水電站發(fā)電機變壓器繼電保護研究

普窮

摘要：在我國社會科技高速發(fā)展的背景下，電力設(shè)備在各方面都有了更廣的應(yīng)用范圍，其中在制造原理、運轉(zhuǎn)規(guī)律和維修保養(yǎng)等方面都取得了十分大的進步，大大提高了我國電力設(shè)備的運行質(zhì)量和作用。為了滿足人們對電力日益增長的需求，水電站對于發(fā)電機和變壓器的功能要求也越來越高。文章對發(fā)電機變壓器的繼電保護進行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：水電站;變壓器;繼電保護

1發(fā)電機變壓器繼電保護的必要性與方式

1.1發(fā)電機繼電保護的必要性與方式

對發(fā)電機進行繼電保護最為基礎(chǔ)的目的是為了保持發(fā)電機的正常運作，以確保正常的電力輸出，保持整個電網(wǎng)穩(wěn)定運行。發(fā)電機的繼電維護具有安全性、選擇性、敏捷性、可靠性和靈敏性五大功能。當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障時，繼電維護設(shè)備就會在最短的時間內(nèi)及時切除故障機組，不影響周圍的線路及發(fā)電機運行。在故障排除后，發(fā)電機又能夠正常地使用。由此能夠看出，繼電保護不但是為了保持發(fā)電機的正常運轉(zhuǎn)，也是為了確保周圍線路及設(shè)備的安全，為盡快恢復(fù)正常的電力輸出提供良好的條件。發(fā)電機的繼電保護方法主要有三種，分別是縱差保護、橫差保護和接地保護。縱差保護主要針對于發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)短路的情況。這種保護方式能夠在無延時的情況切斷保護范圍內(nèi)的各種短路線路，并同時不影響發(fā)電機的過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，非常適用于容量在1MW以上的發(fā)電機保護中。橫差保護是利用兩個支路電流差的反應(yīng)，來實現(xiàn)對發(fā)電機定子繞組匝間短路的情況。該方式主要通過兩種接線方式實現(xiàn)：一是在每相裝設(shè)兩個電流互感器和一個繼電器，以形成單獨的保護系統(tǒng);二是對于可以引出多個中性點的定子繞組，通過在各中性點引出線處增設(shè)零序電流互感器的方法，構(gòu)成單元件橫差或多元件橫差保護。單相接地保護主要有四種實現(xiàn)方式，分別是發(fā)電機定子繞組單相接地、利用零序電流構(gòu)成定子接地保護、利用零序電壓構(gòu)成定子接地保護或利用三次諧波電壓構(gòu)成定子接地保護。

1.2變壓器繼電保護的必要性與方式

變壓器是電力系統(tǒng)中一個重要的元件，對維持整個電力系統(tǒng)的正常運行有著非常重要的影響。不同地區(qū)對于用電的要求不同，變壓器能夠?qū)陌l(fā)電機發(fā)出的統(tǒng)一的電壓變成不同的電壓輸出，以滿足不同用戶對電力的需求，所以當(dāng)變壓器發(fā)生故障，將無法按照各用戶的需求提供相應(yīng)電壓的電力，故而造成整個電力使用情況的混亂，甚至是癱瘓。變壓器的繼電保護方法主要分為瓦斯保護、電流速斷保護、外部相間短路所選用的保護方式、外部接地短路所選用的保護方式、過負(fù)荷保護及過勵磁保護。外部相間短路通常所用的保護方式為過電流保護、復(fù)合電壓、負(fù)序電流及低電壓啟動的過電流保護和阻抗保護。

2發(fā)電機、變壓器組內(nèi)部短路保護配置方案

2.1內(nèi)部短路包括的內(nèi)容

通常情況下，內(nèi)部短路包括的內(nèi)容如下：變壓器繞組和其引線的相間短路、定子繞組相間短路、變壓器YN側(cè)各種接地短路、變壓器繞組匝間短路和發(fā)電機機端引線相間短路等，對于定子繞組匝間短路而言，定子繞組同相同槽的情況十分少見，一旦發(fā)生了定子繞組分支開焊故障，需要考慮到保護的要求。

