接了非線性元件穩(wěn)壓管，其阻值隨外加勵(lì)磁電壓的大小而變化，因此，保護(hù)裝置的死區(qū)隨勵(lì)磁電壓改變而移動(dòng)位置。這樣在某一電壓下的死區(qū)，在另一電壓下則變?yōu)閯?dòng)作區(qū)，從而減小了保護(hù)拒動(dòng)的機(jī)率。②轉(zhuǎn)子偏心和磁路不對(duì)稱等原因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子繞組的交流電壓，使轉(zhuǎn)子繞組中點(diǎn)對(duì)地電壓不保持為零，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。利用這個(gè)波動(dòng)的電壓來(lái)消除保護(hù)死二、勵(lì)磁回路二點(diǎn)接地保護(hù)直流電橋式勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)原理接線如圖所示。在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地后，投入兩點(diǎn)接地保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地時(shí)，該保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)。(汽輪發(fā)電機(jī)組采用)①若K2點(diǎn)離K1點(diǎn)很近，通過繼電器的電流小于繼電器動(dòng)作電流，保護(hù)將拒動(dòng)，因此保護(hù)存在死區(qū)，死區(qū)范圍在10%左右。②若第一個(gè)接地點(diǎn)K1點(diǎn)發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組的正極或負(fù)極端，則因電橋失去作用，不論第二點(diǎn)接地發(fā)生在何處，保護(hù)裝置將拒動(dòng)，死區(qū)100%。電橋由勵(lì)磁回路電阻Re和附加電阻Rab構(gòu)成直流電橋四個(gè)臂。毫伏表和電流繼電器接在對(duì)角線上。一點(diǎn)接地后，調(diào)節(jié)R滑動(dòng)觸點(diǎn)，使電橋平衡。兩點(diǎn)接地時(shí)，電橋平衡關(guān)系破壞，保護(hù)動(dòng)作。RaRmVKA/kI器III器III&H2KV1t0[J.2圖3-7直流電橋式勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)原理接線3.10復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，它是低電壓過電流保護(hù)的一個(gè)發(fā)展，其原理接線如圖3-8所示。KV1——低電壓繼電器，接于線電壓上，作為三相短路故障時(shí)的電壓保護(hù)；KV2——負(fù)序過電壓繼電器，接于負(fù)序電壓濾過器上，作為不對(duì)稱故障時(shí)的過電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)相同。負(fù)序過電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)序?yàn)V過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來(lái)整定，通常取U?=(0.06～0.12)U,圖3-8復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)的原理接線圖復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)在不對(duì)稱故障時(shí)電壓繼電器的靈敏度高，并且接線比較簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用比較廣泛。第四章發(fā)電機(jī)保護(hù)的整定計(jì)算4.1BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于電抗X"的數(shù)值比汽輪發(fā)電機(jī)大，其出口處發(fā)生三相I?mx=5leI≥Kkl=K·K·Kf·i·lmx流，即Iu=KkIer=1.3×3.69=4.79(kA)(4)斷線監(jiān)視繼電器的動(dòng)作電流計(jì)算為了防止電流互感器二次回路斷線時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，裝設(shè)斷線監(jiān)視繼電2.G?發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定由前可知Iama=5Ie=5×1.58=7.9kAI≥KkI)p=Kx·K-a·K?f··l?ma=1.3×0.5×1×0.1×7.9=0.51kAla=Kl?r=1.3×1.58=2.05kA則取I=2.05(kA)4.2橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算整定原則：能可靠躲過外部不對(duì)稱故障或不正常工運(yùn)行)時(shí)流過發(fā)電機(jī)兩個(gè)中性點(diǎn)之問的最大不平衡電流?？