急求電氣自動化畢業(yè)論文（大專）

熱心網(wǎng)友：目 錄 摘 要…………………………………………………0 1. 設(shè)計說明…………………………………………2 1.1 主接線…………………………………………2 1.2CT、PT配置……………………………………2 2主要保護(hù)原理及整定……………………………3 2.1發(fā)電機縱差動保護(hù)……………………………3 2.1.1保護(hù)原理……………………………………3 2.1.2整定內(nèi)容……………………………………4 2.2發(fā)電機定子匝間保護(hù)…………………………5 2.3發(fā)電機過激磁保護(hù)……………………………7 2.4發(fā)電機失磁保護(hù)………………………………8 2.5發(fā)電機反時限負(fù)序過流保護(hù)…………………10 2.6發(fā)電機逆功率保護(hù)………………………………13 2.7發(fā)電機兩點接地…………………………………13 2.8主變壓器差動保護(hù)………………………………14 2.9變壓器復(fù)合電壓過流保護(hù)………………………17 參考文獻(xiàn)………………………………………………18 1 設(shè)計說明 1.1主接線 300MW 發(fā)電機―變壓器組主要保護(hù)原理設(shè)計，適用于發(fā)電機―變壓器組采用單元接線，高壓側(cè)接入500kV 11/2接線系統(tǒng)；發(fā)電機出口側(cè)無斷路器；勵磁方式為靜態(tài)勵磁系統(tǒng)； 在發(fā)電機出口側(cè)引接―臺高壓廠用工作變壓器（采用三相分裂線圈）。 接地方式：發(fā)電機中性點為經(jīng)配電變壓器（二次側(cè)接電阻）接地；主變壓器高壓側(cè)中性點為直接接地；高壓廠用分裂變壓器6kV側(cè)中性點為中阻接地系統(tǒng)。 1.2 CT、PT配置 發(fā)電機的出線側(cè)和中性點側(cè)各裝設(shè)4組CT； 主變壓器高壓側(cè)套管上裝設(shè)3組CT； 高壓廠用變壓器高壓側(cè)套管上（或封閉母線內(nèi)）裝設(shè)4組CT； 發(fā)電機差動保護(hù)與主變壓器差動保護(hù)，當(dāng)CT不夠分配時，允許共用發(fā)電機出線側(cè)的一組CT； 發(fā)電機一變壓器組差動保護(hù)中，其中的一臂是差接在高壓廠用變壓器低壓側(cè)的CT上； 發(fā)電機一變壓器組差動保護(hù)裝置，不接入勵磁變壓器的CT，其差動范圍為：從500kV側(cè)CT到發(fā)電機中性點CT及高壓廠用變壓器低壓側(cè)CT； CT的二次電流：500kV側(cè)選用1A；其它各側(cè)可為1A或5A。 發(fā)電機出線側(cè)設(shè)有2組PT，其中1組可供匝間保護(hù)用（一次側(cè)中性點不直接接地）；2組PT均要求設(shè)有3個二次線圈。主變壓器高壓側(cè)設(shè)1組PT（三相）。 2 主要保護(hù)原理及整定計算 2.1發(fā)電機縱差動保護(hù) 2.1.1保護(hù)原理 變數(shù)據(jù)窗式標(biāo)積制動原理 ∣IT-IN∣2≥KbITINcosφ 其中：iT――發(fā)電機機端電流 iN――發(fā)電機中性點電流 φ――iT、iN之間的相角差 標(biāo)積制動原理的動作量和比率差動保護(hù)一樣。在區(qū)外發(fā)生故障時，該原理的表現(xiàn)行為和比率制動原理也完全一樣。但在區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，由于標(biāo)積制動原理的制動量反應(yīng)電流之間相位的余弦，當(dāng)相位大于90度，制動量就變?yōu)樨?fù)值，負(fù)值的制動量從概念上講即為動作量，因此可極大地提高內(nèi)部故障發(fā)生時保護(hù)反應(yīng)的靈敏度。