无锡友联热电发变组保护整定原理与计算

无锡友联热电股份有限公司 曹玉华



无锡友联热电发变组保护整定原理与计算

无锡友联热电股份有限公司 曹玉华

【摘要】该文分析发变组保护配置原理，配置原则、实例整定计算和经验取值校正的分析研究。

【关键词】发变组；保护原理；整定原则；整定计算

1　前言

无锡友联热电一期机组配置2台南汽QF-18-2型18MW抽凝机组，2台S10-20000/110油浸自冷变压器，发变组设备是电力系统中最贵重的电气设备，而发变组保护整定计算作为安全生产体系中最重要的环节，它对保障供电可靠性及电能质量具有重要的意义。

2　主设备参数

1#/2#发电机额定功率PN=18MW，容量SN=22.5MVA，发电机超瞬变电抗百分数，IN=2062A，TA：2500/5A； 1#/2#主变容量20MVA，Ynd-11,121±2×2.5%/6.3kV，变压器阻抗电压百分数，uk=10.53%；1#/2#电抗器：型号：XKSCKL-6－600－5，电抗百分数XL＝5%。

3　正（负）序阻抗标幺图

3.1主设备等效阻抗计算[1]

1#/2#发电机阻抗标幺值：

1#/2#主变阻抗标幺值：

1#电抗器阻抗标幺值：

3.2标幺阻抗等效电路图如下所示3.3 各点等效阻抗标幺值

（1）110kV母线等效正序电抗为（0.581+05265） //(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)= 0.102。

（2）机组最大运行方式为 1#、2#发电机同时运行，最小方式为1#机，2#机备用，则至6.3kV母线的综合阻抗分别为（(0.581+0.5265) //(0.05455+0.0668)+0.5265）//0.581=0.304；(0.05455+0.0668)+0.5265=0.648。

4　三相短路计算

按供电网络为无限大容量，短路电流周期分量不发生衰减计算三相短路电流，则2台机组同时运行和同时停役对应的最大与最小运行方式，电抗器入口三相短路电流为：

电抗器出口三相短路电流为：

5　发变组保护配置

友联热电一期机组保护装置采用国电南自DGT 801A数字发变组保护装置，根据GB1485-1993 《继电保护和安全自动装置的设计技术规范》和《25项反措》的要求，目前装设以下保护配置：

5.1发电机主要保护配置

1）发电机定子短路主保护配置：发电机纵差动保护。

2）发电机定子短路后备保护：复合电压闭锁的过电流保护。

3）发电机异常运行保护：定子过负荷保护、过电压保护、过激磁保护、程跳逆功率保护。

4）发电机定子单相接地保护：定子单相接地保护。

5）发电机励磁回路接地保护：转子一点、二点接地保护。

5.2主变主要保护配置

1）主变主保护：差动保护。

2）主变异常运行及后备保护：复合电压闭锁的过电流保护、过负荷信号、主变中心点零序过电流保护、主变中心点间隙零序保护。

5.3电抗器保护

电抗器差动保护、过电流保护。

6　发变组保护配置原理及实例计算

（1）南自DGT 801A装置发电机纵差保护利用比率制动原理来保护发电机定子绕组相间短路，当发电机正常运行时，差动保护两侧TA的变比误差和装置通道误差，产生的不平衡电流很小，流入保护装置差流约为零，当保护区内发生故障，实现严重故障快速出口，瞬时使断路器QF跳闸，并发出报警信号；

1）动作方程如下：

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

2）动作特性如下：

3）发电机纵差动保护按躲过正常最大负荷时不平衡电流计算，[2]Iq=Kk*Ibq=1.5×(0.06)×4.12=0.37A其中可靠系数取1.5，TA同型系数和误差取0.06，根据经验公式Iq=0.45× Ign=0.45×4.12=1.85A，取2A。其中发电机二次额定电流：

4）制动系数：比率制动式差动保护防止外部短路误动作的方法，不是依靠增大动作电流，而是借助于当制动电流增大时，动作电流相应的增大，亦通过制动系数来保住，计算如下：最大动作电流按躲过区外短路时的最大不平衡电流计算，最小制动电流取0.8 Ign，区外最大短路电流：

动作最大不平衡电流：

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

最大动作电流：Iact.max=Krel×Iunb.max=1.5×6.34=9.5A

于是制动系数：

经验校正取KS＝0.45。

（2）复合电压闭锁的过电流保护：防止发电机外部故障的过电流保护，对于相邻元件发生短路时需要在后备保护范围内，但由于外部短路引起的过电流和不正常运行出现的过负荷电流，数值上相差不大，过电流保护作用于动作，过负荷保护作用于信号，因此，为了能够很好地区分是正常过负荷还是事故过流，需要加装低电压元件进行判别。[3]

其中：

2）电压元件：负序电压元件。

Uact2=(0.06～0.12)Un=(0.06～0.12)×100=6～12V，取8V（线电压），正序电压元件（相间单相电压继电器）Uact2= （0.6～0.7）100=60～70V取60V。

3）动作时间：按与相邻的主变复压过流保护时限相同，和线路末段距离保护III段2.5秒配合，本是设备整定为2.9s。

7　整定计算应注意几个问题

大型发变组保护整定计算本身并无十分复杂，然而单凭一般知识和套用公式，得到合理和准确的保护定值是不现实的，继电保护是正确计算和合理选择的结果，因而必须做到：

（1）熟知电气设备的参数、性能、结构；

（2）熟练掌握电气设备的短路电流计算和和故障分析

（3）熟知保护装置的点做原理、动作判据及其功能；

（4）熟知一次系统图和运行方式；

（5）不断总结典型事故案列，合理计算、选择。

8　结论

无锡友联热电一期机组自投运以来，运行方式和整定计算配合合理，继电保护装置未有任何不正确的拒动和误动，作为第一道防线，很好的保障了电网安全稳定运行。

参考文献

[1]方大千,方立,方成.继电保护实用技术手册[M].北京:金盾出版社,2012.

[2]高春如.大型发变组保护整定计算与运行技术[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3]范绍彭.电气运行[M].北京:中国电力出版社,2005.

[4]DGT 801A发变组保护装置技术说明书.南京.2003.

曹玉华（1981—），男，江苏无锡人，大学本科，电气工程师，研究方向：电气工程。

作者简介：