2215600mw机组发电机保护及自动装置设计毕业设计(编辑修改稿)

2215600mw机组发电机保护及自动装置设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

接在双绕组变压器低压绕组上构成发电机双绕组变压器单元接线。 发电机的出口不设置母线，将发电机电压升高后直接送入220KV系统。 由于发电机和变压器不可能单独运行，而且在发电机与变压器低压绕组之间600MW汽轮发电机的工作电流较大，要求断开的短路电流也相当大，要生产这种发电机断路器的技术复杂，价格昂贵，故在600MW发电机的出口不设置断路器，而在发电机变压器组的高压侧设有断路器，当发电机、主变压器故障时，通过断开主变压器高压侧断路器和发电机的励磁回路来切除故障电流，但为了调试发电机方便，在发电机出口装设有一组隔离开关。 图212 发电机变压器组接线 厂用电源的引出接线高压厂用工作电源应由发电机电压回路引出，并尽量满足炉、机、电的对应性要求，即发电机供给各自炉、机和主变压器的厂用负荷。 如图213所示，每台600MW发电机从各自发电机变压器组的主变压器低压侧接引二台高压工作厂用变压器作为厂用电系统的工作电源，在厂用变压器的高压侧设有断路器和隔离开关。 这种简单明了，所用设备少，运行操作及维护工作等都很方便。 设置厂用分支断路器的主要用途有二：其一，在继电保护中增加短路电流鉴定闭锁回路，使断路器仅当厂用分支回路高厂变低压侧发生短路故障时保护动作，切除高厂变，同时自投高备变，整个机组的正常运行可不受影响，充分利用了断路器的开断能力，最大程度地缩小了厂用分支回路故障的事故范围；其二，作为负荷开关在正常工作、启动停机过程中，关合和切断负荷电流，增强了机组运行的灵活性。 图213 高压厂用电源的引出接线 220KV配电装置的连接200KV配电装置采用双母线接线形式，每回线路经一台断路器和两组隔离开关分别接到两母线上。 双母线接线在两组母线之间装设有一台联络断路器，简称母联。 如图214所示，它具有工作母线Ⅰ和备用母线Ⅱ（工作母线和联络母线可以任意选定），其运行特点如下：检修工作母线时，可利用母联QFm把工作母线的全部回路倒换到备用母线上，再把工作母线退出进行检修，并不发生停电。 以L1和L2为例，设隔离开关QS01和QS02以合上。 操作如下：第一步，合上QFm，检查备用母线是否完好。 如果合上QFm后立即跳闸，表明备用母线存在故障，不能进行倒闸操作，需要查明故障，加以排查。 如果能够合上，表明备用母线完好。 第二步，合上QS2，拉开QS1（其余回路均按同样步骤进行操作）。 最后断开QFm、QS0QS02，恢复QFm的原来状态。 此时，工作母线已不带电，即可退出进行检修。 应当注意，上述操作次序不能颠倒，否则将造成带负荷拉闸的误操作。 图214 220KV配电装置接线采用这一接线方式的优点是：检修任一母线时，不影响机组和出线的运行。 运行调度灵活，通过倒闸操作可以形成不同的运行方式。 线路短路器检修，可临时用母联断路器代替断开该回路，故不影响对其它用户的供电。 在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。 当个别回路需要独立工作或进行试验时，可将该回路单独接到备用母线上运行。 双母线接线简单，开关设备少，操作简单。 启动/备用变压器和厂用电母线的连接发电厂一般均设置有备用电源。 备用电源的作用是当厂用工作电源故障或检修退出运行时代替工作电源的工作。 备用电源的引接应保证其独立性，避免与厂用工作电源由同一电源处引出，引接点电源数量应该有两个以上，并有足够的供点容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电的情况下仍能从系统取得厂用电源。 启动电源一般是指电厂机组首次启动或工作电源完全消失的情况下，为了保证机组快速启动，向必要的辅助设备供电的电源。 在正常工作情况下，这些辅助设备由工作电源供电，只有当工作电源消失后才自动切换到启动电源供电，因此，启动电源实质上在兼作备用电源，称作启动/备用电源。 备用电源的备用方式有明备用和暗备用两种方式。 本设计中采用明备用方式。 火电厂采用明备用方式时，高、低压备用电源（变压器）的数量与发电厂装机台数、单机容量、主接线形式和控制方式等因素有关，一般的配置原则如表215所示。 按照配置原则，本设计应配置一台启动/备用变压器。 表21 发电厂备用厂用变压器台数配置原则电厂类型高压厂用备用电源（变压器）低压厂用备用电源（变压器）一般电厂5台及以下设1台7台及以下设1台6台及以上设2台8台及以上设2台单元控制的100MW～125MW4台及以下设1台7台及以下设1台5台及以上设2台8台及以上设2台200MW每2台机组设1台每2台机组设1台≥300MW每1台机组设1台（1）对厂用电接线的基本要求对厂用电接线的基本要求是运行安全、可靠，保证连续供电，运行、检修、操作和发展要方便灵活，技术先进、设备新颖，并且经济合理。 （2）厂用电的电压等级确定火力发电厂采用3KV、6KV和10KV作为高压厂用电压；采用380/220V作为低压厂用电压。 