而比率制動原理的制動量總是大于0的。 動作邏輯方式1：循環(huán)閉鎖方式 原理：當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生相間短路時，二相或三相差動同時動作。根據(jù)這一特點，在保護(hù)跳閘邏輯上設(shè)計了循環(huán)閉鎖方式。為了防止一點在區(qū)內(nèi)另外一點在區(qū)外的兩點接地故障的發(fā)生，當(dāng)有一相差動動作且同時有負(fù)序電壓時也出口跳閘。 2.1.2 整定內(nèi)容（假定：TA二次額定電流為5（A）） 1） 比率制動系數(shù)K 整定差動保護(hù)的比率制動系數(shù)。標(biāo)積制動原理的Kb和K有一理論上的對應(yīng)關(guān)系，裝置自動完成它們之間的轉(zhuǎn)換，對用戶仍然整定K。無單位。一般：K＝0.3-0.5 2） 啟動電流lq 整定差動保護(hù)的啟動電流。單位（A）。一般lq=0.6-2.0(A) 3） TA斷線解閉鎖電流定值（僅保護(hù)方式Ⅱ有效）lct 當(dāng)發(fā)電機差電流大于該定值時，TA斷線閉鎖功能自動退出。單位（倍） 它是以電流互感器的二次額定電流為基準(zhǔn)的。一般：lct=0.8-1.2（倍） 4） 差動速斷倍數(shù)lsd 當(dāng)發(fā)電機差電流大于該定值時，無論制動量多大，差動均動作。單位：（倍） 它是以電流互感器的二次額定電流為基準(zhǔn)的。一般：lsd＝3－8（倍） 5）負(fù)序電壓定值（僅保護(hù)方式Ⅰ有效）U2.dz 當(dāng)負(fù)序電壓達(dá)該定值，允許一相差動動作出口跳閘。單位（V）。一般：U2.dz＝4－10(V) 6)TA斷線延時定值tct 經(jīng)該定值時間延時發(fā)TA斷線信號。單位：秒。 2.2 發(fā)電機定子匝間保護(hù) 2.2.1 原理 反應(yīng)發(fā)電機縱向零序電壓的基波分量?！傲阈颉彪妷喝∽詸C端專用電壓互感器的開口三角形繞組，此互感器必須是三相五柱式或三個單相式，其中性點與發(fā)電機中性點通過高壓電纜相聯(lián)。“零序”電壓中三次諧波不平衡量由數(shù)字付氏濾波器濾除。 為準(zhǔn)確、靈敏反應(yīng)內(nèi)部匝間故障，同時防止外部短路時保護(hù)誤動，本方案以縱向“零序”電壓中三次諧波特征量的變化來區(qū)分內(nèi)部和外部故障。 為防止專用電壓互感器斷線時保護(hù)誤動作，本方案采用可靠的電壓平衡繼電器作為互感器斷線閉鎖環(huán)節(jié)。 本保護(hù)能在一定負(fù)荷下反應(yīng)雙Y接線的定子繞組分支開焊故障。 保護(hù)分兩段： Ⅰ段為次靈敏段：動作值必須躲過任何外部故障時可能出現(xiàn)的基波不平衡量，保護(hù)瞬時出口。 Ⅱ段為靈敏段：動作值可靠射過正常運行時出現(xiàn)的最大基波不平衡量，并利用“零序”電壓中三次諧波不平衡量的變化來進(jìn)行制動。保護(hù)可帶0.1-0.5秒延時出口以保證可靠性。 保護(hù)引入專用電壓互感器開口三角繞組零序電壓，及電壓平衡繼電器用2組PT電壓量。 2.2.2 整定內(nèi)容 1） 次靈敏段基波“零序”電壓分量定值Uh 單位（V） 2） 靈敏段基波“零序”電壓分量定值U1 單位（V） 3）額定負(fù)荷下“零序”電壓三次諧波不平衡量整定值U3wn 單位（V） 4）靈敏段三次諧波增量制動系數(shù)K2 單位：（無） 5）靈敏段延時Tzj 單位：（秒） 2.2.3 整定計算 1）Uh 次靈敏段“零序”電壓基波分量定值（整定范圍1－10V） 動作值按躲過任何外部故障時可能出現(xiàn)的基波不平衡量整定 Uh=KUo?bp?max 式中：Uh=KUo?bp?max――外部短路故障時可能出現(xiàn)的“零 序”電壓最大基波不平衡量。 