基于微機的發(fā)電機繼電保護裝置設(shè)計畢業(yè)論文

基于微機的發(fā)電機繼電保 專業(yè)電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(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(論文)題目及專題：2學(xué)生設(shè)計(論文)時間：自月日開始至月日止3設(shè)計(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》(電力工業(yè)出版社);《工廠供電》(機械工業(yè)出版社)微型計算機控制應(yīng)用實例集；計算機控制；電機工程手冊；單4設(shè)計(論文)完成的主要內(nèi)容：(1)進行基于的微機發(fā)電機繼電保護裝置設(shè)計方案設(shè)計、比較，最終確定：(3)必須要有合理的原理設(shè)計圖；元器件的選型；正確的接線圖；對該設(shè)計的總結(jié)；具有5提交設(shè)計(論文)形式(設(shè)計說明與圖紙或論文等)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，標注清晰。畢業(yè)設(shè)計(論文)指導(dǎo)人評語[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學(xué)性，文本(圖紙)規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]畢業(yè)設(shè)計(論文)評閱人評語畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯記錄提交畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會下列材料：1設(shè)計(論文)說明書共頁2設(shè)計(論文)圖紙共頁3指導(dǎo)人、評閱人評語共頁畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯委員會評語：[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)的研究思路，設(shè)計(論文)質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計(論文)的介紹，回答問題情況等進行綜合評價](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)繼電保護簡論 1.1繼電保護的作用 1.2繼電保護的基本原理、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微機保護簡介 2.2微機保護裝置原理 2.3微機保護裝置接線 243.1發(fā)電機故障及不正常運行狀態(tài) 243.1.1發(fā)電機故障類型 243.1.2不正常運行狀態(tài) 253.2發(fā)電機保護的配置 253.3發(fā)電機縱差保護 3.3.1工作原理 3.3.2發(fā)電機縱差保護的整定計算 273.4發(fā)電機橫差保護 3.5發(fā)電機定子繞組單相接地保護 3.6發(fā)電機定子繞組匝間短路的保護 3.7發(fā)電機負序電流保護 3.7.1定時限過電流保護 3.7.2反時限負序過電流保護 3.8發(fā)電機失磁保護 3.9發(fā)電機勵磁回路接地保護 3.10復(fù)合電壓啟動的過電流保護 41 424.1BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動保護 4.2橫聯(lián)差動保護整定計算 434.3復(fù)合電壓啟動的過電流保護整定計算 454.4過負荷保護整定計算 464.5定子單相接地保護整定計算 47 485.1母線保護配置原則 485.2母線差動保護基本原理 485.2.1母聯(lián)電流比相式母線差動保護 5.2.2雙母線固定聯(lián)接的母線差動保護 5.3母線保護整定計算 第六章繼電保護二次回路設(shè)計 6.1二次回路的基本概念 6.2二次保護回路全圖 電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術(shù)得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展4個歷史階段。本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是針對電力系統(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》及《現(xiàn)代供電技術(shù)》,并依據(jù)繼電第一章電力系統(tǒng)繼電保護簡論1.1繼電保護的作用電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。