发电厂的继电保护设计

毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 发电厂的继电保护设计系 （院） 电气工程系专 业 电气工程与自动化班 级 2010 级 3 班学生姓名 石毅学 号 1014090314指导教师 何芳职 称 助教二一四年六月二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文） ；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 年 月 日 滨州学院本科毕业设计（论文）i发电厂的继电保护设计摘 要当今社会电厂是生产电能的主要基地,每年产生大量的电能为社会各界使用,以维持正常的社会电量需求。为了避免设备故障所带来的不利影响,电厂设备都需要配备继电保护装置。本文先对单独电气主接线进行了简述，然后着重针对电气设备的选择及布置特点进行了论述。在本次设计中，主要针对继电保护的设计，从发电机的继电保护的确定到线路的继电保护，都做了较为详尽的阐述。二次接线则以发电机、变压器、输电线路的继电保护的设计为重点，对继电保护的整定计算做了深入细致的介绍。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。关键词：继电保护，发电机，变压器，输电线路滨州学院本科毕业设计（论文）iiRelay Protection of Power PlantsAbstractThe power plant is the production base of electricity each year a large number of electric energy use to the society from all walks of life today, in order to maintain the normal social demand. In order to avoid the adverse effect brought by the equipment failure, equipment of power plant need to be equipped with relay protection devices.This article first has carried on the brief to separate the main electrical wiring and emphatically according to the characteristics of the electrical equipment selection and arrangement are discussed. In this design, the design of main relay protection, from the definition of relay protection of generator to the line relay protection, to do a more detailed description. Secondary connection of generators, transformers and focuses on the design of transmission line protective relaying, the setting calculation of relay protection makes a thorough introduction.During in the design process, various factors such as economy, reliability and expansibility has been considered. In ensuring the reliability of the premise, we strive for efficiency. Key words：relay protection, generator, transformers, transmission line滨州学院本科毕业设计（论文）I目 录第一章 绪论 .11.1 原始资料 .1第二章 短路计算中的标幺值 .32.1 短路电流计算的规定 .32.2 短路电流计算的目的 .32.3 电路元件参数的计算 .3第三章 发电机保护 .63.1 发电机的保护方式 .63.2 发电机的短路计算 .73.3 发电机的纵差保护 .83.3.1 发电机纵差保护的构成 .83.3.2 采用差动继电器构成纵差保护 .83.4 纵差动保护的整定计算 .93.4.1 最小动作电流的整定 .93.4.2 差动继电器的动作电流 .103.4.3 灵敏度检验 .103.5 低电压启动的过电流保护 .103.6 发电机保护接线图 .12第四章 主变压器保护 .134.1 变压器的故障、异常运行方式和应装设的保护装置 .134.2 主变压器短路计算 .134.3 变压器的瓦斯保护 .154.4 变压器的差动保护 .164.5 差动保护的整定计算 .174.5.1 额定参数的计算 .17滨州学院本科毕业设计（论文）II4.5.2 整定计算 .184.5.3 基本侧工作线圈匝数的计算 .184.5.4 非基本侧线圈匝数计算 .194.5.5 计算整定匝数于计算匝数不等而产生的相对误差 .194.5.6 灵敏的校验 .194.6 变压器的过电流保护 .20第五章 线路保护 .215.1 电网的接地保护 .215.1.1 接地电流电网的零序电流保护 .215.2 电网的距离保护 .225.2.1 距离保护的作用和基本原理 .225.2.2 三段式距离保护的组成 .23第六章 总结 .25参考文献 .26谢 辞 .27附 录 .28滨州学院本科毕业设计（论文）1第一章 绪论现今，国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量、数据通信一体化 1。本设计主要针对大型发电厂中的发电机、变压器、线路的继电保护配置问题进行了论述。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 2。其广泛应用于电力系统、农网和小型发电系统，是电网及电气设备安全可靠运行的保证。但实践也表明，发电机、变压器保护在运行中的正确动作率长期偏低。如何对发电厂进行继电保护配置，关系着这些大型发电厂的安全、可靠、灵活、经济的运行，也关系着大电力系统的安全经济运行，乃至国民经济生活的发展。继电保护装置的基本任务是：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的异常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除 3。为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。在对发电厂进行继电保护配置时，应尽量满足和协调好这四个基本要求。1.1 原始资料（1）.两台参数相同的发电机：型号：QFS-125-2 额定电流 6150A 额定电压13.8kV，功率因数 0.85 次暂态电抗 18%。（2）接线:该发电厂向地方变电所供电，电压 220kV，共有 2 回出线，不设母线，单元制接线。（3）备用电源:电厂的启动/备用电源由系统 110kV 变电所引入电厂。（4）主变压器：型号：SFP9-150000/220 ；变比：23622.5%/13.8kV ；连接组别：Y N， d11；U k1%=13 ，U k0%=12.8；高压侧额定电流 367A，低压侧额定滨州学院本科毕业设计（论文）2电流 6275A。（5）高压厂用变压器型号：SF9-CY-22000/13.8；变比：13.881.25%/6.3kV ；，连接组别：Y/Y-12 ； Uk1%=10.5，U k0%=9.5。（6）高压备用电压器：型号：SFZ9-CY-22000/110；变比：11022.5%/6.3kV ；连接组别：Y N， d11；U k1%=10.5，U k0%=10.28；高压侧额定电流 920A，低压侧额定电流 2016A。（7）机组年利用小时:TMAX=6500h/a（8）厂用电率:按 8%考虑（9）气象条件:发电厂所在地最高温度 38，年平均温度 25。气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）滨州学院本科毕业设计（论文）3第二章 短路计算中的标幺值2.1 短路电流计算的规定短路电流计算的条件和基本假设为：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（4）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；（5）系统中的同步电机为理想电机，都具有自动调整励磁装置；（6）变压器的励磁电流略去不计，相当于励磁阻抗回路断开；（7）短路发生在其中电流为最大值的瞬时。2.2 短路电流计算的目的（1）电气设备选择和校验。（2）选择继电保护装置和进行整定计算。（3）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（4）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（5）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。（6）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（7）按接地装置的设计，也需用短路电流 4。2.3 电路元件参数的计算高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了使电力系统中的电器设备在最严重的短路状态下也能可靠的工作，短路计算中选取三相滨州学院本科毕业设计（论文）4短路计算为主 5。为了计算方便选取如下基准值：基准容量 , （ 为元件所在处的短路计算电压），则A10MVSbUcb基准电流如下： cbbS