砂聪率竭M(jìn)行計(jì)算。I?=Kn(K?+K?+K?)l?K?—同相不同分支繞組參數(shù)不同產(chǎn)生的不平衡電流，可取0.03x2=0.06;K,—磁場(chǎng)氣隙不均勻產(chǎn)生的不平衡電流，取0.05;K?—因轉(zhuǎn)子偏心(失磁或外部不對(duì)稱短路)產(chǎn)生的不平衡電流，取0.1;代入上式，得I=(0.3～0.4)I為防止轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地故障時(shí)誤動(dòng)，在轉(zhuǎn)子一點(diǎn)保護(hù)動(dòng)作后增加0.5秒的延時(shí)。2.裂相橫差具有比率制動(dòng)特性的裂相橫差，要求整定計(jì)算的有初始動(dòng)作電流I、拐點(diǎn)電流I及比率制動(dòng)系數(shù)K(特性曲線的斜率)。(1)I按躲過正常工況下最大不平衡電流來(lái)整定K—可靠系數(shù)，取1.5~2;K?—電流互感器誤差，取0.06;K,—?dú)庀秷?chǎng)不均勻誤差，取0.05;K?—通道傳輸及調(diào)整誤差，取0.1;代入上式，得I,—發(fā)電機(jī)額定電流。(2)拐點(diǎn)電流，取0.4I。按躲過外部故障切除后，兩側(cè)TA暫態(tài)特性不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流來(lái)整定。(3)比率制動(dòng)系數(shù)外部不對(duì)稱故障產(chǎn)生的最大不平衡電流制動(dòng)系數(shù)4.3復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)整定計(jì)算1.G?-G?發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)整定Kk—可靠系數(shù)，采用1.2K?—返回系數(shù)，采用0.85U?=0.06Ua=0.06×13.8KV=0.828KVU=(0.5-0.6)U。=7.3KV2.G?發(fā)電機(jī)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)整定U?=0.06U。=0.06×10.5KV=0.63KVU=(0.5-0.6)Ue=5.5KV(4)靈敏系數(shù)按后備保護(hù)范圍末端段路進(jìn)行校驗(yàn)4.4過負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算4.5定子單相接地保護(hù)整定計(jì)算保護(hù)動(dòng)作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部?jī)上喽搪返倪x擇性來(lái)選擇，需要躲過發(fā)電機(jī)固有電容電流和不平衡電流，一次動(dòng)作電流不超過5A。第五章母線保護(hù)1)在110KV及以上的雙母線和單母線分段情況下，為保證有選擇性地切除任一組(或段)母線上所發(fā)生的故障，而另一組(或段)無(wú)故障的母線仍能繼續(xù)電流和流出的電流相等，或表示為ZI總=0;b)當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，所有與電源連接元件都向故障點(diǎn)供給短路電流，而在供電負(fù)荷的連接元件中電流等于零，因此ZI總=Id。c)從每個(gè)連接元件中電流的相位來(lái)看，在正常運(yùn)行以及外部故障時(shí)，至少5.2母線差動(dòng)保護(hù)基本原理差動(dòng)保護(hù)所必須考慮的特點(diǎn)是在母線上一般連接著較多的電氣元件(如線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等)。因此，就不能像發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)那樣，只用簡(jiǎn)單的接線加(1)在正常運(yùn)行以及母線范圍以外故障時(shí)，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，或表示為;(2)當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，所有與母線連接的元件都向故障點(diǎn)供給短路電流或流出殘留的負(fù)荷電流，按基爾霍夫電流定律，(短路點(diǎn)的總電流);(3)如從每個(gè)連接元件中電流的相位來(lái)看，則在正常運(yùn)行以及外部故障時(shí)，至少有一個(gè)元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體說(shuō)來(lái)，就是電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當(dāng)母線故障時(shí)，除電流等于零的元件以外，其它元件中的電流是接近同相位的。根據(jù)原則(1)和原則(2)可構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)，根據(jù)原則(3)可構(gòu)成電流比相式差動(dòng)保護(hù)。5.2.1母聯(lián)電流比相