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)部過電壓或運行人員誤操作等),電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故②從電源到短路點間流過的短路電流引起的發(fā)熱和電動力將造成在該路徑中非③靠近故障點的部分地區(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)安全自動裝置。后者是著眼于事故后和系統(tǒng)不正常運行情況的緊急處1.2繼電保護的基本原理、構(gòu)成與分類1.2.1基本原理要完成繼電保護的基本任務(wù)，首先要提取和利用電力元件在三種運行狀態(tài)下的“差異”,然后“區(qū)分”出三種運行狀態(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；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。(a)正常運行情況U(w)(b)三相短路情況圖1-1我國常用的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)分三種運行狀態(tài)的可測參量或參量的新差異，就可以形成新的繼電保護原理。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：1.線路電流幅值正常時：負荷電流短路時：短路電流I→短路時電流幅值增大—構(gòu)成→過電流保護2.母線的相間或?qū)Φ仉妷悍刀搪窌r：短路點的相間或?qū)Φ仉妷航档偷搅? 差異→短路時電壓幅值降低3.線路始端電壓與電流之比(即測量阻抗)圖1-2220kV及以上多側(cè)電源的輸電網(wǎng)路及負荷阻抗角(功率因數(shù)角)構(gòu)成→距離保護(低阻抗保護)如圖1-2所示，其中：差異→短路時測量阻抗幅值降低，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)電源分別向短路點供給短路電流I'a?和I”2,都是由母線流向線路，此時兩個電流一般不相等，在理想條件下(兩側(cè)電勢同相位且全系統(tǒng)的阻抗角相等),兩個電流同相位，兩個電流的矢量和等于短路點的總電流，其值較大。其他類型的保護有：1.縱聯(lián)保護——利用某種通信通道同時比較被保護元件兩側(cè)正常運行與故障時電氣量差異的保護。①電流差動保護——利用內(nèi)部與外部短路時兩側(cè)電流矢量的差別構(gòu)成。②電流相位差動保護——利用內(nèi)部與外部短路時兩側(cè)電流相位的差別構(gòu)成。圖1-3過電流保護單相原理圖③方向比較式縱聯(lián)保護——利用內(nèi)部與外部短路時兩側(cè)功率方向的差別構(gòu)成。以上保護常被用做220kV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機、變壓器、電動機等電力元件的主保護。2.反映非電量特征的保護①氣體保護——當變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時，反應(yīng)于變壓器油受熱分解所產(chǎn)生的氣體保護。②過熱保護——當變壓器油箱內(nèi)部的繞組短路時，反應(yīng)于電動機繞組溫度的升高而構(gòu)成的保護。1.2.2構(gòu)成在供電系統(tǒng)中應(yīng)用各種繼電保護裝置，盡管它們在結(jié)構(gòu)上各不相同，但基本上是由測量、邏輯、執(zhí)行三種功能部分組成，如圖1-4所示1整定值跳閘或信號邏輯23圖1-4繼電保護裝置組成方框圖(1)測量部分測量從被保護對象輸入的有關(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，最后完成保護裝置1.2.3分類(1)按被保護的對象分類：輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、電動機(2)按保護原理分類：電流保護、電壓保護、距(4)按構(gòu)成繼電保護裝置的繼電器原理分類：機電型保護(如電磁型保護和感應(yīng)型保護)、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等；主保護——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設(shè)備和線路故障的保護。②近后備保護：當主保護拒動時，由本設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保第二章微機保護裝置設(shè)計2.1微機保護簡介機對話，外部通信等6部分組成，其中微型機主系統(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自電力互感器二次側(cè)的電壓、電流信號，2)低通濾波器作用是抑制輸入信號中歲保護無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的瞬時值，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(由S/H送來)依次與一路輸出端連接，與輸出端與模數(shù)變換器的輸入端項鏈。