火电厂厂用电系统保护整定计算方法及算例题

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大型发厂用电保护及自动装置整定计算,一、厂用电保护及自动装置整定计算内容,6KV工作进线及备用进线保护,高压电动机保护,低压厂变保护,低压工作进线及备用进线保护,PC（汽机、锅炉、除尘）段及MCC段保护,输煤、循环水、化学水、空压机、检修、照明、生活等,脱硫段,快切、备自投,二、整定计算依据,保护装置厂家说明书,主设备参数,电气设计图纸,系统综合阻抗,3110KV电网继电保护装置运行规程 DL/T 584-95,三相交流系统短路电流计算GB/T 15544-1995,继电保护和安全自动装置技术规程GB 14285-93,火力发电厂厂用电设计技术规定 DL/T 5153-2002,防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护 实施细则,三、整定计算参考资料,电力工程设计手册（西北电力设计院主编）,电力系统继电保护典型故障分析（国家电力调度通信心）,发电机变压器继电保护整定算例（王维俭）,发电机变压器继电保护应用（国家电力调度通信中心）,四、沧东发电厂厂用电保护类型,6KV工作进线及备用进线保护,MM100A线路保护管理装置,6KV高压电动机保护,MPM200A、B、C电动机保护管理装置,低压厂变保护,MPM200A、B、C变压器保护管理装置,四、沧东发电厂厂用电保护类型,400V电气设备保护,施耐德NS、MT系列断路器,MICROLOGIC2-7型,STR脱扣器,（一）6KV工作进线及备用进线保护,影响,保护定值的,因素,1.大型电动机（给水泵，增压风机）的启动。,2.大型电动机（没有差动保护）速断保护配合。,3.低压厂变速断保护的配合,4.如果F-C开关熔断器（负荷开关一般为400/3800A)。,（一）6KV工作进线及备用进线保护,影响,保护定值的,因素,5.与在本段切换过程中配合。,（1）切换方式：串联切换、并联切换、残压切换(慢切)。,（2）备用方式：明备用、暗备用、运行一段再投入一段。,（3）电动机反馈电流的影响。,6.厂用电短路保护最大动作时间不准许超过3秒。,一般不大于2秒,7.灵敏系数一般要求大于1.5。,8.动作时间不应小于1秒。,（一）6KV工作进线及备用进线保护,整定,方案,工作进线和备用进线保护保护配置：,6KV出线一般只整定限时限过流一段。,A.按躲切换过程中电动机启动电流计算,Iop=,Kco：配合系数取,Krel: 可靠系数取,Kst.: 电动机群起倍数1.9-3.5(需要计算）,In：变压器额定电流（按半穿越电流计算）,1.当备用电源为明备用时,2.当备用电源为暗备用时,3.备用电源为明备用带一,段负荷时，再投入另一段负荷,（一）6KV工作进线及备用进线保护,群起倍数计算,（一）6KV工作进线及备用进线保护,整定,方案,按躲过最大电动机（给水泵）的启动电流计算：,Iop=Kco.Krel(Ilin.n-Im.n+Im.s),Iop: 保护动作电流,Kco：配合系数取1.1,Krel: 可靠系数取1.2,Ilin.n: 分支额定电流（按半穿越额定电流）,Im.n：电动机额定电流,Im.s：电动机的启动电流,（一）6KV工作进线及备用进线保护MM100A线路保护管理装置,整定,方案,按躲过无差动保护的最大电动机速断保护计算。,Iop=Kco(Ilin.n-Im.n+Iop.0),Iop: 保护动作电流,Kco：配合系数取1.1,Ilin.n: 分支额定电流（按半穿越额定电流）,Im.n：电动机额定电流,Iop.0：电动机的速断保护电流,（一）6KV工作进线及备用进线保护MM100A线路保护管理装置,整定,方案,按躲过最大变压器速断保护计算。,Iop=Kco(Ilin.n-Im.n+Iop.0),Iop: 保护动作电流,Kco：配合系数取1.2,Ilin.n: 分支额定电流（按半穿越额定电流）,Itn：变压器额定电流,Iop.0：变压器的速断保护电流,（一）6KV工作进线及备用进线保护,整定,方案,按躲过F-C熔断器熔断电流计算。