K――可靠系數(shù)，可取2－2.5 2）U1 靈敏段“零序”電壓基波分量定值（整定范圍0.1-5V） 動作值按可靠躲過正常運行時出現(xiàn)的最大基波不平衡量整定 U1=KUo?bp?n 式中：U1=KUo?bp?n――額定負(fù)荷下固有的“零序”電壓基 波不平衡量，由實測得到（本機有監(jiān)測軟件）。 K――可靠系數(shù)，可取1.5-2 3）U3wn 額定負(fù)荷下“零序”電壓三次諧波不平衡量整定值（整定 范圍1－10V） 開始可整定4（V），開機后由實測得到準(zhǔn)確直，然后整定。 4） 靈敏段三次諧波增量制動系數(shù)（整定范圍0-0.9） 由經(jīng)驗決定。一般取0.3-0.5 5）Tzj 靈敏段延時（整定范圍0－1秒） 為增加此段可靠性而設(shè)。一般取0.1-0.2秒。 2.3 發(fā)電機（變壓器）過激磁保護(hù) 原理 發(fā)電機（變壓器）會由于電壓升高或者頻率降低而出現(xiàn)過勵磁，發(fā)電機的過勵磁能力比變壓器的能力要低一些，因此發(fā)變組保護(hù)的過盛磁特性一般應(yīng)按發(fā)電機的特性整定。 過激磁保護(hù)反應(yīng)過激磁倍數(shù)而動作。過激磁倍數(shù)定義如下： B U/f U* N= = = Be Ue/fe f* 其中：U、f――電壓、頻率 Ue、fe――額定電壓、額定頻率 U*、f *――電壓、頻率標(biāo)么值 B、Be――磁通量和額定磁通量 過激磁電壓取自機端TV線電壓（如UAB電壓）。 出口方式Ⅰ：定時限方式 定時限t1發(fā)信或跳閘 定時限t2發(fā)信或跳閘 U/f> t1/o 發(fā)信或跳閘 t2/o 發(fā)信或跳閘 出口方式Ⅱ：反時限方式 定時限發(fā)信 反時限發(fā)信或跳閘 反時限曲線特性由三部分組成：a)上限定時限；b)反時限;c)下限定時限。 當(dāng)發(fā)電機（變壓器）過激磁倍數(shù)大于上限整定值時，則按上限定時限動作；如果倍數(shù)超過下限整定值，但不足以使反時限部分動作時，則按下限定時限動作；倍數(shù)在此之間則按反時限規(guī)律動作. 2.4發(fā)電機失磁保護(hù) 2.4.1原理 失磁保護(hù)由發(fā)電機機端測量阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)、變壓器高壓側(cè)低電壓判據(jù)、定子過流判據(jù)構(gòu)成。一般情況下阻抗整定邊界為靜穩(wěn)邊界圓，但也可以為其它形狀。 當(dāng)發(fā)電機須進(jìn)相運行時，如按靜穩(wěn)邊界整定圓整定不能滿足要求時，一般可采用以下三種方式之一來躲開進(jìn)相運行區(qū)。 a) 下移阻抗圓，按異步邊界整定 b) 采用過原點的兩根直線，將進(jìn)相區(qū)躲開。此時，進(jìn)相深度可整定。 c) 采用包含可能的進(jìn)相區(qū)（圓形特性）挖去，將進(jìn)相區(qū)躲開。 轉(zhuǎn)子低電壓動作方程 Vfd<Vfl.dz Vfd<Vfl.dz Vfdo Vfd< (P-Pt) 當(dāng)Vfd<Vfl.dz Kf×SN 其中：Vfd――轉(zhuǎn)子電壓 Vfl.dz――轉(zhuǎn)子低電壓動作值 Vfdo――發(fā)電機空載轉(zhuǎn)子電壓 Sn――發(fā)電機額定功率 Kf――轉(zhuǎn)子低電壓系數(shù) P――發(fā)電機出力 Pt――發(fā)電機反應(yīng)功率 2.4.2保護(hù)的整定計算 1）高壓側(cè)低電壓 Uhi?dz 按照系統(tǒng)長期允許運行的低電壓整定。 