大型发电机保护配置.docVIP

大型机组继电保护 2002.1.31 目 录 1.绪论 1.1.大型机组的特点 1.2.大型机组继电保护的配置 2.大型机组的继电保护 2.1.发电机差动保护 2.2.变压器差动保护 2.3.发电机定子匝间短路保护 2.4.发电机定子接地保护 2.5.阻抗保护 2.6.负序电流保护 2.7.变压器零序保护 2.8.发电机失磁保护 2.9.发电机过负荷保护 2.10.励磁绕组的过负荷保护 2.11.过励磁保护 2.12.发电机过电压保护 阿 2.13.意外加电压保护 2.14.发电机低频保护 2.15.逆功率保护 2.16.发电机失步保护 2.17.断路器失灵保护 2.18.发电机断水保护 2.19.变压器瓦斯保护 2.20.变压器冷却器全停保护 3.大型发电机组继电保护的实用举例 3.1.某厂600MW发电机组继电保护的配置 3.2.发变组数字式保护装置简介及组屏 3.2.发电机故障举例分析 附：1.发变组保护配置图 2.发变组的整定计算 绪 论 大型机组的特点 随着电力系统的发展，单机容量的不断增大，大型机组的安全运行已日益引起人们的重视。由于大型发机组在国民经济中举足轻重，提高其继电保护水平，已是保证电力生产安全发供电的一项重要任务。与中小型机组相比，大型机组的特点如下： 电抗增大短路比减小 表1—1 部分汽轮发电机参数 容量 MW 短路比fKo Xd” 表么值 Xd’ 标么值 Xd 标么值 Ta s Td’ s Td” s 100及 以下 0.70 0.125 0.21 0.11 0.10- 0.16 0.11 300 0.636 0.168 0.223 0.041 0.219 0.09 0.041 600 0.54 0.22 0.35 0.035 0.35 1.20 0.035 表1—1示出了标准中小型汽轮发电机及部分大型汽轮发电机的参数。由表可见，大型机组的电抗要比中小型机组明显增大，相应短路比则减小到0.65以下，因此大型机组的短路电流普遍下降，对继电保护动作灵敏性明显不利。 大型机组电抗的增大，还使发电机的平均转矩由中小型机组的2—3倍额定转矩降低至额定转矩左右，以致失磁异步运行时滑差加大，相应从系统吸取感性无功增多，将威胁系统的稳定运行。 另外，Xd的增大则使机组输出自然功率极限Pm降低，由此造成机组静稳储备系数Kch减小，因此在系统受到较大扰动时易失去静态稳定。 定子回路时间常数Ta增大 由表1—1可见，大型机组Ta以及它与Td”的比值均显著增大，亦即短路电流中的非周期分量相对周期分量的衰减要缓慢得多，这不仅使断路器遮断条件恶化，而且还加重了转子附加发热，此外电流互感器也易饱和，以致影响继电保护工作。 惯性时间常数降低 大型机组尽管容量增大，但由于其材料利用率较高，故其体积和重量并不随之成比例增大，由此其惯性时间常数降低，在扰动下，机组易于失步，发生振荡。 热容量减小 大型机组为提高材料利用率，普遍采用直冷方式。如目前采用的水、氢、氢冷却方式，由此不仅使冷却系统复杂，易出故障，而且机组承受过负荷的能力也显著降低。大型机组与中小型机组相比，1.5倍额定电流的允许持续时间由120秒降至33秒，2倍转子额定电流的允许持续时间由30秒降至15秒，而转子承受负序电流的能力（I22t）则由30—40s降至10s。 轴向长度与直径之比增大 单机容量的增大，使机组轴向长度与直径之比明显增大，此使机组运行时振动加剧，匝间绝缘磨损加快，易导致匝间短路和冷却系统故障。 多采用发电机—变压器单元结线 大型机组为简化配电装置结构，降低基建造价和故障几率，普遍采用发电机—变压器单元结线，此使机组与系统之间阻抗比例发生变化，因此振荡中心易落在机端附近，使振荡过程对机组及厂用电系统影响加剧。 励磁系统复杂 大型机组励磁系统环节多，结构复杂，故障几率大，由其引起的机组过电压、过励磁及失磁现象亦相应增多。 忌讳频繁起停 大型汽轮发电机组起停特别费时耗钱，因此不宜频繁起停，更忌紧急跳闸停机。 大型机组继电保护的配置 配置原则 大型机组造价昂贵，在系统中作用重要，一旦发生故障，不仅危及机组，而且严重影响系统安全运行，酿成巨大经济损失和恶劣社会影响，因此在考虑其继电保护的总体配置时，应辨证权衡，力求合理，完善和可靠，着眼点既要将机组损害降至最低，又要避免不必要的突然停机，以确保系统安全运行。 大型机组继电保护的配置特点 快速保护实行了双重化配置。如：发电机、主变及高压厂变均配置了两套彼此独立的差动保护，确保快速切除故障，满足系统稳定要求。同时配置了定子匝间短路保护，以弥补差动保护的不足，防护定子匝间短路的危害。 强化了后备保护的配置，使机组在各种短路时都有完善的后备保护。由于大型发电机通常与升压变压器采用单