1、发电厂继电保护整定计算发电厂继电保护整定计算一、概述二、短路电流计算三、失磁保护整定计算四、失步保护整定计算五、励磁变及励磁机保护整定计算目目 录录一一 概述概述 发电厂继电保护整定计算属于整个电力系统发电厂继电保护整定计算属于整个电力系统继电保护整定计算的一部分，高压母线及以外设继电保护整定计算的一部分，高压母线及以外设备的继电保护整定计算属于系统；高压母线以内备的继电保护整定计算属于系统；高压母线以内设备的整定计算属于发电厂。设备的整定计算属于发电厂。两者共同之处：两者共同之处：保护在安全可靠性、配合选择性、保护范围保护在安全可靠性、配合选择性、保护范围及灵敏性都满足要求后，动作速度越快越
2、好；及灵敏性都满足要求后，动作速度越快越好；保护在安全可靠性、配合选择性、快速性满保护在安全可靠性、配合选择性、快速性满足后，保护范围越大灵敏度越高越好；足后，保护范围越大灵敏度越高越好；一一 概述概述 主系统和主设备保护的安全可靠性、配合选择主系统和主设备保护的安全可靠性、配合选择性、灵敏性、快速性都必须满足要求。性、灵敏性、快速性都必须满足要求。必要时可以牺牲某些三类负荷保护保护的动必要时可以牺牲某些三类负荷保护保护的动作选择性，以保证主系统或主设备保护的安全可作选择性，以保证主系统或主设备保护的安全可靠性、配合选择性，特别是快速性的要求。靠性、配合选择性，特别是快速性的要求。两者不同之处
3、：两者不同之处：由于被保护设备性能、运行状态、故障类型由于被保护设备性能、运行状态、故障类型有很大不同，从而其保护方式、动作原理判据、有很大不同，从而其保护方式、动作原理判据、整定计算要求、整定计算方法就有很多不同。整定计算要求、整定计算方法就有很多不同。一一 概述概述 整定计算的目的和任务：整定计算的目的和任务：整定计算是继电保护运行技术的重要组成部分，整定计算是继电保护运行技术的重要组成部分，也是继电保护装置在运行中保证其正确动作的重也是继电保护装置在运行中保证其正确动作的重要环节，由于整定计算不当，造成继电保护拒动要环节，由于整定计算不当，造成继电保护拒动或误动而导致电气事故扩大，其后果
4、是非常严重或误动而导致电气事故扩大，其后果是非常严重的，有可能造成电气设备的重大损坏，甚至引起的，有可能造成电气设备的重大损坏，甚至引起电力系统瓦解，造成大面积停电事故。电力系统瓦解，造成大面积停电事故。一一 概述概述 目的和任务：目的和任务：1）给出一套完整和合理的最佳整定方案和整定）给出一套完整和合理的最佳整定方案和整定值；值；2）对所用保护装置予以正确的评价；）对所用保护装置予以正确的评价；3）通过整定计算，应确定现有保护装置配置是）通过整定计算，应确定现有保护装置配置是否合理或现有保护装置是否能满足一次设备的要否合理或现有保护装置是否能满足一次设备的要求；求；4）为制定继电保护运行规程
5、提供依据。）为制定继电保护运行规程提供依据。一一 概述概述整定计算前的准备工作整定计算前的准备工作 1、掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电、掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档案；气设备情况并建立资料档案；2、收集并掌握全厂主设备及厂用设备继电保护、收集并掌握全厂主设备及厂用设备继电保护及有关二次设备技术资料；及有关二次设备技术资料；3、绘制全厂电气设备等效阻抗图；、绘制全厂电气设备等效阻抗图；4、有关的短路电流计算；、有关的短路电流计算；二、短路电流计算二、短路电流计算 1、概述、概述 1）短路故障的原因）短路故障的原因 自然方面的原因；自然方面的原因；人为方面的
6、原因；人为方面的原因；设备本身原因；设备本身原因；2）短路种类）短路种类 单相接地短路单相接地短路 两相接地短路两相接地短路 两相及三相短路两相及三相短路 断相或断相接地断相或断相接地 绕组匝间短路绕组匝间短路二、短路电流计算二、短路电流计算 2、对称短路电流计算、对称短路电流计算 1）阻抗归算）阻抗归算 为方便和简化计算，通常将发电机、变压器、为方便和简化计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量和基准电压时的基准标么阻抗。和基准电压时的基准标么阻抗。（1）发电机等旋转电机阻抗的的归算）发电机等旋转电机阻抗的的归算 发电机
7、等旋转电机一般给出的是额定条件下阻发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗相对值，其标么阻抗计算为抗相对值，其标么阻抗计算为 *B SGGG NSXXS二、短路电流计算二、短路电流计算（2 2）变压器阻抗归算变压器阻抗归算 （3）电抗器阻抗归算）电抗器阻抗归算 电抗器在额定条件下电抗的百分值电抗器在额定条件下电抗的百分值 *%1 0 0kB STT NUSXS*2%1001003LNbsLNBSLLLbsLNBSLNUIUSXXXU IUI%LX二、短路电流计算二、短路电流计算（4）线路阻抗归算）线路阻抗归算 *22*22*22*B SB SLLLB Sa vB SB SLLLB Sa vB