2.2發(fā)電機、變壓器內(nèi)部短路保護優(yōu)選的配置方案

假設(shè)發(fā)電機和變壓器之間無斷路器，并且對于發(fā)電機機端廠采用的變壓器，其分支不設(shè)斷路器。

3高靈敏單元件橫差保護

一般來講，高靈敏單元件橫差保護是發(fā)電機、變壓器繼電保護的主要發(fā)展方向，其也是發(fā)電機定子繞組內(nèi)部故障第一主保護，該方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對定子繞組的匝間短路的有效保護，也對定子繞組內(nèi)部故障的保護，具體的故障保護分支開焊和匝間短路等。當(dāng)前，一些發(fā)電機都采用了此種保護方式，但發(fā)電機一定要具有兩組或者是三組中性點，進而有效防止出現(xiàn)不完全縱差保護與裝設(shè)高靈敏單元件橫差保護等問題。

4發(fā)電機內(nèi)部故障主保護方案存在的問題以及改進

現(xiàn)階段，在對發(fā)電機內(nèi)部故障主保護方案進行研究過程中，主要從如下幾個方面加以討論。

4.1傳統(tǒng)縱差保護

針對如此，所存在的問題是保護功能不全，在一定程度上只是對相見的短路有效，在實際情況上，發(fā)電機在運行期間，正確的操作率并不是很高，其與元件質(zhì)量產(chǎn)和設(shè)備維護、管理水平等有密切聯(lián)系?；诖耍仨毤哟髮ぷ魅藛T的培訓(xùn)力度，從而提升其綜合素質(zhì)。

4.2基波縱向零序電壓保護

對于該保護方案而言，將基波零序電壓為保護動作參量，而且配合專門的電壓互感器，但應(yīng)當(dāng)注意的是，發(fā)電機中性點和一次中性點直接連接過程中，一定不要接地，一旦接地，導(dǎo)致發(fā)電機發(fā)生故障。因此，應(yīng)該進行發(fā)電機常規(guī)短路試驗測定，進而達(dá)到對不平衡電壓保護的目的，在線性外推法的作用下，從而正確的估算外部短路期間存在的不平衡電壓，因而明確保護的合理整定值。同時，設(shè)置三次諧波的阻波環(huán)節(jié)，實現(xiàn)降低不平衡電壓的效果，通過采取該方法避免在外部短路時存在誤動作。在加強三次諧波濾波的前提下，與單元件橫差保護一致，并且在開展發(fā)電機的常規(guī)短路試驗期間，對三次諧波零序電壓與基波和三次諧波零序電壓進行測定，再利用線性外推法，能夠正確的估算出外部短路期間最大不平衡電壓Uunb1max與Uunb3max，具體的計算動作電壓公式為其中，K3是三次諧波濾過比。

4.3傳統(tǒng)橫差保護

對于老式的橫差繼電器而言，其三次諧波濾過比要小于15，因而應(yīng)當(dāng)對過濾電路進行改進，使得濾過比增強超過30。在改進過程中需要充分利用有關(guān)條件，通過采取更換互感器的方式，將傳統(tǒng)橫差保護改進為高靈敏橫差保護，使得變比能夠最大程度的降低，繼而再次將三次諧波濾比提高為80之上。同時，大力實施常規(guī)發(fā)電機短路試驗，對三次諧波電流與橫差保護不平衡基波進行實測，從而調(diào)整動作電流。

4.4轉(zhuǎn)子繞組接地保護

目前，對于發(fā)電機、變壓器繼電保護發(fā)展而言，轉(zhuǎn)子繞組接地保護是主要的方向，如果轉(zhuǎn)子繞組存在一點接地故障不會有很大的危險，然而，一旦發(fā)生第二點接地，會導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)大軸出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

結(jié)束語

綜上所述，總結(jié)出水電站發(fā)電機變壓器繼電保護設(shè)備起著關(guān)鍵性的作用，是水電站的正常運行過程中的基礎(chǔ)設(shè)備。故對繼電保護設(shè)備的不斷改進能夠非常好的保證水電站的運行安全。我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，硬件水平也在不斷提高，這是繼電保護設(shè)備能夠進行發(fā)展的保障。

參考文獻

[1]郭杰華.基于水電廠發(fā)電機變壓器繼電保護方式[J].中國科技信息，2015，11：158-159.