,Iop=Kco.Krel(Ilin.n-In+Iop.0),Iop: 保护动作电流,Kco：配合系数取1.1,Krel: 可靠系数取1.2,Ilin.n: 分支额定电流（按半穿越额定电流）,In：设备额定电流,Iop.10：熔断器10倍额定电流（动作时间一般为0.4S）),（一）6KV工作进线及备用进线保护,工作进线及备用进线延时说明,1、工作进线及备用进线动作时间不小于1S。,原因：高压电电动机启动过程暂态影响。,厂用电系统切换暂态影响。,系统故障引起的波动影响。,MCC系统母线故障暂态影响。,2、出线保护时间最小整定0.5S。,3、大型发电厂（单机大于300MW）厂用电时间阶梯为0.3S。,4、零序或相过流全停发变组、启备变，最好大于工作及备用进线2个级差，但是最好不大于2S,如果大于2S则电缆出线用差动保护。,（一）6KV工作进线及备用进线保护,复压过流整定方案,（大型电厂不提倡使用）,动作电流：一般取1.2倍的额定电流,负序电压：取67V,低电压: 1.按躲过正常时可能出线的最低工作电压。,2.按躲过自启动时的最母线残压。,3.如果考虑远后备必须考虑电缆的影响。,4.考虑切换过程中可能出现的低低压,（公式略，请看导则的P32-5.5),（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,大型发电厂厂用系统,电压等级:6KV和0.4KV(380V/220V).,大型发电厂6KV厂用电中阻(高阻）接地系统零序保护配置：,一般整信号段和跳闸段。,考虑接地方式因素（略),1.大型发电厂高压厂变中性点采用经电阻接地，一般最大接地电流为400A、200A、150A、90A等。,黄骅电厂使用的是200A接地方式.,注意：接地电阻在额定电流时的时间最大为9S.,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,高压厂变零序保护整定计算,高压厂变分支零序电流保护一般可取30-40,Iop=0.3-0.4In.r In.r:最大接地电流,动作时间一般分两段但是动作电流值相同：,一段跳分支启动闭锁快切t=t+0.3S,二段全停发电机组t=t+0.9S,母线PT开口电压整1015V 2.5S信号,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,高压电动机零序保护整定计算,高压电动机机零序电流保护一般分为二段,跳闸段和信号段。,跳闸段：,在电动机额定电流大于最大接地电流时一般可取最大接地电流的20-30；或在电动机额定电流小于最大接地电流时一般可取电动机额定电流的20-30，如果计算结果小10A时可取10A.,动作时间取0.5-1秒跳闸,信号段：,躲过电容电流，启动过程中的不平衡电流，一般取3A动作时间取1-1.5秒信号,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,低压厂变零序保护整定计算,大型发电厂6KV厂用电中阻(高阻）接地系统零序保护配置：,一般整信号段和跳闸段。,跳闸段：,在变压器额定电流大于最大接地电流时一般可取最大接地电流的20-30；或在变压器额定电流小于最大接地电流时一般可取电动机额定电流的20-30，如果计算结果小10A时可取10A.,动作时间取0.5-1秒跳闸,信号段：,躲过电容电流，启动过程中的不平衡电流，一般取3A动作时间取1-1.5秒信号,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,低压厂变零序保护整定计算,低压厂变低压侧中性点接地一般采用直接接地和高阻接地, (高阻接地电阻45欧姆、电流5A)两种.,低压厂变低压侧中性点高阻接地保护配置：,只有信号段动作,电流一般为2A/5s,低压厂变低压侧中性点接地直接接地保护配置：,低压厂变低压侧零序电流保护一般分一段跳闸。,1.躲过变压器额定电流的2540,Krel:可靠系数取1.2。,In.tl：变压器低压侧额定电流。,2.与分支零序保护配合,配合系数取1.1。,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,低压厂变零序保护整定计算,3.与相间保护作为零序保护的最大电动机进线配合。,Iop=,Kco: 配合系数取1.1。