8、 SB SLLLB Sa vLLLLLLSSZZZUUSSRRRUUSSXXXUUZRjXZRjX二、短路电流计算二、短路电流计算 短路电流算例短路电流算例：三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 1、发电机失磁概述、发电机失磁概述 发电机失磁后，无功功率由正变负，功率因发电机失磁后，无功功率由正变负，功率因数角也由正向负变化，测量阻抗向第四象限过渡，数角也由正向负变化，测量阻抗向第四象限过渡，发电机失磁后进入异步运行时，机端测量阻抗将发电机失磁后进入异步运行时，机端测量阻抗将进入临界失步圆内，并最后在进入临界失步圆内，并最后在x轴上落到轴上落到 至至 范围内。范围内。因此，同步发电机的低励
9、、失磁保护多利用定因此，同步发电机的低励、失磁保护多利用定子回路参数的变化来判别并检测出发电机的低励子回路参数的变化来判别并检测出发电机的低励或失磁故障。或失磁故障。dxdx三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算1异步边界圆；2汽轮发电机静稳边界圆三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 对于汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短延时对于汽轮发电机，失磁保护宜瞬时或短延时动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。失动作于信号，有条件的机组可进行励磁切换。失磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于磁后母线电压低于系统允许值时，带时限动作于解列。当发电机母线电压低于保证厂用电稳定运解列。当发电机母线电压
10、低于保证厂用电稳定运行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂行要求的电压时，带时限动作于解列，并切换厂用电源。有条件的机组失磁保护也可以动作于自用电源。有条件的机组失磁保护也可以动作于自动减出力。当减出力至发电机失磁允许负荷以下，动减出力。当减出力至发电机失磁允许负荷以下，其运行时间接近于失磁允许运行限时时，可动作其运行时间接近于失磁允许运行限时时，可动作于程序跳闸。于程序跳闸。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 2、发电机低励失磁保护的构成发电机低励失磁保护的构成 定子回路可以作为低励失磁保护判据的特征主要定子回路可以作为低励失磁保护判据的特征主要有以下几种：有以下几种：a）无功功率
11、改变方向；）无功功率改变方向；b)超越静稳边界；超越静稳边界；c)进入异步边界；进入异步边界；d）转子功角变化。）转子功角变化。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 正常情况下，发电机有可能进相运行，或在正常情况下，发电机有可能进相运行，或在发生短路、系统振荡、长线充电、自同步或回路发生短路、系统振荡、长线充电、自同步或回路断线等异常运行方式下，机端测量阻抗的轨迹都断线等异常运行方式下，机端测量阻抗的轨迹都可能进入第三、四象限，超越静稳边界和异步边可能进入第三、四象限，超越静稳边界和异步边界。因此，以上几种特征并非发电机低励、失磁界。因此，以上几种特征并非发电机低励、失磁过程中独有的特征，
12、要保证保护的选择性还必须过程中独有的特征，要保证保护的选择性还必须加上其他特征作为保护的辅助判据。加上其他特征作为保护的辅助判据。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 常用的辅助判据和闭锁元件有以下五种：常用的辅助判据和闭锁元件有以下五种：1）励磁电流或励磁电压下降）励磁电流或励磁电压下降 辅助判据；辅助判据；2）负序分量区分低励失磁和其他故障；）负序分量区分低励失磁和其他故障；3）利用动作时间躲系统振荡；）利用动作时间躲系统振荡；4）电压回路断线时需闭锁；）电压回路断线时需闭锁；要保证保护装置的选择性，必须同时运用两要保证保护装置的选择性，必须同时运用两种或两种以上的闭锁方式。目前国内辅
13、助判据用种或两种以上的闭锁方式。目前国内辅助判据用的较多的是以下两种组成方式的较多的是以下两种组成方式三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 a）用励磁低电压元件和时间元件对短路故障、系）用励磁低电压元件和时间元件对短路故障、系统振荡和电压回路断线均能实现闭锁。统振荡和电压回路断线均能实现闭锁。b）用负序元件、延时元件和电压回路断线闭锁元）用负序元件、延时元件和电压回路断线闭锁元件实现闭锁，其中负序电压（或电流）元件闭件实现闭锁，其中负序电压（或电流）元件闭锁用于防止在短路情况下保护误动作；延时元锁用于防止在短路情况下保护误动作；延时元件用于躲过振荡；电压回路断线闭锁元件用于件用于躲过振荡；
