無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

?

無錫友聯(lián)熱電發(fā)變組保護(hù)整定原理與計(jì)算

無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析發(fā)變組保護(hù)配置原理，配置原則、實(shí)例整定計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)取值校正的分析研究。

【關(guān)鍵詞】發(fā)變組；保護(hù)原理；整定原則；整定計(jì)算

1　前言

無錫友聯(lián)熱電一期機(jī)組配置2臺(tái)南汽QF-18-2型18MW抽凝機(jī)組，2臺(tái)S10-20000/110油浸自冷變壓器，發(fā)變組設(shè)備是電力系統(tǒng)中最貴重的電氣設(shè)備，而發(fā)變組保護(hù)整定計(jì)算作為安全生產(chǎn)體系中最重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)保障供電可靠性及電能質(zhì)量具有重要的意義。

2　主設(shè)備參數(shù)

1#/2#發(fā)電機(jī)額定功率PN=18MW，容量SN=22.5MVA，發(fā)電機(jī)超瞬變電抗百分?jǐn)?shù)，IN=2062A，TA：2500/5A； 1#/2#主變?nèi)萘?0MVA，Ynd-11,121±2×2.5%/6.3kV，變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，uk=10.53%；1#/2#電抗器：型號(hào)：XKSCKL-6－600－5，電抗百分?jǐn)?shù)XL＝5%。

3　正（負(fù)）序阻抗標(biāo)幺圖

3.1主設(shè)備等效阻抗計(jì)算[1]

1#/2#發(fā)電機(jī)阻抗標(biāo)幺值：

1#/2#主變阻抗標(biāo)幺值：

1#電抗器阻抗標(biāo)幺值：

3.2標(biāo)幺阻抗等效電路圖如下所示3.3 各點(diǎn)等效阻抗標(biāo)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(jī)組最大運(yùn)行方式為 1#、2#發(fā)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，最小方式為1#機(jī)，2#機(jī)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(jì)算

按供電網(wǎng)絡(luò)為無限大容量，短路電流周期分量不發(fā)生衰減計(jì)算三相短路電流，則2臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行和同時(shí)停役對(duì)應(yīng)的最大與最小運(yùn)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(fā)變組保護(hù)配置

友聯(lián)熱電一期機(jī)組保護(hù)裝置采用國(guó)電南自DGT 801A數(shù)字發(fā)變組保護(hù)裝置，根據(jù)GB1485-1993 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》和《25項(xiàng)反措》的要求，目前裝設(shè)以下保護(hù)配置：

5.1發(fā)電機(jī)主要保護(hù)配置

1）發(fā)電機(jī)定子短路主保護(hù)配置：發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)。

2）發(fā)電機(jī)定子短路后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。

3）發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)：定子過負(fù)荷保護(hù)、過電壓保護(hù)、過激磁保護(hù)、程跳逆功率保護(hù)。

4）發(fā)電機(jī)定子單相接地保護(hù)：定子單相接地保護(hù)。

5）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路接地保護(hù)：轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、二點(diǎn)接地保護(hù)。

5.2主變主要保護(hù)配置

1）主變主保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)。

2）主變異常運(yùn)行及后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)、過負(fù)荷信號(hào)、主變中心點(diǎn)零序過電流保護(hù)、主變中心點(diǎn)間隙零序保護(hù)。

5.3電抗器保護(hù)

電抗器差動(dòng)保護(hù)、過電流保護(hù)。

6　發(fā)變組保護(hù)配置原理及實(shí)例計(jì)算

（1）南自DGT 801A裝置發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)利用比率制動(dòng)原理來保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路，當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)TA的變比誤差和裝置通道誤差，產(chǎn)生的不平衡電流很小，流入保護(hù)裝置差流約為零，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重故障快速出口，瞬時(shí)使斷路器QF跳閘，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

1）動(dòng)作方程如下：

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

2）動(dòng)作特性如下：

3）發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)按躲過正常最大負(fù)荷時(shí)不平衡電流計(jì)算，[2]Iq=Kk*Ibq=1.5×(0.06)×4.12=0.37A其中可靠系數(shù)取1.5，TA同型系數(shù)和誤差取0.06，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Iq=0.45× Ign=0.45×4.12=1.85A，取2A。其中發(fā)電機(jī)二次額定電流：

4）制動(dòng)系數(shù)：比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)防止外部短路誤動(dòng)作的方法，不是依靠增大動(dòng)作電流，而是借助于當(dāng)制動(dòng)電流增大時(shí)，動(dòng)作電流相應(yīng)的增大，亦通過制動(dòng)系數(shù)來保住，計(jì)算如下：最大動(dòng)作電流按躲過區(qū)外短路時(shí)的最大不平衡電流計(jì)算，最小制動(dòng)電流取0.8 Ign，區(qū)外最大短路電流：

動(dòng)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(dòng)作電流：Iact.max=Krel×Iunb.max=1.5×6.34=9.5A

于是制動(dòng)系數(shù)：

經(jīng)驗(yàn)校正取KS＝0.45。

（2）復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)：防止發(fā)電機(jī)外部故障的過電流保護(hù)，對(duì)于相鄰元件發(fā)生短路時(shí)需要在后備保護(hù)范圍內(nèi)，但由于外部短路引起的過電流和不正常運(yùn)行出現(xiàn)的過負(fù)荷電流，數(shù)值上相差不大，過電流保護(hù)作用于動(dòng)作，過負(fù)荷保護(hù)作用于信號(hào)，因此，為了能夠很好地區(qū)分是正常過負(fù)荷還是事故過流，需要加裝低電壓元件進(jìn)行判別。[3]

其中：

2）電壓元件：負(fù)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(dòng)作時(shí)間：按與相鄰的主變復(fù)壓過流保護(hù)時(shí)限相同，和線路末段距離保護(hù)III段2.5秒配合，本是設(shè)備整定為2.9s。

7　整定計(jì)算應(yīng)注意幾個(gè)問題

大型發(fā)變組保護(hù)整定計(jì)算本身并無十分復(fù)雜，然而單憑一般知識(shí)和套用公式，得到合理和準(zhǔn)確的保護(hù)定值是不現(xiàn)實(shí)的，繼電保護(hù)是正確計(jì)算和合理選擇的結(jié)果，因而必須做到：

（1）熟知電氣設(shè)備的參數(shù)、性能、結(jié)構(gòu)；

（2）熟練掌握電氣設(shè)備的短路電流計(jì)算和和故障分析

（3）熟知保護(hù)裝置的點(diǎn)做原理、動(dòng)作判據(jù)及其功能；

（4）熟知一次系統(tǒng)圖和運(yùn)行方式；

（5）不斷總結(jié)典型事故案列，合理計(jì)算、選擇。

8　結(jié)論

無錫友聯(lián)熱電一期機(jī)組自投運(yùn)以來，運(yùn)行方式和整定計(jì)算配合合理，繼電保護(hù)裝置未有任何不正確的拒動(dòng)和誤動(dòng)，作為第一道防線，很好的保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]方大千,方立,方成.繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:金盾出版社,2012.

[2]高春如.大型發(fā)變組保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[3]范紹彭.電氣運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[4]DGT 801A發(fā)變組保護(hù)裝置技術(shù)說明書.南京.2003.

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

作者簡(jiǎn)介：