在满足技术要求的前提下，优先采用较低的电压，以获得较高的经济效益；大容量的电动机采用较低电压时往往并不经济。 为了简化厂用电接线，且是运行维护方便，厂用电电压等级不宜过多。 高压厂用电压等级根据电厂类型、发电机组额定容量和额定电压等因素分析比较后确定。 火力发电厂的厂用电供电电压等级一般情况如下：1） 低压厂用电采用380/220V电压级。 2） 高压厂用电压为：发电机组容量在60MW及以下，可采用3KV；发电机组容量在60MW及以上，可采用6KV；发电机组容量在100MW～300MW时，宜采用6KV；发电机组容量在600MW及以上时，经技术经济比较，可采用6KV一级，也可采用3KV和10KV两级电压。 根据以上的配置原则，我们采用一个高压启动/备用电源，厂用电高压采用6KV电压。 为了节省电缆和因为电缆试验、检修时而失去备用的范围，采用部分放射和部分串联的方式，如图215所示。 启动/备用电源的二次侧引出两个分支，每个分支作为一台机组备用电源。 在备用电源的总出口装设隔离开关，以便电源故障或检修时，各母线段可以相互备用。 图215 备用电源与厂用母线段的连接方式 发电机和变压器的中性点接地方式电力系统的中性点接地方式有中性点直接接地（或称为大电流接地系统）和中性点不接地方式（或称为小电流接地系统）或经消弧线圈以及高阻接地方式。 根据我国电力系统的实际情况，110KV及以上电力系统为降低绝缘水平和消费而采用中性点直接接地方式，而63KV及以下电力系统采用中性点不接地方式或经消弧线圈以及高阻接地方式。 所以，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 主变压器按照220KV系统要求，采用直接接地方式。 考虑到机组检修和系统对主变压器中性点接地切换操作的需要，在主变压器的中性点上设有隔离开关。 为了防止变压器中性点不接地时中性点侧的绕组可能产生过电压，因此在220KV侧中性点隔离开关前装有避雷器和放电间隙，如图216所示。 图216 主变中性点设备示意图发电机中性点接地为小电流接地方式。 因为发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机自身和主变压器及与其连接的厂用分支的对地电容电流，当接地电容电流超过允许值时，将烧坏定子铁心，进而可能损坏定子绕组绝缘，导致匝间或相间短路，故发电机的中性点采用经消弧线圈的接地方式，以保护发电机免遭损坏。 发电机组主接线中的设备配置（1）600MW发电机出口装设隔离开关，没有断路器；双绕组变压器的高压侧装有断路器和隔离开关；（2）接在主变压器中性点上的避雷器没有装设隔离开关；（3）接在发电机有引出线上的避雷器和电压互感器合用一组隔离开关；（4）断路器的两侧均装有隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源；（5）在变压器的中性点设有隔离开关，变压器中性点通过隔离开关接地。 （1）为保证电器和母线的检修安全，220KV母线装有一组接地开关。 母线的接地开关装设在母线电压互感器的隔离开关上；（2）220KV配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧均配置接地开关。 双母线接线中，两组母线隔离开关的断路器共用一组接地开关；（3）主变压器进线隔离开关的主变压器侧装设一组接地开关。 电压互感器的配置和数量与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。 电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点两侧都能够提取到电压。 （1）6KV至220KV电压等级的每组主母线的三相上装有电压互感器；（2）出线侧的一组上装有电压互感器，用来监视和检测线路侧有无电压；（3）发电机出口装有三组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要；电流互感器的配置与断路器有关，凡装有断路器的地点均装有电流互感器。 有些没有设置断路器的地方也装有电流互感器，例如，发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口均装有电流互感器，供测量、保护和控制装置需要。 对于直接接地系统，一般按三相配置电流互感器；对于非直接接地系统，按两相也有按三相配置电流互感器。 （1）配电装置的每组母线上，均装有一组避雷器；（2）直接接地系统，变压器中性点均装有一组避雷器；（3）发电机变压器单元接线的发电机引出线上装有一组避雷器；（4）220KV每组母线上均装有一组避雷器。 在4回220KV出线均装有阻波器和耦合电容器，以满足系统通信对载波通信的要求。 运行方式分析在选择保护方式及对其进行整定运行时，都必须考虑系统运行方式变化带来的影响。 所选用的保护方式应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求。 