14、电压回路断线闭锁元件用于防止断线时保护装置误动作。防止断线时保护装置误动作。失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件和失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁（启动）元件组成。闭锁（启动）元件组成。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 总体配置总体配置 a）系统主判据）系统主判据高压母线设低电压元件。高压母线设低电压元件。b）发电机判据）发电机判据异步边界阻抗或静稳极限阻抗。异步边界阻抗或静稳极限阻抗。c）辅助判据）辅助判据励磁低电压（或负序电压励磁低电压（或负序电压/电流）电流）d）闭锁元件）闭锁元件电压回路断线闭锁电压回路断线闭锁 e）功能要求）功能要求发电机减出力，厂用切换或减励磁。发
15、电机减出力，厂用切换或减励磁。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 低励失磁保护主判据低励失磁保护主判据 a）低电压判据：）低电压判据：1）系统低电压；）系统低电压；2）机端低电压。）机端低电压。b）定子侧阻抗判据）定子侧阻抗判据 1）异步边界阻抗圆；）异步边界阻抗圆；2）静稳极限阻抗圆。）静稳极限阻抗圆。c）转子侧判据）转子侧判据 1）转子低电压判据；）转子低电压判据；2）变励磁电压判据。）变励磁电压判据。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 静稳极限变励磁电压判据静稳极限变励磁电压判据 对于大型汽轮发电机，当进相运行时可能励磁对于大型汽轮发电机，当进相运行时可能励磁电压小于恒定低励
16、磁电压判据，恒定励磁低电压电压小于恒定低励磁电压判据，恒定励磁低电压辅助判据继电器会处于动作状态，失磁保护可能辅助判据继电器会处于动作状态，失磁保护可能会失去该辅助判据的闭锁作用，此时宜用变励磁会失去该辅助判据的闭锁作用，此时宜用变励磁电压判据。电压判据。0)(fdcondGNfdUXXSPU三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 令 则 令 K转子电压判据系数，有的称变励磁电压斜转子电压判据系数，有的称变励磁电压斜率（率（ULP）conddXXX0fddGNfdUXSPUGNfddSUXK/0三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 3、整定计算、整定计算 失磁保护一（静止励磁）为阻抗型失
17、磁保护，保失磁保护一（静止励磁）为阻抗型失磁保护，保护装置的输入量有：机端三相电压（护装置的输入量有：机端三相电压（TV变比为）、变比为）、发电机三相电流（发电机三相电流（TA变比为）、主变高压侧三相变比为）、主变高压侧三相电压、励磁直流电压。电压、励磁直流电压。需要整定的参数：定子阻抗判据、转子低电需要整定的参数：定子阻抗判据、转子低电压判据、机端低电压判据、系统低电压判据、无压判据、机端低电压判据、系统低电压判据、无功反向判据、减出力判据以及有关时限。功反向判据、减出力判据以及有关时限。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算（1）定子阻抗判据（一）（静稳边界阻抗圆）定子阻抗判据（一）（静
18、稳边界阻抗圆）1）jX轴上电抗轴上电抗Xc值为值为 式中式中 Xcon 折算到基准容量的发电机与系统间（应折算到基准容量的发电机与系统间（应计及本厂其他发电机）的最小联系电抗标幺值；计及本厂其他发电机）的最小联系电抗标幺值；UN 发电机额定电压。发电机额定电压。2）-jX轴上电抗轴上电抗XB值为值为 2()NT ACco nBT VUnjXjXSn2()NTABdBTVUnjXjXSn 三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 3）校核躲正常运行时负荷阻抗的能力）校核躲正常运行时负荷阻抗的能力 发电机正常运行的最小负荷阻抗为发电机正常运行的最小负荷阻抗为 式中：式中：最大功率输出的功率因数角，
19、最大功率输出的功率因数角，如如 ，则，则 （滞后功率因数（滞后功率因数时，时，）。对静稳阻抗边界圆，在对静稳阻抗边界圆，在 阻抗角方向上，其动作阻抗角方向上，其动作阻抗阻抗 为（为（)2.min0.9()jNTAloaNTVUnZeSncos0.9025.80opZ0三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 要求要求4）校核躲进相运行时负荷阻抗的能力）校核躲进相运行时负荷阻抗的能力 发电机正常进相运行时的负荷阻抗发电机正常进相运行时的负荷阻抗 计及计及0.9可靠可靠系数后可表示为系数后可表示为2sin(sin)()22CBCBopCBXXXXZX X.min1.3loaopZZ2arctan.