此時，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的瞬時值變換閘狀態(tài)、開關(guān)或繼電器觸點的“通”或“斷”狀態(tài)、控制信號的“有”或“無”CPU、整個微機保護的指揮中樞，程序的運行依賴于CPU來實現(xiàn)；存儲器、它用來保存程序和數(shù)據(jù)；定時器/計數(shù)器、提供定時采樣觸發(fā)信號、形成中斷控人機對話部分建立起微機保護裝置與使用者之間的信息聯(lián)系，以便對保護裝外部通信部分提供信息通道與變電站計算機局域網(wǎng)以及電力系統(tǒng)遠程通信網(wǎng)2.2微機保護裝置原理重合閘的起動方式可以由保護動作起動或開關(guān)位置不對應(yīng)起動方式；當與本公司其它產(chǎn)品一起使用有二套重合閘時，二套裝置的重合閘可以同時投入，不會出現(xiàn)二次重合，與其它裝置的重合閘配合時，可考慮用壓板僅投入一套重合閘。三相重合時，可采用檢線路無壓重合閘或檢同期重合閘，也可采用快速直接重合閘方式，檢無壓時，檢查線路電壓或母線電壓小于30V;檢同期時，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Ⅱ段退出，Ⅲ段不經(jīng)方向制，RCS-901D將零序過流保護Ⅱ段退出，零序反時限過流不經(jīng)方向元件控制。單相重合閘時，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作動作顯示及遠傳低頻減載動作檢無壓投入0N外部閉鎖重合閘手跳閉鎖事件記錄&充電完畢不對應(yīng)啟動投入保護啟動投入≥1重合閘放電&充電時間開關(guān)跳位開關(guān)合位合閘&&圖2-2三相一次重合閘原理圖時三相跳閘；三相重合閘或手合時，零序電流大于加速定值時經(jīng)100ms延時三相跳閘；三相重合閘時，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；手合時總是加速距離Ⅲ段。當線路因任何原因切除兩相時，由單相運行三跳元件經(jīng)零序壓板控制切除三相，其判據(jù)為：有兩相TWJ動作且對應(yīng)相無流(<0.06In),而零序電流大于0.15In,則延時150ms發(fā)單相運行三跳命令。保護單跳固定、保護三跳固定為本保護動作跳閘形成的跳閘固定，單相故障，故障無電流時該相跳閘固定動作，三相跳閘，三相電流全部消失時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來的單跳起動重合、三跳起動重合輸入由本保護經(jīng)無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，保護仍是選相跳閘的。要實現(xiàn)線路重合閘停用，需將溝三閉重壓板投上。當重合閘方式把手置于運行位置(單重、三重或綜重)且定值中重合閘投入控制字置“1”時，本裝置重合閘投入。TV斷線時重合放電。重合閘充電在正常運行時進行，重合閘投入、無TWJ、無壓力低閉重輸入、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，可實現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘和綜合重合閘。重合閘的起動方式有本保護跳閘起動、其它保護跳閘起動和經(jīng)用戶選擇的不對應(yīng)起動。三相重合時，可選用檢線路無壓重合閘、檢同期重合閘，也可選用不檢而直接重合閘方式。檢無壓時，檢查線路電壓或母線電壓小于30伏時，檢無壓條件滿足，而不管線路電壓用的是相電壓還是相間電壓；檢同期時，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，檢同期條件滿足。正常運行時，保護檢測線路電壓與母線A相電壓的相角差，設(shè)為中，檢同期時，檢測線路電壓與母線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，保護能夠過流保護投入0過流保護投入0N動作顯示及遠傳-Tset低電壓閉鎖投入0NJab≤IJsetUca≤Jset方向保護投入ON正方向跳閘事件記錄&圖2.3過電流保護原理接線圖距離保護用戶選擇“投負荷限制距離”,則I、Ⅱ、Ⅲ段的接地和相間距離不到10ms,則開放振蕩閉鎖160ms,另外不對稱故障開放元件、對稱故障開放元相運行再故障時，距離Ⅱ段受振蕩閉鎖開放元件控制，經(jīng)120ms延時三相“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間1保護粥間磁間回路合位監(jiān)視機卡保護保護電流保護電流?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機箱接地第三章發(fā)電機保護設(shè)計3.1發(fā)電機故障及不正常運行狀態(tài)發(fā)電機的安全運行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性的作3.1.1發(fā)電機故障類型振動后會破壞各軸承與軸瓦之間的間隙，造成“拉瓦”,排除故障需要相當長的3.1.2不正常運行狀態(tài)②過負荷。