2）阻抗圓心 -Xc 以靜穩(wěn)圓整定，也可按異步圓整定。 3）阻抗圓半徑 -Xr 以靜穩(wěn)圓整定，也可按異步圓整定。 4）轉(zhuǎn)子低電壓Vfl?dz 轉(zhuǎn)子低電壓可按發(fā)電機空載勵磁電壓的0.2-0.5倍整定。 5）轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)系數(shù)Kf 轉(zhuǎn)子低電壓系數(shù)，用于整定轉(zhuǎn)子電壓動作曲線斜率。單位（元） Kk Kf = 式中，Xd∑＝Xd+Xs Xd∑ 若實際基準(zhǔn)為Vfd[0]，P[0]，與裝置假定值Vfd0＝125V, SN＝866VA相差較大時，可修正Kf 125 P[0] [整] = Kf 866 Vfd[0] Xs為升壓變壓器及系統(tǒng)等值電抗之和（標(biāo)么） Kk＝1.1為可靠系數(shù)，Xd為發(fā)電機電抗（標(biāo)么） 5)反應(yīng)功率Pt 考慮凸極效應(yīng)。單位（W） 1 1 1 Pt = ( - )SN,式中:Xd∑＝Xd+Xs, Xd∑＝Xq+Xs 2 Xq∑ Xd∑ Xd及Xq分別為發(fā)電機d軸和q軸電抗(標(biāo)么),SN為二次基準(zhǔn)功率。 7）定子過流lg?dz 可按發(fā)電機過載異步功率整定。單位(A)。一般lg?dz=1.05 le 8)動作時間t1 整定保護(hù)的延時動作時間。單位(S) 9）動作時間t2 整定保護(hù)的延時動作時間。單位(S) 10）動作時間t3 整定保護(hù)的延時動作時間。單位(S) 2.5發(fā)電機反時限負(fù)序過流保護(hù) 2.5.1保護(hù)原理 保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機定子的負(fù)序電流大小。保護(hù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子以防表面過熱。 保護(hù)由二部分組成：負(fù)序定時限過負(fù)荷和負(fù)序反時限過流。 電流取自發(fā)電機中性點（或機端）TA三相電流。 反時限曲線特性由三部分組成：a)上限定時限；b)反時限；c)下限定時限。 當(dāng)發(fā)電機負(fù)序電流大于上限整定值時，則按上限定時限動作；如果負(fù)序電流超過下限整定值，但不足以使反時限部分動作時，則按下限定時限動作；負(fù)序電流在此之間則按反時限規(guī)律動作。 負(fù)序反時限特性能真實地模擬轉(zhuǎn)子的熱積累過程，并能模擬散熱，即發(fā)電機發(fā)熱后若負(fù)序電流消失，熱積累并不立即消失，而是慢慢地散熱消失，如此時負(fù)序電流再次增大，則上一次的熱積累將成為該次的初值。 反時限動作議程： (I22-K22)t≥K21 其中：I2――發(fā)電機負(fù)序電流標(biāo)么值 K22――發(fā)電機發(fā)熱同時的散熱效應(yīng) K21――發(fā)電機的A值 出口方式：可發(fā)信或跳閘 2.5.2保護(hù)的整定計算 1） 定時限負(fù)序過負(fù)荷電流定值I2?ms?dz 按發(fā)電機長期允許的負(fù)序電流下能可靠返回的條件整定。 2） 定時限負(fù)序過負(fù)荷動作時間ts 按躲后備保護(hù)的動作延時整定。 3）反時限負(fù)序過流啟動定值I2?m?dz 按保護(hù)裝置所能提供的最大跳閘時間確定（通常為1000秒），據(jù)此發(fā)電機能承受的負(fù)序電流整定。此值一般應(yīng)接近于負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)的動作電流。 