20、220.9()GGQjPNTAloa QTVGGUnZenPQ.loaQZ三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 式中式中 发电机进相感性无功功率，因为发发电机进相感性无功功率，因为发出感性无功功率时，出感性无功功率时，因此进相运行时，因此进相运行时 发电机发出的有功功率，一般情况下取发电机发出的有功功率，一般情况下取 对静稳阻抗边界圆，在对静稳阻抗边界圆，在 角方向上角方向上（）的动作阻抗）的动作阻抗 可由下式计算出来。可由下式计算出来。GQ0GQ 0GQ GPGNPParctanGGQP02sin(sin)()22CBCBopCBXXXXZX XopZ一般令一般令 ，计算进相无功功率分别
21、为，计算进相无功功率分别为10%PN、20%PN、30%PN、40%PN的的Zp值。值。由于不同进相无功时的由于不同进相无功时的 、分别计算出来分别计算出来（同一进相无功时，（同一进相无功时，与与 在同一阻抗角方向在同一阻抗角方向上），就可判别躲进相运行时负荷阻抗的能力。上），就可判别躲进相运行时负荷阻抗的能力。要求进相无功要求进相无功 时，时，；当；当 时时 ，当不满足上述要求时，可选用下当不满足上述要求时，可选用下切圆或下抛圆，或采用双阻抗特性圆。切圆或下抛圆，或采用双阻抗特性圆。GNPP.loa QZopZ.loa QZopZ20%GNQP.1.3loa QopZZ30%GNQP.1.1
22、loa QopZZ三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算（2）定子阻抗判据（二）（异步阻抗边界圆）定子阻抗判据（二）（异步阻抗边界圆）-jX轴上两个阻抗值轴上两个阻抗值XA、XB的欧姆值为的欧姆值为 式中式中:折算到基准容量折算到基准容量 SB 的暂态电抗的暂态电抗标幺标幺 值；值；折算到基准容量折算到基准容量SB的同步电抗标的同步电抗标幺幺 值（不饱和值）值（不饱和值）无需校核躲进相运行时负荷阻抗的能力。无需校核躲进相运行时负荷阻抗的能力。22()2()dNT AABT VNT ABdBT VXUnj XjSnUnj Xj XSndXdX三、失磁保护
23、整定计算三、失磁保护整定计算 （3）定子阻抗判据（三）（过坐标原点的下抛圆）定子阻抗判据（三）（过坐标原点的下抛圆）1）-jX轴上电抗值轴上电抗值XB（另一电抗值是（另一电抗值是0）为）为 2）校核躲进相运行时负荷阻抗的能力）校核躲进相运行时负荷阻抗的能力发电机正常运行时的负荷阻抗发电机正常运行时的负荷阻抗 2()NTABdBTVUnjXjXSn 2arctan.220.9()GGQjPNTAloa QTVGGUnZenPQ三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算对下抛圆定子阻抗特性，在对下抛圆定子阻抗特性，在 角方向上角方向上（）的动作阻抗）的动作阻抗 为为 要求进相无功要求进相无功 arc
24、tanGGQP00cos(90)sinopBBZXXopZ20%GNQP.1.3loa QopZZ30%GNQP.1.1loa QopZZ三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 定子阻抗特性若用圆心和半径表示定子阻抗特性若用圆心和半径表示 静稳阻抗边界圆圆心和半径为静稳阻抗边界圆圆心和半径为 异步阻抗边界圆圆心和半径为异步阻抗边界圆圆心和半径为 过原点下抛圆过原点下抛圆 圆心和半径为圆心和半径为(0,)2BCXXj2BCXX(0,)2BAXXj2BAXX(0,)2BXj2BX三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 （4）无功反向判据）无功反向判据 按躲过发电机正常运行允许的进相无功按躲过发
25、电机正常运行允许的进相无功 整定，整定，无功反向定值无功反向定值 为为 一般取一般取 无功反向判据与静稳阻抗边界圆结合，可提无功反向判据与静稳阻抗边界圆结合，可提高进相运行时躲负荷阻抗的能力。高进相运行时躲负荷阻抗的能力。perQsetQpersetrelNQQKP15%setNQP三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 （5）减出力判据（也称过功率判据）减出力判据（也称过功率判据）按发电机失磁时允许的异步功率整定，一般可取按发电机失磁时允许的异步功率整定，一般可取(6)转子电压判据转子电压判据 转子电压判据有励磁低电压判据和变励磁电压判据转子电压判据有励磁低电压判据和变励磁电压判据 励磁低
