無錫友聯熱電發變組保護整定原理與計算

無錫友聯熱電股份有限公司 曹玉華

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無錫友聯熱電發變組保護整定原理與計算

無錫友聯熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析發變組保護配置原理，配置原則、實例整定計算和經驗取值校正的分析研究。

【關鍵詞】發變組；保護原理；整定原則；整定計算

1　前言

無錫友聯熱電一期機組配置2臺南汽QF-18-2型18MW抽凝機組，2臺S10-20000/110油浸自冷變壓器，發變組設備是電力系統中最貴重的電氣設備，而發變組保護整定計算作為安全生產體系中最重要的環節，它對保障供電可靠性及電能質量具有重要的意義。

2　主設備參數

1#/2#發電機額定功率PN=18MW，容量SN=22.5MVA，發電機超瞬變電抗百分數，IN=2062A，TA：2500/5A； 1#/2#主變容量20MVA，Ynd-11,121±2×2.5%/6.3kV，變壓器阻抗電壓百分數，uk=10.53%；1#/2#電抗器：型號：XKSCKL-6－600－5，電抗百分數XL＝5%。

3　正（負）序阻抗標幺圖

3.1主設備等效阻抗計算[1]

1#/2#發電機阻抗標幺值：

1#/2#主變阻抗標幺值：

1#電抗器阻抗標幺值：

3.2標幺阻抗等效電路圖如下所示3.3 各點等效阻抗標幺值

（1）110kV母線等效正序電抗為（0.581+05265） //(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)= 0.102。

（2）機組最大運行方式為 1#、2#發電機同時運行，最小方式為1#機，2#機備用，則至6.3kV母線的綜合阻抗分別為（(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)+0.5265）//0.581=0.304；(0.05455+0.0668)+0.5265=0.648。

4　三相短路計算

按供電網絡為無限大容量，短路電流周期分量不發生衰減計算三相短路電流，則2臺機組同時運行和同時停役對應的最大與最小運行方式，電抗器入口三相短路電流為：

電抗器出口三相短路電流為：

5　發變組保護配置

友聯熱電一期機組保護裝置采用國電南自DGT 801A數字發變組保護裝置，根據GB1485-1993 《繼電保護和安全自動裝置的設計技術規范》和《25項反措》的要求，目前裝設以下保護配置：

5.1發電機主要保護配置

1）發電機定子短路主保護配置：發電機縱差動保護。

2）發電機定子短路后備保護：復合電壓閉鎖的過電流保護。

3）發電機異常運行保護：定子過負荷保護、過電壓保護、過激磁保護、程跳逆功率保護。

4）發電機定子單相接地保護：定子單相接地保護。

5）發電機勵磁回路接地保護：轉子一點、二點接地保護。

5.2主變主要保護配置

1）主變主保護：差動保護。

2）主變異常運行及后備保護：復合電壓閉鎖的過電流保護、過負荷信號、主變中心點零序過電流保護、主變中心點間隙零序保護。

5.3電抗器保護

電抗器差動保護、過電流保護。

6　發變組保護配置原理及實例計算

（1）南自DGT 801A裝置發電機縱差保護利用比率制動原理來保護發電機定子繞組相間短路，當發電機正常運行時，差動保護兩側TA的變比誤差和裝置通道誤差，產生的不平衡電流很小，流入保護裝置差流約為零，當保護區內發生故障，實現嚴重故障快速出口，瞬時使斷路器QF跳閘，并發出報警信號；

1）動作方程如下：

Id＞Iq、Iz＜Ig；Id＞Kz(Iz-Ig)+Iq；Id＞Is、Id＜Is。

2）動作特性如下：

3）發電機縱差動保護按躲過正常最大負荷時不平衡電流計算，[2]Iq=Kk*Ibq=1.5×(0.06)×4.12=0.37A其中可靠系數取1.5，TA同型系數和誤差取0.06，根據經驗公式Iq=0.45× Ign=0.45×4.12=1.85A，取2A。其中發電機二次額定電流：

4）制動系數：比率制動式差動保護防止外部短路誤動作的方法，不是依靠增大動作電流，而是借助于當制動電流增大時，動作電流相應的增大，亦通過制動系數來保住，計算如下：最大動作電流按躲過區外短路時的最大不平衡電流計算，最小制動電流取0.8 Ign，區外最大短路電流：

動作最大不平衡電流：

Iunb.max=(KrapeKstΔfi) Ik.max／nTA=(2×1×0.1)× 15861/500=0.2×31.7=6.34A

最大動作電流：Iact.max=Krel×Iunb.max=1.5×6.34=9.5A

于是制動系數：

經驗校正取KS＝0.45。

（2）復合電壓閉鎖的過電流保護：防止發電機外部故障的過電流保護，對于相鄰元件發生短路時需要在后備保護范圍內，但由于外部短路引起的過電流和不正常運行出現的過負荷電流，數值上相差不大，過電流保護作用于動作，過負荷保護作用于信號，因此，為了能夠很好地區分是正常過負荷還是事故過流，需要加裝低電壓元件進行判別。[3]

其中：

2）電壓元件：負序電壓元件。

Uact2=(0.06～0.12)Un=(0.06～0.12)×100=6～12V，取8V（線電壓），正序電壓元件（相間單相電壓繼電器）Uact2= （0.6～0.7）100=60～70V取60V。

3）動作時間：按與相鄰的主變復壓過流保護時限相同，和線路末段距離保護III段2.5秒配合，本是設備整定為2.9s。

7　整定計算應注意幾個問題

大型發變組保護整定計算本身并無十分復雜，然而單憑一般知識和套用公式，得到合理和準確的保護定值是不現實的，繼電保護是正確計算和合理選擇的結果，因而必須做到：

（1）熟知電氣設備的參數、性能、結構；

（2）熟練掌握電氣設備的短路電流計算和和故障分析

（3）熟知保護裝置的點做原理、動作判據及其功能；

（4）熟知一次系統圖和運行方式；

（5）不斷總結典型事故案列，合理計算、選擇。

8　結論

無錫友聯熱電一期機組自投運以來，運行方式和整定計算配合合理，繼電保護裝置未有任何不正確的拒動和誤動，作為第一道防線，很好的保障了電網安全穩定運行。

參考文獻

[1]方大千,方立,方成.繼電保護實用技術手冊[M].北京:金盾出版社,2012.

[2]高春如.大型發變組保護整定計算與運行技術[M].北京:中國電力出版社,2010.

[3]范紹彭.電氣運行[M].北京:中國電力出版社,2005.

[4]DGT 801A發變組保護裝置技術說明書.南京.2003.

曹玉華（1981—），男，江蘇無錫人，大學本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡介：