对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式下也一定能保证选择性；灵敏度的校验应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下，灵敏度符合要求，在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求。 对某些保护（例如电流电压连锁速断保护和电流速断保护），在整定计算时，还要按正常运行方式来决定动作值或计算灵敏度。 （1） 最大运行方式根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行（或大部分投入运行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。 （2） 最小运行方式根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式。 对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式。 （3） 正常运行方式根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。 这种运行方式在一年之内的运行时间最长。 对更复杂的系统，最大、最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。 对于某些特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏性有困难时，且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑。 （4） 单电源环网的运行方式根据任务书的给定的条件，本次设计的最大运行方式是两台发电机（容量为2600MW）同时投入运行，根据短路点的位置选择短路电流的路径，可得到流过断路器的最大电流。 最小运行方式是两台发电机中的一台投入运行（容量为600MW）。 3 保护配置说明电力系统因不断发展而变得越来越庞大和复杂，它在允许中不可避免地会发生各种故障和出现不正常的运行状。 其中，对电力系统和用户影响最大的是各种类型的短路，这些短路将造成严重的后果。 系统中的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统事故，不仅使系统的正常工作遭到破坏，甚至可能造成电气设备损坏和人身伤亡。 电力系统中保护的合理配置是保护能否圆满完成它所担负任务的一个十分重要的因素。 对于电力系统中的电力设备和线路，应装设反应各种短路故障和异常运行的保护装置；反应电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增加辅助；各个相邻元件的保护范围不需要有重叠区；对于电力设备和线路的异常运行状态（如过负荷）应有反应异常运行的异常运行保护。 主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护是在主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。 在主保护拒动时用以切除故障的保护称为近后备保护，而在断路器拒动时用以切除故障的保护则称为远后备保护。 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能不足或在主、后备保护退出运行时增设的简单保护。 大型发电机变压器组单元接线继电保护配置根据上述大型发电机组的特点及其对保护的要求，在设计大机组继电保护的总体配制时，应该比较强调最大限度地保证机组安全，强调最大限度地缩小故障破坏范围，强调避免不必要的突然停机；强调某些异常工况的自动处理。 也即是说，要求有完善的总体配制。 大机组保护装置可分为短路保护和异常运行保护两类。 短路保护是用以反应被保护区域内发生的各种类型的短路故障，这些故障将造成机组的直接破坏，这类保护很重要。 为防止保护拒动或断路器拒动，设主保护和后备保护。 异常运行保护用以反应各种可能给机组造成危害的异常工况，这些工况不能很快的造成机组的直接破坏。 这类保护一般都是各装一套专用继电器，不设后备保护。 为了满足电力系统稳定方面的需要，对于大机组故障要求快速切除。 如在升压变压器高压侧发生短路故障时，扣除断路器跳闸时间和中间继电器的动作时间，~。 从机组发热方面考虑，为了不损坏发电机，当机端发生两相短路时，要求在十分之几秒内切除故障。 因此，为了确保正确快速切除故障，要求对发电机变压器组设置双重快速保护。 目前较普遍采用的方案如下装设发电机差动保护，升压变压器差动保护和发电机变压器组差动保护，构成双重快速保护，保护区只伸至高压母线侧电流互感器。 为消除变压器高压侧电流互感器与断路器之间的死区和作为母线保护的后备，在升压变压器高压侧装设一套全阻抗保护。 动作阻抗按母线短路时保证能可靠动作整定，以延时躲过振荡，~1s。 装设发电机差。