26、电压判据励磁低电压判据 动作电压动作电压 式中式中 Kk可靠系数，可靠系数，可取，可取=0.8 空载励磁电压实测值空载励磁电压实测值(40%50%)setNPP.0fd oprelfdUK U0.40.8relK 0fdU三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算（7）系统低电压动作值）系统低电压动作值 一般取系统侧母线电压，设置系统低电压用于防止失一般取系统侧母线电压，设置系统低电压用于防止失磁引发的无功储备不足导致系统电压崩溃。三相同磁引发的无功储备不足导致系统电压崩溃。三相同时低电压时的动作电压为时低电压时的动作电压为 式中式中 Kk可靠系数，可靠系数，建议取，建议取0.9 高压母线最低正
27、常运行电压，可取高压母线最低正常运行电压，可取11.05倍额定电压值倍额定电压值 .minH oprelHUK U0.850.95relK.minHU三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 当系统容量很大时，系统阻抗很小，系统侧母当系统容量很大时，系统阻抗很小，系统侧母线电压降低不多，此种情况下低电压元件并不动线电压降低不多，此种情况下低电压元件并不动作，说明失磁时不可能引起系统电压崩溃。作，说明失磁时不可能引起系统电压崩溃。（8）机端低电压动作值）机端低电压动作值 动作电压按不破坏厂用电安全和躲过强励起动动作电压按不破坏厂用电安全和躲过强励起动电压条件整定，可取电压条件整定，可取 式中式中
28、 Kk 可靠系数，可靠系数，UN 发电机额定电压。发电机额定电压。.GoprelNUK U三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 （8）失磁保护动作时间）失磁保护动作时间 a)不允许失磁长时间运行时，保护跳发电机断路器。不允许失磁长时间运行时，保护跳发电机断路器。其延时应防止系统振荡时保护的误动作，按躲振荡所需其延时应防止系统振荡时保护的误动作，按躲振荡所需的时间整定。对不允许发电机失磁运行的系统，其延时一的时间整定。对不允许发电机失磁运行的系统，其延时一般取般取0.51.0s。异步边界阻抗：母线低电压延时可取异步边界阻抗：母线低电压延时可取0.5s；阻抗判据延时；阻抗判据延时可取可取0.5
29、s 静稳极限阻抗：母线低电压延时可取静稳极限阻抗：母线低电压延时可取0.8s；阻抗判据延时可；阻抗判据延时可取取1.0s b)允许失磁后在有限时间内运行时允许失磁后在有限时间内运行时三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 允许失磁后发电机转入异步运行的低励失磁保允许失磁后发电机转入异步运行的低励失磁保护装置动作后，应切断灭磁开关，防止在转入异护装置动作后，应切断灭磁开关，防止在转入异步运行时仍有有损大轴的同步功率存在。动作于步运行时仍有有损大轴的同步功率存在。动作于励磁切换及发电机减出力的时间元件，其延时结励磁切换及发电机减出力的时间元件，其延时结合设备和允许运行条件整定。失磁异步运行情况合
30、设备和允许运行条件整定。失磁异步运行情况下，动作于发电机解列的延时，由发电机制造厂下，动作于发电机解列的延时，由发电机制造厂和电力部门共同决定允许发电机带（和电力部门共同决定允许发电机带（0.40.5）的失磁异步运行时间。以下数据仅供参考：的失磁异步运行时间。以下数据仅供参考：励磁切换（有备用励磁时），可取励磁切换（有备用励磁时），可取0.3s，切，切换成功即不失磁。换成功即不失磁。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 厂用电源切换（专设电压判别），电压可取厂用电源切换（专设电压判别），电压可取（0.750.85），可整定），可整定11.5s 起动起动DEH减出力，减出力速率减出力，减出力
31、速率1min内减至内减至0.4倍发电机额定功率，可整定倍发电机额定功率，可整定0.5s，动作于减出力。，动作于减出力。失磁运行跳灭磁开关，可整定大于失磁运行跳灭磁开关，可整定大于68s 失磁运行跳发电机断路器，由失磁保护起动，失磁运行跳发电机断路器，由失磁保护起动，一般取小于一般取小于15min三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算注意事项注意事项：1)有条件时失磁保护宜尽可能采用转子电压作为闭有条件时失磁保护宜尽可能采用转子电压作为闭锁条件，以提高失磁保护动作的可靠性。锁条件，以提高失磁保护动作的可靠性。2)失磁后宜先报警；有条件时应优先动作于减出失磁后宜先报警；有条件时应优先动作于减出力