,Krel:可靠系数取1.5。,Ks:电动机启动倍数取7。,In:电动机额定电流。,动作时间t=t+0.3S,（二）大型发电厂厂用电零序电流保护,低压厂变零序保护整定计算,注意,：变压器的接线组别，(当Uk=4-10%时),如果是Dyn接线单相金属性接地的短路电流为：,如果是Yyn接线单相金属性接地的短路电流为(不计系统阻抗):,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护配置：,1.差动保护（大于2000KVA灵敏不满足要求的）,2.速断过流,3.延时过流,4.过负荷信号,5.负序过流保护（建议：F-C负荷开关使用）,6.高压侧零序信号及跳闸,7.低压侧零序信号或跳闸,8.温度启动/停止风扇、信号/跳闸,9.如果有分支要有分支过流保护,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,1.差动保护（参照整定计算导则）,(1)躲过最大不平衡电流整定,Iop=0.3pu 灵敏系数大于2,(2)折点及制动系数,Ires.1=0.8-1pu S1=30%,Ires.2=2-3pu S2=60%-80%,(3)谐波制动,偶次谐波取1520 奇次谐波不投或取2030,(4)无制动差动保护,Iop=712pu 或实测（一般灵敏系数够可取10倍）,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,2.速断过流保护,(1)躲过低压母线短路最大电流整定,Iop=Kk.Id,Kk:可靠系数取,Id:低压母线最大三相短路电流,灵敏系数大于2,注意：如果开关使用F-C负荷开关速断保护应有秒延时，主要考虑要躲过10倍熔断器额定电流的熔断时间为0.4S,负荷开关额定电流一般为400A,遮断短路电流3800A,熔断器额定电流一般不大于200A，10pu时的熔断时间0.4S,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,3.延时过流保护,(1)躲过电动机的群起动电流整定,Iop=,Kk:可靠系数取1.2,Kst:电动机群起倍数,In:变压器额定电流,(2)躲过最大电动机的启动电流,Iop=Kk.（In-,In.m：电动机的启动电流,（3）动作时间为,T=t+0.6S,（4）灵敏系数大于1.5,（三）低压厂变（干式变压器）保护,1.当备用电源为明备用时,2.当备用电源为暗备用时,3.备用电源为明备用带一,段负荷时，再投入另一段负荷,群起倍数计算,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,4.过负荷信号,按照躲过变压器额定电流计算,动作电流Iop=Kk.In=1.2In 动作时间top=9s,5.负序电流保护,（1）按低压母线短路灵敏系数不低于1.5计算,（2）断相灵敏系数不低1.5计算（如F-C熔断器熔断，大容量电动机断相）,（3）最大负荷时中的不平衡电流,（4）躲过CT回路断线引起的负序电流,（5）动作时间要大于同母线其它变压器的过流保护时间一个级差,一般整定：,Iop=Kk.In,top=2.5S,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,6.高压侧零序信号及跳闸,跳闸段：在变压器额定电流大于最大接地电流时一般可取最大接地电流的20-30；或在变压器额定电流小于最大接地电流时一般可取变压器额定电流的20-30，如果计算结果小10A时可取10A.,动作时间取0.5秒跳闸,信号段：躲过电容电流，启动过程中的不平衡电流，一般取3A动作时间取3秒信号,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,8.低压侧零序信号或跳闸,低压厂变低压侧中性点高阻接地保护配置：,只有信号段动作,电流一般为2A/3s,低压厂变低压侧中性点接地直接接地保护配置：,低压厂变低压侧零序电流保护一般分一段跳闸。,1.躲过变压器额定电流的2540,Krel:可靠系数取1.2。,In.tl：变压器低压侧额定电流。,2.与分支零序保护配合,配合系数取1.1。,3.与相间保护作为零序保护的最大电动机进线配合。