4）反時限負(fù)序過流速斷定值I2?up?dz 按躲過主變壓器高壓側(cè)兩相短路的條件整定。 5）散熱系數(shù)K22 一般按發(fā)電機長期允許的負(fù)序電流標(biāo)么值整定。 K22=（I2∝/ Ie）2 當(dāng)發(fā)電機實際額定電流為Ie，與CT二次額定電流IN相差較大時，需折算 le K22[整] =( )2 K22 lN le K21[整] =( )2 K21 lN 其中：l2∝－發(fā)電機長期允許的負(fù)序電流 le－發(fā)電機額定電流 6)熱值系數(shù) K21 按發(fā)電機A值整定 7）長延時動作時間t1 按l2?m?dz電流能夠承受的時間整定（一般1000秒）。 8）速斷動作時間tup 當(dāng)與其它保護(hù)在動作時間的配合上出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)兼顧保護(hù)的選擇性和靈敏性要求。 2.6發(fā)電機逆功率保護(hù) 保護(hù)原理 逆功率保護(hù)用于保護(hù)汽輪機，當(dāng)主汽門誤關(guān)閉，或機組保護(hù)動作于關(guān)閉主汽門而出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機將變?yōu)殡妱訖C運行，從系統(tǒng)中吸收有功功率。此時由于鼓風(fēng)損失，汽機尾部葉片有可能過熱，贊成汽機損壞。因此一般不允許這種情況長期存在，逆功率保護(hù)可很好地起到保護(hù)作用。在大型發(fā)電機組上一般為可靠裝設(shè)二套獨立的逆功率保護(hù)。 逆功率保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機從系統(tǒng)吸收有功的大小。逆功率受TV斷線閉鎖。 電壓取自發(fā)電機機端；電流取自發(fā)電機中性點（或機端）TA。 出口方式：可發(fā)信或跳閘 P<-P1.dz t1/o 發(fā)信或跳閘 t2/o 發(fā)信或跳閘 2.7 發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩點接地保護(hù) 反應(yīng)定子電壓中二次諧波的“正序”分量，此分量是由轉(zhuǎn)子繞組不對稱匝間短路時含二次諧波的磁場以同步轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn)而在定子繞組中生成。保護(hù)受一點接地保護(hù)閉鎖，發(fā)生一點接地時保護(hù)自動投入。 保護(hù)經(jīng)入機端三相電壓。 8.6.1 整定內(nèi)容 1） 二次波電壓動作值Uido 單位：（V） 2） 保護(hù)動作延時Tido 單位：（S） 8.6.2 整定計算方法 1）Uid 二次諧波電壓動作值（整定范圍0－10V） Uld=Kk×Ubpn Ubpn為額定負(fù)荷下二次諧波電壓實測值；Kk為可靠系數(shù)，可取2.5-3 2)Lld 保護(hù)動作延時（整定范圍0.1-2秒），為增加可靠性而設(shè)。 2.8主變壓器（發(fā)變組、廠變、高備變）差動保護(hù) 保護(hù)原理 變壓器差動保護(hù)采用有二次諧波制動的比率差動原理，并使用了變數(shù)據(jù)窗快速算法。 比率制動原理 ∣I1+I2∣≥KMax{I1,I2}（二側(cè)差動） ∣I1+I2+I3∣≥KMax{I1+I2+I3}（三側(cè)差動） 其中：I1――第一側(cè)電流 I2――第二側(cè)電流 I3――第三側(cè)電流 K――制動系數(shù) Max(x,y)――取x，y中最大值 變數(shù)據(jù)窗算法原理 所謂變數(shù)據(jù)窗算法是指差動保護(hù)能夠在故障剛開始發(fā)生且故障采樣數(shù)據(jù)量較少時自適應(yīng)地提高保護(hù)的制動曲線，隨著故障的進(jìn)一步發(fā)展、計算精度的進(jìn)一步提高，能逢動降低制動特性曲線，以其與算法精度完全相配套。