32、，当在预定时间内未减到规定值时可动作于解力，当在预定时间内未减到规定值时可动作于解列，失磁危及系统稳定运行时保护也宜动作于解列，失磁危及系统稳定运行时保护也宜动作于解列（与前者解列没有必然的时间配合关系），当列（与前者解列没有必然的时间配合关系），当减出力到预定值，但运行超过了发电机允许的无减出力到预定值，但运行超过了发电机允许的无励磁运行时间时，宜动作于程序跳闸，当机端电励磁运行时间时，宜动作于程序跳闸，当机端电压降低到危及厂用电安全运行时，应切换厂用电压降低到危及厂用电安全运行时，应切换厂用电源到备用电源。源到备用电源。三、失磁保护整定计算三、失磁保护整定计算 3）主变高压侧系统容量较大时
33、，发电机失磁时高）主变高压侧系统容量较大时，发电机失磁时高压母线电压降低不多，系统低电压元件很有可能压母线电压降低不多，系统低电压元件很有可能不动作。不动作。4）发电机失磁时机端电压降低较大，但当系统容）发电机失磁时机端电压降低较大，但当系统容量较大、低电压动作值较低时，机端低电压元件量较大、低电压动作值较低时，机端低电压元件有可能不能动作。在这种情况下，低电压元件的有可能不能动作。在这种情况下，低电压元件的动作值不宜取得过低。动作值不宜取得过低。5）虽然汽轮发电机失磁后，并不立即对发电机有）虽然汽轮发电机失磁后，并不立即对发电机有直接危害，但在大容量电力系统中，失磁发电机直接危害，但在大容量
34、电力系统中，失磁发电机不宜做较长时间的异步运行。不宜做较长时间的异步运行。四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 1、失步概述、失步概述 大机组一般与变压器组成单元接线，由于送大机组一般与变压器组成单元接线，由于送电网络的不断扩大，使发电机和变压器的阻抗值电网络的不断扩大，使发电机和变压器的阻抗值相对增大，而系统的等效阻抗值相对下降，因此相对增大，而系统的等效阻抗值相对下降，因此振荡中心通常落在发变组内部，使振荡过程对机振荡中心通常落在发变组内部，使振荡过程对机组的影响趋于严重。机端电压周期性地严重下降，组的影响趋于严重。机端电压周期性地严重下降，对发电机组的安全运行极为不利，有可能造成机对发
35、电机组的安全运行极为不利，有可能造成机组损坏，特别对汽轮发电机轴可能发生扭转振荡，组损坏，特别对汽轮发电机轴可能发生扭转振荡，使大轴遭受机械损伤，甚至造成严重事故，因此使大轴遭受机械损伤，甚至造成严重事故，因此对于大型发电机，需要装设失步保护。对于大型发电机，需要装设失步保护。四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 各种原理的失步保护均应满足正确区分系统各种原理的失步保护均应满足正确区分系统短路与振荡以及正确判定失步振荡与稳定振荡短路与振荡以及正确判定失步振荡与稳定振荡（同步摇摆）。失步保护应只在失步振荡情况下（同步摇摆）。失步保护应只在失步振荡情况下动作。失步保护动作后，一般只发信号，当振荡
36、动作。失步保护动作后，一般只发信号，当振荡中心位于发中心位于发变组内部或失步振荡持续时间过长、变组内部或失步振荡持续时间过长、对发电机安全构成威胁时，才作用于跳闸，而且对发电机安全构成威胁时，才作用于跳闸，而且应在两侧电动势相位差小于应在两侧电动势相位差小于90的条件下使断路的条件下使断路器断开，以免断路器的断开容量过大。器断开，以免断路器的断开容量过大。四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 失步保护应能正确区分短路故障及系统振荡，失步保护应能正确区分短路故障及系统振荡，一般是通过整定动作区和时限的相互配合来区分一般是通过整定动作区和时限的相互配合来区分短路故障和系统振荡的。短路故障和系统振
37、荡的。2、三元件式失步保护特性三元件式失步保护特性四四 失步保护整定计算失步保护整定计算四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 a）遮挡器特性整定。决定遮挡器特性的参数是遮挡器特性整定。决定遮挡器特性的参数是Za、Zb、，若失步保护装在机端，则，若失步保护装在机端，则 式中：式中：最大运行方式下的系统阻抗，最大运行方式下的系统阻抗，；主变压器电抗，主变压器电抗，；系统阻抗角。系统阻抗角。008580dbTscomaXZXXXZsXTX四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 b）内角的整定）内角的整定 式中：式中：为发电机的最小负荷阻抗，一般取为发电机的最小负荷阻抗，一般取 值一般可取值一般可取
38、90120 barZZZ2arctan21800min.3.11LrRZ min.LRgnTVNLInUR3/9.0min.四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 三元件失步保护特性的整定三元件失步保护特性的整定 c）校核躲正常运行负荷阻抗、失磁阻抗的能力。）校核躲正常运行负荷阻抗、失磁阻抗的能力。透镜动作特性与透镜动作特性与+R轴交点的值轴交点的值Rset可表示为可表示为 发电机最小负荷阻抗在发电机最小负荷阻抗在R轴上的投影轴上的投影 为为（可取（可取 ）四四 失步保护整定计算失步保护整定计算23ABse tZZR.minloaRcos0.92.min0.9cosNTAloaNTVUnRSn