,Iop=,Kco: 配合系数取1.1。,Krel:可靠系数取1.5。,Ks:电动机启动倍数取7。,In:电动机额定电流。,动作时间t=t+0.3S,（三）低压厂变（干式变压器）保护,低压厂变保护,整定计算,：,8.温度启动/停止风扇、信号/跳闸,9.如果有分支要有分支过流保护,同6KV工作进线及备用进线保护,（四）高压电动机保护,高压电动机保护发展状况：,1.微机化：功能全、体积小、寿命短、故障率高（相对电磁或其它静态继电器）时常出线“死机”现象。,2.智能化：可以判断启动，自启动功能这点对整定计算极为重要。,3.保护工作模式多样化。,4.保护厂家对电动机工作状况研究不透，不能对电机保护到位。,5.厂家服务人员素质不很强。,6.保护不能测到启动电流启动时间值，不能“自适应”相关定值，整定无法精确。,（四）高压电动机保护,1.差动保护（大于2000KKW）,2.速断过流保护,3.延时过流保护,4.过负荷信号,5.负序过流信号,6.负序过流跳闸,7.过热保护,8.欠载跳闸,9.欠载信号,10.启动时间过长保护,11.赌转保护,12.零序过流信号,13.零序过流跳闸,14.过压保护,15.低压保护,16.低压禁止自启动保护,17. 启动次数限制保护,18电动机温度保护,高压电动机保护配置,（四）高压电动机保护,1.额定功率,2.额定电压,3.额定电流,4.计算额定电流,5.效率,6.功率因数,7.绝缘等级,8.电动机启动电流,9.电动机启动时间,10.发热时间常数,11.正序电流发热系数,12.负序电流发热系数,1.电流互感器变比及接线方式,2.电压互感器变比及进线方式,3.电缆型号及长度,4.电动机在电厂中的类别,高压电动机保护整定计算用参数,电动机参数,辅助设备参数,继电器参数,1.额定工作电压,2.额定输入电流电压（1or5A、100or57V),3.通讯地址、波特率、通讯协议、远方控制,4.口令（密码）,4.屏幕保护时间,（四）高压电动机保护,1.差动保护整定计算所用参数,额定电流计算：P：KW,基本侧选定：电动机一般选定高压侧,中性点平衡系数：电动机头尾CT变比相同,二次额定电流计算,两侧电缆阻抗尽量匹配，否则多根电缆并联减少阻抗。,2.差动速断保护,Iop=(38)pu 灵敏系数大于1.2。,以6300KW的给水泵为例：,Iop=(38 )0.1266630023926380,Ksen=（0.8669165）,详细看灵敏系数统计,建议取8倍,（四）高压电动机保护,2.比例制动差动保护,最小动作值：,Iop=Krel.Kap.Kcc.Ker(pu),Krel:可靠系数取,Kap: 外部短路引起最大误差1.5-2,Kcc:电流互感器同型系数，相同取0.5,不同取1。,Ker：电流互感器误差取0.1。,一般：Iop=(0.20.4)pu 灵敏系数大于1.2。,制动系数 一般：S1=(0.30.4)pu,S2=(0.60.8)pu,制动折点： Ires.1=(0.80.1)pu,Ires.21=(4 8)pu,整定计算,（四）高压电动机保护,2.速断过流保护,躲过电动机启动电流计算,Iop=Krel.Kst(pu),Krel: 可靠系数取,Kst：电动机启动电流倍数取67。,F-C负荷开关加延时0.4-0.5S ,躲过熔断器熔断时间，动作值可按0.8倍速断过流计算。,资料介绍,简化计算：Iop=1.3Pn,3.延时过流保护(保护必须能判断启动自启动）,躲过电动机自启动电流计算,Iop=Krel.Kst(pu),Krel: 可靠系数取1.2-1.3 Kst：电动机启动电流倍数取5。,延时：0.5S(如果不能判断启动自启动可取1.2倍启动电流）,整定计算,（四）高压电动机保护,4.过负荷信号,躲过电动机正常运行电流计算,Iop=Krel(pu),Krel: 可靠系数取1.2,动作时间：如果能判断启动自启动为9S,否则取1.2Tst。,5.负序过流信号,躲过电动机正常运行时不平衡电流计算，（考虑装置特性）,Iop=Krel(pu) Krel: 可靠系数取,动作时间：0.4S。,6.负序过流跳闸,考虑低负荷时电动机断相时有1.3的灵敏度,Iop=Krel(pu) Krel: 可靠系数取,动作时间：与其它设备相间过流保护配合，增加0.3S.,整定计算,（四）高压电动机保护,负序过流保护说明:,不同负荷情况下的负序电流：,整定计算,（四）高压电动机保护,整定计算,7.