南方电网大型发电机变压器继电保护整定计算规程110610

I中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSGXXXXX-2011南方电网大型发电机变压器继电保护整定计算规程2011-XX-XX发布2011-XX-XX实施中国南方电网有限责任公司发布Q/CSGICS备案号：目次1范围...............................................................................12引用标准...........................................................................13总则...............................................................................14发电机保护的整定计算...............................................................25变压器保护的整定计算..............................................................256发电机变压器组保护的整定计算......................................................54I前言为贯彻落实公司体系化、规范化、指标化目标，完善继电保护专业标准体系，规范和指导南方电网大型发电机、变压器的继电保护整定计算工作，制定本标准。本标准由南方电网公司电力调度控制中心提出并归口。本标准由南方电网公司电力调度控制中心负责解释。本标准由南方电网公司电力调度控制中心负责起草。本标准主要起草人员：何洪、孟菊芳、刘东平、蒙亮、郑发林、周红阳、赵曼勇、余江、陈朝晖、曾耿晖、赵明、王宇恩、黄仁谋、王莉、韦江平、薛庆彬本标准首次发布时间：2020年3月1南方电网大型发电机变压器继电保护整定计算规程1范围本标准规定了200MW及以上发电机与220kV~500kV变压器的继电保护的整定计算原则和方法。适用于南方电网企业、并网运行发电企业及用户负责继电保护整定管理的单位。有关规划设计、研究制造、安装调试单位及部门亦应遵守本标准。2引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。DL/T684－1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则GB/T-14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程DL/T559－2007220～750kV电网继电保护装置运行整定规程3总则3.1本标准是发电机变压器继电保护整定计算的基本依据，设计、科研、运行、调试和制造部门应共同遵守。3.2发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是：在工程设计阶段保护装置选型时，通过整定计算，确定保护装置的技术规范；对现场实际应用的保护装置，通过整定计算，确定其运行参数(给出定值)。从而使继电保护装置正确地发挥作用，保障电气设备的安全，维持电力系统的稳定运行。3.3发电机变压器继电保护装置的技术性能，必须与本标准中提出的具体规定和要求相符合。3.4发电机变压器继电保护装置必须满足可靠性、选择性、速动性及灵敏性的基本要求，正确而合理的整定计算是实现上述要求的关键。3.5本标准不涉及发电机变压器继电保护的配置；不列举保护装置的具体型式；按不同原理的保护分类编制；整定计算方法适用于国内通用的主要保护原理，本标准所列原理之外的保护其整定计算方法可参考制造厂家技术说明书。3.6部分保护装置的动作时限是根据GB14285给出的；对于未给出动作时限的保护装置，其动作时限应根据设备条件及电力系统的具体情况决定。3.7为简化计算工作，可按下列假设条件计算短路电流：3.7.1可不计发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量；在很多情况下，可假设旋转电机的负序阻抗与正序阻抗相等。3.7.2发电机及调相机的正序阻抗，可采用次暂态电抗X″d的饱和值。3.7.3各发电机的等值电动势(标么值)可假设为1且相位一致。仅在对失磁、失步、非全相等保护装置进行计算分析时，才考虑电动势之间的相角差问题。3.7.4只计算短路暂态电流中的周期分量，但在纵联差动保护装置(以下简称纵差保护)的整定计算中以非周期分量系数Kap考虑非周期分量的影响。3.7.5发电机电压应采用额定电压值，系统侧电压可采用额定电压值或平均额定电压值，不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。3.7.6不计故障点的相间和对地过渡电阻。23.8与电力系统运行方式有关的继电保护的整定计算，应以常见运行方式为计算用运行方式。所谓常见运行方式，是指正常运行方式和被保护设备相邻一回线或一个元件停运的正常检修方式。对于运行方式变化较大的系统，应由调度运行部门根据具体情况确定整定计算所依据的运行方式。3.9根据GB14285的规定，按照故障和异常运行方式性质的不同，机组热力系统和调节系统的条件，本标准所列各项保护装置分别动作于：a)停机：断开发电机或发电机变压器组(简称发—变组)断路器、灭磁，关闭原动机主汽门或导水叶，断开厂用分支断路器。b)解列灭磁：断开发电机或发—变组断路器和厂用分支断路器、灭磁，原动机甩负荷。c)解列：断开发电机或发—变组断路器，原动机甩负荷。d)降低励磁。e)减出力：将原动机出力减至给定值。f)缩小故障范围(例如断开母联或分段断路器)。g)程序跳闸：对于汽轮发电机，先关主汽门，待逆功率继电器动作后再断开发电机或发—变组断路器并灭磁；对于水轮发电机，先将导水叶关到空载位置，待逆功率继电器动作后再断开发电机或发—变组断路器并灭磁。h)信号：发出声光信号。