39、 发电机带额定功率下失磁，机端测量阻抗在发电机带额定功率下失磁，机端测量阻抗在R轴上的投影轴上的投影 为（可取为（可取 ）要求要求 、d）电抗线）电抗线 的整定。一般整定为变压器阻抗的整定。一般整定为变压器阻抗 的的90，即，即 四四 失步保护整定计算失步保护整定计算nmagRGNQP222(0.8)cos arctanNGTAnmagTVNNGUQnRnPPQ.min1.3loasetRR1.3nmagsetRRcZtZtcZZ9.0四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 e)滑极次数整定。振荡中心在发变组区外时，滑滑极次数整定。振荡中心在发变组区外时，滑极次数整定为极次数整定为510次，动
40、作于信号。当动作于次，动作于信号。当动作于跳闸时，可取滑极次数不小于跳闸时，可取滑极次数不小于15次。振荡中心在次。振荡中心在发变组区内时，滑极次数整定为发变组区内时，滑极次数整定为12次，动作于次，动作于跳闸和发信，单机运行时，建议取滑极次数为跳闸和发信，单机运行时，建议取滑极次数为1次。次。四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 f）跳闸允许电流整定。其判据为跳闸允许电流整定。其判据为 ，当，当 时允许跳闸出口。时允许跳闸出口。按断路器允许遮断电流按断路器允许遮断电流 计算，断路器（在系统两侧电势相差达计算，断路器（在系统两侧电势相差达180时）时）允许遮断电流允许遮断电流 需由断路器制造
41、厂提供，如无需由断路器制造厂提供，如无提供值，可按提供值，可按2550的断路器额定遮断电流的断路器额定遮断电流 考虑。考虑。跳闸允许电流整定值按下式计算：跳闸允许电流整定值按下式计算：offopIIoffopIIoffIbrkIbrkIbrkreloffIKI四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 式中：式中：Kk可靠系数，取可靠系数，取0.850.90。3、双遮挡器原理失步保护、双遮挡器原理失步保护四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 电阻线电阻线R1、R2、R3、R4及电抗线及电抗线Xt将阻抗复将阻抗复平面分成平面分成5个区。发电机失步后，机端测量阻抗个区。发电机失步后，机端测量阻抗缓慢
42、从缓慢从+R向向-R方向变化，且依此穿过方向变化，且依此穿过0区区IV区，区，判断为加速失步过程；从判断为加速失步过程；从-R向向+R方向变化，判为方向变化，判为减速失步。测量阻抗依此穿过五个区后记录一次减速失步。测量阻抗依此穿过五个区后记录一次滑极，滑极次数累计达到整定值，变发信或跳闸。滑极，滑极次数累计达到整定值，变发信或跳闸。以下阻抗全部折算到发电机额定容量下，其中以下阻抗全部折算到发电机额定容量下，其中(1.8 2.6)BsTAdXXXXX 四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 式中：Xs最大运行方式下的系统电抗，最大运行方式下的系统电抗，；XT 主变压器电抗，主变压器电抗，；发电机
43、暂态电抗（取不饱和值），发电机暂态电抗（取不饱和值），；决定遮挡器特性的参数是遮挡器电阻值决定遮挡器特性的参数是遮挡器电阻值R1、R2、R3、R4和和I区区IV区测量阻抗停留时间区测量阻抗停留时间t1、t2、t3、t4。dX四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 1）电抗定值）电抗定值Xt（二次有名值）。应使系统振荡（二次有名值）。应使系统振荡时（即振荡中心落在发电厂系统母线之外）保护时（即振荡中心落在发电厂系统母线之外）保护能可靠不动。因此，能可靠不动。因此，Xt=XT 2）阻抗边界）阻抗边界R1（二次有名值）。为给断路器创（二次有名值）。为给断路器创造一个良好的断开条件造一个良好的断开条件
44、,取取 ，则则R1按下式计算按下式计算 0424001120111()cot22ABRXX四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 3）阻抗边界）阻抗边界R2 4）阻抗边界）阻抗边界R3（负值）（负值）R3=-R2 5）阻抗边界）阻抗边界R4（负值）（负值）R4=-R1 6）测量阻抗在各区停留时间）测量阻抗在各区停留时间T1、T2、T3及及T4 T1、T2、T3及及T4应使保护在系统短路故障时应使保护在系统短路故障时不误动，失步运行时能可靠动作。一般不误动，失步运行时能可靠动作。一般T1、T2、T3及及T4应小于最小振荡周期下测量阻抗在各区内应小于最小振荡周期下测量阻抗在各区内的实际停留时间。的