过热保护,一般由于机械原因电流增大使电机过热。有热告警，热跳闸，热禁止启动等功能。,按照电动机发热方程计算，但是要看保护能否判断电动机启动自启动。,反时限过流保护,一般使用IEC极端反时限,8.欠载（流）跳闸。,主要反映低载运行，如对轮断销子等。,躲过空载电流的1.2倍，躲过启动电流取30S。一般空载电流为30左右有的电机空载电流高达70此保护无法使用。,一般同步电动机用此功能，如果使用,9.欠载（流）信号,躲过空载电流的1.2倍， 取30S发信号。,（四）高压电动机保护,整定计算,10.启动时间过长保护,躲过启动时间，根据电动机的启动时间确定。电动机启动时间加510秒的延时。,11.赌转保护,1.5-2pu额定电流,动作时间是启动时间的倍,12.零序过流信号,整（4）安培，3S跳闸。,313.零序过流跳闸 见第二章。,14.过压保护,1.3pu 动作时间可整60S.与电动机机的绝缘等级，类型有关。,15.低压保护,与电动机的类别有关，一类0.45-50pu 9s 二类0.65-70pu 0.5S,16.低压禁止自启动保护,0.65-70pu 9S 如果自启动跳闸。,17.电动机温度保护 与绝缘等级有关。,（四）高压电动机保护,整定计算,10.启动时间过长保护,躲过启动时间，根据电动机的启动时间确定。电动机启动时间加510秒的延时。,11.赌转保护,1.5-2pu额定电流,动作时间是启动时间的倍,12.零序过流信号,整（4）安培，3S跳闸。,13.零序过流跳闸,见第二章。,14.过压保护,1.3pu 动作时间可整9S。,15.低压保护,与电动机的类别有关，一类0.45-50pu 9s 二类0.65-70pu 0.5S,16.低压禁止自启动保护,0.65-70pu 0.5S,（四）高压电动机保护,如何获得电动参数,1.额定功率,铭牌,2.额定电压,铭牌,3.额定电流,铭牌。,4.计算额定电流,I=Pn/1.7326(0.750.82),与功率、转速。型号（Y系列、YR系列）有关,5.效率,铭牌或手册。,6.功率因数,铭牌或手册，一般,7.绝缘等级,铭牌铭牌,8.电动机启动倍数,铭牌,9.电动机启动时间,实测，估算，给水泵，磨煤，一般风机20s,吸送风机25S，其它1015S.,（四）高压电动机保护,如何获得电动参数,10.发热时间常数,形式试验报告或计算通过启动电流及启动时间计算。,11.正序电流发热系数,40、冷却系数。,12.负序电流发热系数,10,13.启动时间常数,2035min。,14.赌转时间常数,1030min。,15.冷却时间常数,3045min。,（五）低压电动机保护,低压电动机保护配置及整定：,1.速断过流：,整定参照高压电动机。,2.延时过流：,容易过负荷的用反时限过流，整定参照高压电动机。,3.零序过流,大接地系统：,如果灵敏度够自产零序CT可躲过CT断线时最大运行电流，,整定额定电流0.5秒。,如果使用专用零序CT可躲过不平衡电流整定额定电流1020。,小接地系统：,一般为5A最大接地电流，动作电流12A、3S,4.负序过流：可用断线保护取代，,整定参照高压电动机。,使用综合保护整定,（五）低压电动机保护,低压电动机保护配置及整定：,1.速断过流：,整定参照高压电动机。,2.延时过流：,容易过负荷的用反时限过流，整定参照高压电动机。,3.零序过流,大接地系统：,如果灵敏度够自产零序CT可躲过CT断线时最大运行电流，,整定额定电流0.5秒。,如果使用专用零序CT可躲过不平衡电流整定额定电流1020。,小接地系统：,一般为5A最大接地电流，动作电流12A、3S,4.负序过流：可用断线保护取代，,整定参照高压电动机。,使用综合保护整定,（五）低压电动机保护,以施耐德Micrologic2、5、6、7/A、P、H为例。,1.瞬时过流：,7倍额定电流1.5倍可靠系数。,2.短延时过流：,7倍额定电流秒,3.长延时过流：1.2倍额定电流，6启动电流倍16秒。,4.零序过流：,大接地系统：,零序CT可躲过不平衡电流整定，为额定电流3040。，0.3s,5.状态监测,5.1电流：不平衡电流20-30%,使用电流脱扣器,