由于負荷等超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由于外部不對稱短路或不對稱負荷(如單相負荷，非全相運行等)而引起的發(fā)電機負序過區(qū)為100%的定子接地保護，保護帶時限動作于信號，必要時也可以動作于切。3.2發(fā)電機保護的配置1、縱差動保護當發(fā)電機定子繞組有2個以上的分支且連接成雙星形，每個分支都有引出線時，當發(fā)電機電壓回路回路的接地電容電流(未經(jīng)消弧線圈補償)大于或等于5A時，保護動作于跳閘、停機、滅磁。;當接地電容電流小于5A時，保護應(yīng)動作信號。4、過電流保護一般應(yīng)配置低電壓過流或復(fù)合電壓過流保護反應(yīng)外部短路引起的定子繞組過電7、轉(zhuǎn)子繞組一點接地保護3.3.1工作原理3.3.2發(fā)電機縱差保護的整定計算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、2兩項中的最大值為保護動作整定值。I=0.2Iv在發(fā)電機中性點附近短路，當過渡電阻不為零時，短路電流很小，保護存在動作三、由BCH—2差動繼電器構(gòu)成的發(fā)電機縱差動保護1.動作電流大于發(fā)電機額定電流時差動保護的動作電流保護動作電流應(yīng)躲開外部短路時最大不平衡電流，即I≥Kxls=Kx·K)a·Kf·j·lmax式中K?一可靠系數(shù)，采用1.3;Ijs—計算不平衡電流；Kca一考慮非周期分量影響的系數(shù)。當采用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，流經(jīng)保護的最大周期性短對于水輪發(fā)電機，由于電抗X"的數(shù)值比汽輪發(fā)電機大，其出口處發(fā)生三相短路的最大短路電流約為：I?mx=51,為避免保護在電流互感器二次回路斷線時誤動作，保護動作電流應(yīng)大于發(fā)電機的最大負荷電流，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)電機出口兩相短路時，流經(jīng)保護最小周期性短路電流相當于0.55IN.G.2,還可保證TA二對于大型機組或水內(nèi)冷機組，中性點相間短路的幾率比較大，以上2種保護方式3.4發(fā)電機橫差保護(1)發(fā)電機裂相橫差保護1)一個分支繞組內(nèi)部發(fā)生匝間短路時：圖3-1某一繞組內(nèi)部匝間短路橫差動保護此時兩個分支繞組的電勢將不等，出現(xiàn)環(huán)流I,這時在電流差動回路中將會有,若此電流大于啟動電流，保護可靠動作。但是當短路匝數(shù)α較小時，2)同相并聯(lián)分支繞組間發(fā)生匝間短路時：此時，只要這兩個分支繞組短路點存時差動電流為圖3-2同相不同繞組匝間短路橫差動保護(2)單元件橫差動保護范圍內(nèi)達100以上，保護只反應(yīng)基波分量。1)橫差保護次靈敏段，相當于傳統(tǒng)單元件橫差保護。2)橫差保護靈敏段：裝置采用相電流比率制動的橫差保護原理，其動作方程：/m<1Im≥l3.5發(fā)電機定子繞組單相接地保護發(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；保護延時的目一般低壓繼電器的整定值為10V左右，保護的范圍可達90%左右。二、具有100%保護范圍的發(fā)電機定子繞組接地保護雙頻式100%接地保護是由基波零序電壓和3次諧波電壓保護構(gòu)成?；阈螂妷罕Ｗo定子繞組的90%左右，3次諧波電壓保護反應(yīng)定子繞組其余部分的接地故定子繞組單相接地時3次諧波電壓的分布；發(fā)電機定子繞組距中性點a處發(fā)生金屬性單相接地，當α<50%,Us3>UN3;當α>50%時，Us3<UN3。利用Us3作為動作量，利用UN3作為制動量，構(gòu)成的接地保護動作范圍0～50%。3.6發(fā)電機定子繞組匝間短路的保護一、橫差電流保護使用條件：每相繞組有兩個以上并聯(lián)支路，且中性點都有引出。動作原理：若發(fā)生定子繞組匝間短路，則故障相繞組的兩個分支的電勢不相等，因而在定子繞組中出現(xiàn)環(huán)流，通過中性點連線，該電流大于保護的動作電流，則保護動作，跳開發(fā)電機斷路器及滅磁開關(guān)。橫差保護動作電流：Ip=(0.2~0.3)Iav二、反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護落G當發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路時，機端三相電壓對發(fā)電機中性點不對稱，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發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路時，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。TATA1LEAT2魂過器負序電流2次調(diào)波電流絲電器負序功率方向器2次璃讀魂過器執(zhí)行元件3.7發(fā)電機負序電流保護3.7.1定時限過電流保護(1)單相式低電壓啟動過電流保護單相式的低電壓啟動過電流保護—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)三相對稱短路。