45、实际停留时间。2112RR四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 系统振荡时的最小振荡周期为系统振荡时的最小振荡周期为 （具体值由调度（具体值由调度给出，一般为给出，一般为0.5s1.5s），并在系统振荡时，发），并在系统振荡时，发电机功角电机功角 的变化是匀速的，测量阻抗在的变化是匀速的，测量阻抗在I区内的区内的停留时间为停留时间为 ，其中，其中 系统振荡时测量阻抗在系统振荡时测量阻抗在II区停留时间为区停留时间为 usT21360usT222arctan1()2ABRXX21100.5360usTT0201802360usT02201800.52360usTT四四 失步保护整定计算失步保护
46、整定计算 T3应小于系统振荡时测量阻抗在应小于系统振荡时测量阻抗在III区停留时间区停留时间,按按下式整定下式整定 T4应小于系统振荡时测量阻抗在应小于系统振荡时测量阻抗在IV区停留时间，区停留时间，可在可在0s与之间选取。与之间选取。7）失步启动电流）失步启动电流 对于需进相运行的水对于需进相运行的水轮机，设置一个启动电流，一般为轮机，设置一个启动电流，一般为 31TTgI(0.1 0.3)ggnII四四 失步保护整定计算失步保护整定计算 注意事项注意事项 1）振荡中心在发变组外时，可不动作于解列，）振荡中心在发变组外时，可不动作于解列，只动作于信号。只动作于信号。2）多机并网的发电厂中多机
47、失步时，宜分时段）多机并网的发电厂中多机失步时，宜分时段解列发电机或整定不同的滑极次数。解列发电机或整定不同的滑极次数。五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 1、电流速断保护、电流速断保护 1）动作电流）动作电流 按躲过励磁变低压侧三相短路条件整定。按躲过励磁变低压侧三相短路条件整定。式中式中 Krel可靠系数，取可靠系数，取1.21.3；XTE折算到基准容量的励磁变电抗标幺折算到基准容量的励磁变电抗标幺值；值；opII(3)(3)13KopIrelTABKTENIIKnSIXU五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 按励磁变低压侧两相短路灵敏度不
48、小于按励磁变低压侧两相短路灵敏度不小于1.5整整定定 2）动作时间）动作时间 时取时取0s 时和快速熔断器配合计算，一般时和快速熔断器配合计算，一般取取0.20.3s 3）动作出口）动作出口 停机（切换厂用电）停机（切换厂用电）(2)KopIsenTAIIKn五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 2、过电流保护、过电流保护 1）动作电流按躲过最大负荷电流整定，励磁变的）动作电流按躲过最大负荷电流整定，励磁变的最大负荷是满足发电机两倍强励电流。最大负荷是满足发电机两倍强励电流。最大负荷电流最大负荷电流 区外三相短路发电机强励时，励磁变最大负荷电区外三相短路发电机强励时，励
49、磁变最大负荷电流按下式计算流按下式计算 max3.22 32 0.816Xzlfdj qllceeeIKKIII 五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 式中：式中：Ie发电机额定励磁电流；发电机额定励磁电流；K3xzl三相桥式整流整流系数倒数，取三相桥式整流整流系数倒数，取 ；Kfdj.ql发电机允许强励倍数，取发电机允许强励倍数，取2；2）动作电流）动作电流 式中：式中：Krel可靠系数，取可靠系数，取1.5 3/2maxdzrelTAIIKn五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 3）灵敏度校验：）灵敏度校验：按最小运行方式下，励磁变低压侧发生
50、金属性两按最小运行方式下，励磁变低压侧发生金属性两相短路时的最小短路电流校验，要求灵敏度相短路时的最小短路电流校验，要求灵敏度 Ksen1.5 4）动作时限）动作时限 与励磁变低压侧的励磁绕组反时限过负荷保护上与励磁变低压侧的励磁绕组反时限过负荷保护上限动作时间配合整定。限动作时间配合整定。五、五、励磁变及励磁机保护整定计算励磁变及励磁机保护整定计算 励磁变由临时电源供电时的保护励磁变由临时电源供电时的保护 1、电流速断保护、电流速断保护 动作电流按躲过励磁变低压侧三相短路电流整定动作电流按躲过励磁变低压侧三相短路电流整定 KK 可靠系数，取可靠系数，取1.2 励磁变接到临时电源上的阻抗标幺值