這種自適應(yīng)的制動曲線，最終的（也是最精確的）是用戶整定的特性。采用這一算法可以大大提高嚴(yán)重內(nèi)部故障時的動作速度，同時絲毫不會降低輕微故障時的靈敏度。 出口方式 原理：任一相差動保護(hù)動作即出口跳閘。這種方式另外配有TA斷線檢測功能。在TA斷線時瞬時閉鎖差動保護(hù)，并延時發(fā)TA斷線信號。TA斷線可根據(jù)需要投退運行。保護(hù)的 8.7.2 整定內(nèi)容（假定TA二次額定電流為5(A)） 1） 比率制動系數(shù) K 整定差動保護(hù)的比率制動系數(shù)。單位（無）一般：K=0.4-0.7 2） 二次諧波制動比 整定差動二次諧波制動比。單位（無）。一般： Nec=0.12-0.24 3） 啟動電流 lq 整定差動保護(hù)的啟動電流。（歸算到低壓側(cè)）。單位（A）。一般：lq=1.0-3.0(A) 4） TA斷線解閉鎖電流定值 lct 當(dāng)差電流大于該定值時，TA斷線閉鎖功能自動退出。單位：（倍） 它是以TA的二次額定電流為基準(zhǔn)的。（裝置內(nèi)部默認(rèn)為5（A）或1（A） 一般：lct=0.8-1.5（倍）。（歸算到低壓側(cè)） 5） 速斷電流 lsd 整定差動保護(hù)速斷電流倍數(shù)。它是以TA的二次額定電流為基準(zhǔn)的。（裝置內(nèi)部默認(rèn)為lN5（A）或1（A）） 單位（倍）。一般lsd＝3.0-7.0(倍）（歸算到低壓側(cè)） 6） 啟動電流 lq 按躲過最大負(fù)荷電流條件下流入保護(hù)裝置的不平衡電流整定。最小動作電流宜在0.2ls以上。 裝置上一般以歸算到低壓側(cè)（如發(fā)電機側(cè)）電流來整定。 7） TA斷線解閉鎖電流定值 lct 按躲開變壓器最大負(fù)荷電流整定。 該電流裝置上一般以歸算到低壓側(cè)（如發(fā)電機側(cè)）電流來整定計算。 它是以TA的二次額定電流為基準(zhǔn)的。 Ict =(1.2-1.3)If?max/(nL×Ict?e) 其中：If?max－變壓器最大負(fù)荷電流 Ict?e－電流互感器二次額定電流 8） 速斷電流 lsd 該電流裝置上一般以歸算到低壓側(cè)（如發(fā)電機側(cè)）電流來整定計算。 它是以TA的二次額定電流為基準(zhǔn)的。 如整定n倍額定電流，且TA二次額定電流為5(A)： 則：lsd＝n×le/(n1×5)（倍） 推薦n用4－8。 2.9 變壓器復(fù)合電壓過流保護(hù) 原理 保護(hù)反應(yīng)變壓器電壓、負(fù)序電壓和電流大小。 電流電壓一般取自變壓器的同一側(cè)TA和TV 出口方式：可發(fā)信或跳閘。 整定內(nèi)容 1） 電流定值lg?dz 整定電流。單位(A) 2） 低電奪定值U1?dz 整定低電壓。單位(V) 3） 負(fù)序電壓定值U2?dz 整定負(fù)序電壓。單位（V） 4） 動作時間t1 整定保護(hù)的延時動作時間。單位(S) 5） 動作時間t2 整定保護(hù)的延時動作時間。單位（S） 參 考 文 獻(xiàn) [1]、＜微型計算機原理及應(yīng)用＞鄭學(xué)堅、周斌編著。清華大學(xué)出版社，1995年8月出版社。 [4]、Malvino A.P.Digital Computer Electronics. 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