與負序過電流保護并聯(lián)工作的，經(jīng)過時間繼電器KT1的延時后動作于跳閘。(2)負序過電流保護(過負荷信號部分)KA3具有較小的整定值，當負序電流超過發(fā)電機的長期允許值時，經(jīng)時間繼電器KT2的延時后，發(fā)出發(fā)電機的不對稱過負荷信號。整定原則：躲開發(fā)電機長期允許的負序電流值和最大負荷下負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?—負序過電流保護值；I?—長期允許的負序電流。動作時限應(yīng)保證外部不對稱短路時動作選擇性，一般取5~10s。(3)負序過電流保護(跳閘部分)繼電器KA2具有較大的整定值，經(jīng)時間繼電器KT1的延時后動作于發(fā)電機圖3-4發(fā)電機負序電流及單相式電壓啟動過電流保護原理接線圖動作電流的選擇：給出一個計算時間t,動作時限一般取為3~5s。兩段式定時限負序過電流保護的動作特性與發(fā)電機允許的負序電流曲線不3.7.2反時限負序過電流保護反時限曲線特性如圖3-5所示。它由上線定時限、反時限、下限定時限三個式中K?——發(fā)電機的A值；圖3-5反時限負序過電流保護動作特性曲線tuytuy&十發(fā)信號/跳閘5圖3-6發(fā)電機反時限負序過電流保護邏輯圖如果負序電流低于下限整定值，但不足以使反時限部分動作，或反時限部分動作時間太長，則按下限定時限動作。發(fā)電機反時限負序過電流保護邏輯圖如圖3-6所示負序反時限特性能真實地模擬轉(zhuǎn)子的熱累積過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機發(fā)熱后若負序電流消失，熱累積并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時負序電流再次增大，則上一次的熱累積將成為該次的初值。3.8發(fā)電機失磁保護發(fā)電機失磁故障是指發(fā)電機的勵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、勵磁機故障、自動滅此開關(guān)誤跳閘、半導(dǎo)體勵磁系統(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，有以下幾種形式：勵磁繞組直接斷路或經(jīng)勵磁電機電樞繞組閉路而引起的失磁，勵磁繞組開路引起的失磁，勵磁繞組經(jīng)滅磁電阻短接而失磁，勵磁繞組經(jīng)整流器閉路(交流電源消失)失磁。發(fā)電機失磁保護反應(yīng)發(fā)電機低勵失磁引起的異常運行，由以下三個判據(jù)組合實現(xiàn)完整的保護功能。(1)阻抗圓判據(jù)阻抗圓判據(jù)是失磁保護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，動作條件a)三相電壓同時低于定值；b)三相電壓同時大于10V條件b)是為防止TV失壓或斷線時，判據(jù)誤動作。(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作阻抗園滿足機端TV斷線轉(zhuǎn)子低電壓滿足與或內(nèi)部延時-或與2失磁一段動作失磁二段動作3.9發(fā)電機勵磁回路接地保護一、勵磁回路一點接地保護1、絕緣檢查裝置正常時，兩電壓表的讀數(shù)相等，當勵磁回路對地絕緣水平下降時，兩電壓表讀數(shù)不相等。缺點是：在勵磁繞組中點接地時，兩電壓表讀數(shù)也相等，即存在動作死區(qū)。2、直流電橋式一點接地保護通過合理選擇、調(diào)整各臂電阻值?？勺龅絼畲爬@組正常運行時，電橋處于平衡狀態(tài)。當勵磁繞組發(fā)生一點接地時，電橋失去平衡，流過繼電器的電流大于其動作電流，保護動作。缺點是：接地點靠近中點M時，保護無法動作(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，其阻值隨外加勵磁電壓的大小而變化，因此，保護裝置的死區(qū)隨勵磁電壓改變而移動位置。這樣在某一電壓下的死區(qū)，在另一電壓下則變?yōu)閯幼鲄^(qū)，從而減小了保護拒動的機率。②轉(zhuǎn)子偏心和磁路不對稱等原因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子繞組的交流電壓，使轉(zhuǎn)子繞組中點對地電壓不保持為零，而是在一定范圍內(nèi)波動。利用這個波動的電壓來消除保護死二、勵磁回路二點接地保護直流電橋式勵磁回路兩點接地保護原理接線如圖所示。在發(fā)電機勵磁回路一點接地后，投入兩點接地保護，當發(fā)電機勵磁回路兩點接地時，該保護經(jīng)延時動作于停機。(汽輪發(fā)電機組采用)①若K2點離K1點很近，通過繼電器的電流小于繼電器動作電流，保護將拒動，因此保護存在死區(qū)，死區(qū)范圍在10%左右。②若第一個接地點K1點發(fā)生在轉(zhuǎn)子繞組的正極或負極端，則因電橋失去作用，不論第二點接地發(fā)生在何處，保護裝置將拒動，死區(qū)100%。