淺談對電子繼電保護電路整定計算的分析

錫林高娃

【摘 要】在電子機電中，電子繼電保護是對機電電路的一種自動保護裝置，在電力系統中主要是負責電力系統安全、可靠地運行。現在的機電電路構建原理復雜，成本高昂，一旦發生了故障，不但維修困難，且所花的金錢成本也是需要考慮的重要問題。就電子系統而言，大型發電機所占比較重大，特別是在容量比較下，若是單機容量在系統容量中的比重過大，大型發電機一旦發生移除，對整個系統所造的沖擊相對較大。由此，在考慮大型發電機的電子繼電保護配置時，還需要對其電路做計算分析，盡量保證機組在故障時所造成的破壞能夠被壓制到最小。

【關鍵詞】繼電保護;機電電路;計算分析

在考慮機電繼電保護的總體配置時，應最大限度地保證電路安全和縮小故障破壞范圍，盡可能避免不必要的突然停機，根據繼電保護技術規程，為正確反應發變組短路故障和確保快速切除故障，以300MVA汽輪發電機基本數據為例，對其各項繼電保護電流做了整定計算并分析。

一、發電機的縱差保護

1.最小動作電流

由于保護裝置采用比率制動特性，其保護動作電流不必按躲過外部故障時的不平衡電流，其整定值只需躲過最大負荷條件下的差動回路不平衡電流。繼電器的最小動作電流為：

Idz·jmin=Kk·Kfzq·KtX·fi·Ie2f=1.5×1×0.5×0.1×11.32=0.849KA

電流互感器變比為12000/5=2400

則：Idz=Idzjmin/n=849/2400=0.35A

LCD-7繼電器的動作電流檔有1A、2A。取：Idz=1A>0.35A

2.比率制動系數的選擇：

以最大外部短路電流下流過繼電器的動作電流Idz=Kk·Kzq·KtX·fi·IdmaX計算，此時，制動電流：Izd=IdmaX。又因為：Kzd=Idz/Izd所以Kzd=Kk·Kfzq·KtX·fi=1.3×1×0.5×0.1=0.065，LCD-7制動系數有0.2、0.3、0.4選Kzq=0.2>0.065

3.靈敏系數校驗

Klm=Idjmin/Idzj=2.037/0.849=2.4>2靈敏度滿足要求。

二、發電機的橫差保護

1.繼電器的動作電流

保護動作電流按躲過外部短路故障時最大不平衡電流及裝置對高次諧波濾過比的大小整定。在本設計中根據經驗公式整定計算。Idzj=0.2Ief/nlnl一般取用于發電機橫差保護的電流互感器的變比，取0.25Ief/5。則：Idzj=0.2×5/0.25=4，繼電器的動作電流檔有1A、2A、4A、8A取Idz=4A

2.靈敏系數校驗

α=3I0·4Xf0=0.25×4×8.81%=8.81%，其中3I0=Idzj，取0.25。另外，因為保護死區隨著整定值的增大而增大，所以為了減小保護死區，應經過3次諧波濾過器，盡量減小3次諧波不平衡電流。

三、發電機定子繞組過負荷保護

1.定時限部分對稱過負荷保護的動作電流

Idz=Kk·Ief/Kh=1.05×11.32/0.85=13.98KA繼電器的動作電流：Idzj=Idz/nl=13980/（12000/5）=5.825A，t=3～15s動作于信號

2.反時限部分

反時限部分的動作時間由發電機的過負荷能力確定的。其整定公式為：t=K/[It*2-（1+α）]

四、發電機的失磁保護

1.阻抗元件整定計算

按異步邊界圓整定：

Xa=-Xd·Ue2·nl/（2Se·nyf）=-26×182×12000×0.1/（2×100×353×18×5）=-1.59Ω

Xd=-Kk·Xd·Ue2·nl/（Se·nyf）=-1.2×224×182×12000×0.1/（100×353×18×5）=-329Ω

電流互感器變比取12000/5，電壓互感器變比取18/0.1，高壓側母線電壓互感器變比取500/0.1

2.電壓元件整定

保護動作電壓：Udz=0.75Ueh/nyh=0.75×500×0.1/500=0.075KV

勵磁低電壓閉鎖元件整定：Udzfl=Px（Xs+Xd）Ufd0由于Ufd0未知所以無法計算。

負序電壓閉鎖元件的整定：Udz2=0.55×18=0.99KV，時間延時返回時間為8～10s。

3.保護動作時間

阻抗元件和母線低電壓元件均動作，經t=0.5s動作于解列滅磁。阻抗元件動作，并經過t2動作于勵磁切換或減少出力，經t3動作于解列滅磁。t2按躲過系統振蕩的要求整定，t3按發電機允許的異步運行時間整定。

五、發電機其他保護

1.逆功率保護

保護的動作功率：Pdz=0.2Pe=0.02×300=6MW，保護的動作時限經t1=1.5s動作于發信號，經t2=100～180s動作于解列滅磁，t2按汽輪機允許的斷汽運行時間整定。

2.發電機過電壓保護

對于300MW及以上汽輪發電機，宜裝過電壓保護，其整定值根據定子繞組的絕緣狀況而定。保護動作的電壓整定：Udz=1.3Ue=1.3×18=23.4KV，動作時限：t=0.5s。

3.過激磁保護

U*/f*=1.05～1.2時，動作于發出信號;

U*/f*=1.25～1.3時，經5s后動作于跳閘。

其中U*為變壓器工作電壓標么值，f*為率頻標么值。

4.發電機的非全相運行

負序電流元件的動作電流Idz按發電機允許的持續負序電流下能可靠返回的條件整定。Idz2=If2/Kh=0.07×11.32/0.9=0.88KAIf2取0.07Ief。動作時限經t=0.5s后動作于解列。

結 論：

電子繼電電流保護當線路發生故障時，線路中的電流會驟然增大，當電流大于保護的整定值時，電流保護動作切除故障，這種反映電流幅值升高而動作的保護裝置尤為重要。對于單側電源供電線路，在每回線路的電源側均安裝有電流速斷保護。當輸電線路上發生短路時，動作電流按躲過被保護線路末端短路時的最大短路電流整定。使其保護范圍限制在被保護線路的內部，保證了選擇性，可以瞬間切除故障。流過保護安裝地點的短路路電流。電子繼電保護電路整定計算是電力系統生產運行中一項重要的工作。隨著電網規模的不斷擴大，電網結構日趨復雜，電力系統整定計算的工作量和復雜程度也越來越大。

參考文獻：

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（作者單位：錫林郭勒職業學院）