3.10除特殊说明外，本标准列出的计算公式，无论用有名值或标么值进行计算，其计算结果(电流、电压、阻抗等)应以二次侧有名值的形式给出。4发电机保护的整定计算4.1定子绕组内部故障主保护定子绕组内部故障包括相间短路、同相不同分支匝间短路、同相同分支匝间短路和定子绕组的分支开焊故障。4.1.1纵差保护（完全差动）纵差保护仅反应相间短路故障，取发电机机端TA和发电机中性点TA。4.1.1.1固定斜率的比率制动式纵差保护图1固定斜率的比率制动式纵差保护动作特性曲线图1）比率差动起动电流Iop.0按躲过发电机额定负荷状态下的最大不平衡电流整定Iop.0=KrelKerIgn／na或Iop.0=KrelIunb.0式中：Krel——可靠系数，取1.5；Ker——互感器比误差系数，10P型取2×0.03，5P和TP型取2×0.01；Ign——发电机额定电流；na——电流互感器变比。Iop.0IopIresIres.maxIres.00Iop.max动作区制动区3Iunb.0——发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。一般取Iop.0＝(0.1～0.3)Ign／na。如果实测Iunb.0较大，则应尽快查清Iunb.0增大的原因，并予消除，避免因Iop.0整定过大而掩盖一、二次设备的缺陷或隐患。若非设备缺陷原因，则可适当提高Iop.0定值。2）制动特性的拐点电流Ires.0当定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性。故拐点电流宜取Ires.0＝(0.8～1.0)Ign／na，一般取Ires.0＝0.8Ign／na。3）比率制动特性的斜率S据图1，0.rmax.r0.opmax.opIIIISeses①计算最大不平衡电流Iunb.maxIunb.max＝KapKccKerIk.max／na式中：Kap——非周期分量系数，取1.5～2.0；Kcc——互感器同型系数，取0.5；Ker——互感器比误差系数，取0.1；Ik.max——最大外部三相短路电流周期分量。②差动保护的最大动作电流Iop.max按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计算Iop.max＝KrelIunb.max式中：Krel——可靠系数，取1.3～1.5。③比率制动特性的斜率S一般Ires.max＝Ik.max／na，则0.ramax.k0.opunb.maxrel0.rmax.r0.opmax.opIn/IIIKIIIISesesesS的整定值应参照保护装置的推荐值，并保证大于或等于计算值。按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足Ksen≥2.0的要求，不必进行灵敏度校验。4.1.1.2变斜率的比率制动式纵差保护图2变斜率的比率制动式纵差保护动作特性曲线图1）比率差动起动电流Iop.0同4.1.1.1“比率差动起动电流”的整定。2）最大斜率时的拐点电流Ires.1在可靠躲过发电机区外故障的最大不平衡电流整定的前提下，对于发电机保护，一般可取Ires.1Iop.0IopIress20动作区制动区Ires.1s14＝4Ign／na。对于发电机变压器组保护，一般可取Ires.1＝6Ign／na。3）比率制动特性的起始斜率S1S1＝KrelKccKer式中：Krel——可靠系数，取1.5；Kcc——互感器的同型系数，取0.5；Ker——互感器比误差系数，取0.1；一般取S1＝0.14）比率制动特性的最大斜率S2agnamax.kagn10.opmax.u2n/I2n/In/I2IISSnb①计算最大不平衡电流Iunb.maxIunb.max＝KapKccKerIk.max／na式中：Kap——非周期分量系数，取1.5～2.0；Kcc——互感器同型系数，取0.5；Ker——互感器比误差系数，取0.1；Ik.max——最大外部三相短路电流周期分量，若Ik.max小于Ires.1（最大斜率时的拐点电流）时，取Ik.max=Ires.1。②比率制动特性的斜率S2对于Ires.1＝4Ign／na时，agnamax.kagn10.opmax.u2n/I2n/In/I2IISSnb对于Ires.1＝6Ign／na时，agnamax.kagn10.opmax.u2n/I3n/In/I3IISSnbS2的整定值应参照保护装置的推荐值，并保证大于或等于计算值。按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足Ksen≥2.0的要求，不必进行灵敏度校验。4.1.2比率制动式不完全纵差保护图3(a)中互感器TA1与TA2构成发电机不完全纵差保护。TA5与TA6构成发—变组不完全纵差保护，而TA3与TA4构成变压器的完全纵差保护。图3(b)表示发电机中性点侧引出4个端子的情况，TA1和TA5装设在每相的同一分支中。图3(c)表示每相8个并联分支的大型水轮发电机，发电机不完全纵差保护每相接入的中性点侧电流(TA1)分支数为2、5、8，发—变组不完全纵差保护(TA5)则为1、4、7。5图3发电机和发—变组纵联差动保护的互感器配置用于定子绕组每相有两个及以上并联分支的水轮发电机。本保护既反应相间和匝间短路，又兼顾分支开焊故障。整定计算同4.1.1“纵差保护（完全差动）”。注意：1）因不完全纵差保护两侧变比一般不同，故互感器型号不同，则互感器同型系数Kcc=1.0。2）因装置可通过接入TA1和TA5(见图3)的分支数占总分支数的比例系数，自动将流入TA1和TA5的电流折算至发电机额定电流，故计算中的Ign仍指的是发电机额定电流。4.1.3匝间保护4.1.3.1单元件横差保护用于定子绕组每相为多分支，且有两个或两个以上中性点引出连线的发电机。本保护反应匝间短路和分支开焊以及机内绕组相间短路。图3(a)、(b)、(c)中，接于发电机中性点连线的互感器TA0、TA01、TA02用于单元件横差保护。4.1.3.1.1传统单元件横差保护1）动作电流按躲区外短路时最大不平衡电流整定，当横差保护的三次谐波滤过比大于或等于15时，其动作电流为6Iop＝(0.2～0.3)Ign／n