電橋由勵磁回路電阻Re和附加電阻Rab構(gòu)成直流電橋四個臂。毫伏表和電流繼電器接在對角線上。一點接地后，調(diào)節(jié)R滑動觸點，使電橋平衡。兩點接地時，電橋平衡關(guān)系破壞，保護動作。RaRmVKA/kI器III器III&H2KV1t0[J.2圖3-7直流電橋式勵磁回路兩點接地保護原理接線3.10復(fù)合電壓啟動的過電流保護復(fù)合電壓啟動的過電流保護，它是低電壓過電流保護的一個發(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的電壓保護；KV2——負序過電壓繼電器，接于負序電壓濾過器上，作為不對稱故障時的過電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低電壓啟動過電流保護相同。負序過電壓繼電器的動作電壓按躲過正常運行時的負序濾過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來整定，通常取U?=(0.06～0.12)U,圖3-8復(fù)合電壓啟動的過電流保護的原理接線圖復(fù)合電壓啟動過電流保護在不對稱故障時電壓繼電器的靈敏度高，并且接線比較簡單，因此應(yīng)用比較廣泛。第四章發(fā)電機保護的整定計算4.1BCH-2型繼電器構(gòu)成的差動保護對于水輪發(fā)電機，由于電抗X"的數(shù)值比汽輪發(fā)電機大，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)視繼電器的動作電流計算為了防止電流互感器二次回路斷線時差動保護誤動作，裝設(shè)斷線監(jiān)視繼電2.G?發(fā)電機縱差保護整定由前可知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)差動保護整定計算整定原則：能可靠躲過外部不對稱故障或不正常工運行)時流過發(fā)電機兩個中性點之問的最大不平衡電流?？砂聪率竭M行計算。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)子繞組兩點接地故障時誤動，在轉(zhuǎn)子一點保護動作后增加0.5秒的延時。2.裂相橫差具有比率制動特性的裂相橫差，要求整定計算的有初始動作電流I、拐點電流I及比率制動系數(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整定K—可靠系數(shù)，取1.5~2;K?—電流互感器誤差，取0.06;K,—氣隙場不均勻誤差，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)電機額定電流。(2)拐點電流，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整定。(3)比率制動系數(shù)外部不對稱故障產(chǎn)生的最大不平衡電流制動系數(shù)4.3復(fù)合電壓啟動的過電流保護整定計算1.G?-G?發(fā)電機復(fù)合電壓啟動的過電流保護整定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)電機復(fù)合電壓啟動的過電流保護整定U?=0.06U。=0.06×10.5KV=0.63KVU=(0.5-0.6)Ue=5.5KV(4)靈敏系數(shù)按后備保護范圍末端段路進行校驗4.4過負荷保護整定計算4.5定子單相接地保護整定計算保護動作電流根據(jù)外部發(fā)生單相接地并伴隨外部兩相短路的選擇性來選擇，需要躲過發(fā)電機固有電容電流和不平衡電流，一次動作電流不超過5A。第五章母線保護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)當母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接元件都向故障點供給短路電流，而在供電負荷的連接元件中電流等于零，因此ZI總=Id。c)從每個連接元件中電流的相位來看，在正常運行以及外部故障時，至少5.2母線差動保護基本原理差動保護所必須考慮的特點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)電機等)。因此，就不能像發(fā)電機的差動保護那樣，只用簡單的接線加(1)在正常運行以及母線范圍以外故障時，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)當母線上發(fā)生故障時，所有與母線連接的元件都向故障點供給短路電流或流出殘留的負荷電流，按基爾霍夫電流定律，(短路點的總電流);(3)如從每個連接元件中電流的相位來看，則在正常運行以及外部故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體說來，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。而當母線故障時，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)成電流差動保護，根據(jù)原則(3)可構(gòu)成電流比相式差動保護。5.2.1母聯(lián)電流比相