水电厂发电机变压器保护的原理及继电保护的方法研究

水电厂发电机变压器保护的原理及继电保护的方法研究

凌云峰

广西玉林市玉州区岭塘电灌站

摘要：随着经济全球化的发展，我国各大行业发展迅速，电力企业也迈向了新台阶，为了提高电力生产率，我水电厂采用了先进的发电机和变压器，有效原则提高了生产效率。本文对水电厂发电机变压器保护原理进行分析，并探讨继电保护的有效方法，从而确保水电厂的顺利运营。

关键词：水电厂；变压器；继电保护

1.前言

在水电发电厂中，发电机是整个电厂生产的核心，而变压器则是作为电力输出的核心，两者是否能够正常运行，直接关系到水电厂发电工作。为此，对发电机与变压器的继电保护工作要给予高度重视，采取适合有效的继电保护方法维护整个水电厂电力系统的正常运行。

2.发电机变压器继电保护的意义及原理

2.1进行发电机变压器继电保护的意义

在水电厂中，进行发电机变压器继电保护工作，主要目的是确保发电机组能够顺利运行，从而达到维护整个电网正常生产的目的。发电机继电保护具有五大特点，即选择性、安全性、灵敏性、可靠性以及迅速性，在水电厂发电过程中，若是发电机存在故障，为了确保其它设备的安全以及相关人员的安全，此时继电保护设备会立即将存在故障的机组进行切除，经过该处理之后，其它的发电机组还能够正常运行。在完成故障排除工作之后，发电机再次启动，依然可以正常使用，由此可见，发电机继电保护装置对发电机具有良好的保护工作，并且能够对周围的设备、线路等均进行保护，使电力输出系统能够在处于故障的状态下依然不受到显著影响[1]。发电机继电保护方式目前比较常用的有三种，即横差保护、纵差保护以及接地保护，三中保护方式的针对对象不同，纵差保护所针对的对象时发电机内部，当发电机内部存在短路故障时，纵差保护方式此时发挥作用，在延时的环境下采用切断的方式对在保护范围之内的短路线路进行切断，更重要的是，不会对发电机的过负荷、系统震荡等造成影响，在容量超过1MW的发电机当中十分适用。横差保护则是采用两个支路电流差的反应，来实现对发电机定子绕组匝间短路的情况，此方式通过接线方式来实现，一个是每箱所装设有电流互感器与继电器，电流互感器的数量为两台，而继电器一台即可，两者成为一个保护系统，能够引出多个中性点的电子绕组，在每个中性点引出的位置上设计领域电流互感器，通过此方式能够达到保护单元件横差，或者是多元件横差的效果。目前，单箱接地保护的方法只有四种，即发电机定子绕组单相接地、利用零序电流构成定子接地保护、利用零序电压构成定子接地保护或利用三次谐波电压构成定子接地保护[2]。

变压器是电力系统的重要组成部分，在整个电力系统的正常运行中起着非常重要的作用。在不同的地区用电的要求，变压器可以统一电压从发电机到不同的电压输出，以满足电力用户的需求，所以当变压器发生故障，将不能按照用户的需要提供相应的电力电压，由于混乱的用电，甚至瘫痪，为此，对变压器进行继电保护十分重要。

2.2原理分析

在水电厂发电过程中，发电机的定子单相接地时，需要面临的一个问题就是短路现象，可能会造成相间短路、匝间短路以及两点接地短路的现象，情况十分复杂。若是发生短路现象没有得到及时有效处理，两会影响到整个电网系统的正常工作，为此，开展继电保护至关重要，继电保护工作常常是在其中性点尾部设置高阻，也就是采用接地变压器的方式对暂态过压进行限制，或者是采用相同的原理打造一个保护系统[3]。若是定子绕组单相接地在使用过程中出现故障，此时，就能够实现对发电机的有效保护，若是出现故障出现自动调整翻译，也能够发挥保护作用。

3.继电保护的方法

电力系统在运行的过程中，难免会出现故障，短路是最见的一种故障，一旦发生短路等现象，则会导致整个电力系统无法运行，更严重的是，还会损坏到电力系统中的一些元部件，或是使元部件的使用寿命大大降低，对人们的经济财产造成巨大的损失，还会危及人们的生命安全。将继电保护技术运用于水电厂发电机变电器中，对水电厂发电机变电器起到了良好的保护作用，主要体现在两个方面，一个是有效排除故障，另外一个是增大的继电保护的效能，从这两方面来保护系统的安全，从而提高故障效率。

3.1有效排除故障

水电厂发电机变电器在运行的过程中，常常由于外部原因或是水电厂发电机变电器本身的原因，造成水电厂发电机变电器元件出现一系列的问题，导致其无法运行，采用继电保护可有效将这些故障排除。首先，对于信号回路所产生的故障，与直流接地中存在的故障，一般情况下，进行故障查找时，多采用的方法就是由室外向室内检查的方式，仔细查看电缆以及装置，尤其是使用年限比较长的设备更是要详细检查，因为常常一些出现故障的原件，多为老化原件，在查看的过程中发现老化的原件时，及时进行更换[4]。所以，当进行直流电的检查工作时，若是把直流电的电源开关切断，这时便会对二次回路造成影响，至于信号回路出现故障，则多是光耦以及指示灯，这两者受到冲击作用，从而引发故障。解决这些问题最好的方法就是讲元件进行更换，并且将跳闸压板打开。其次，当控制回路出现故障时，首先对故障进行全面的分析，一般情况下，断路器常常会出现回路故障，当指示灯出现异常、接线错误或是回路操作错误时，都会造成控制回路故障。预防该故障的有效方法就是定期对线路进行检查，一旦出现问题及时更换，对设备做改进，做好日常的维修护理工作。

当水电厂发电机变电器出现故障时，由于继电保护装置对系统起到良好的保护作用，继电保护工作人员对故障进行检修，可在短时间里找出故障，并且消除，使系统可快速恢复。

3.2继电保护效能

随着科学技术的快速发展，继电保护技术不断进行更新改进，得到了更多人的认可，其使用的范围也越来越广，提高继电保护效能，是电力企业重要的一项工作。提高继电保护效能的有效方法就是熟悉掌握继电保护方面的知识与电子技术等。当技术人员进行水电厂发电机变电器的维修工作时，首先是根据自动装置的知识对故障进行全面的分析，找出故障法伤的具体原因，从而迅速找到故障的具体位置。然后，结合继电保护二次回路接线图等各方面的资料，进行故障检查工作，采用这样的方式，多数情况下就可检查出故障。进行检查时，若未发现任何故障，则需要进行进一步的检查，采用全面检查的方式进行检查，对故障暴漏点一一做分析，对每一个装置都进行故障检查，从而确定故障的具体范围[5]。电力企业对维修工作越来越重视，要求维修人员定期进行水电厂发电机变电器的检修工作，提高电力保护效能，另外，在继电保护中，慢慢发展二次设备状态检修、微机继电保护装置在线监测等，全面加强了水电厂发电机变电器的保护。

电力设备使用时间一长，必然会出现故障，维修技术人员掌握继电保护技能，进行维修时，对故障做详细分析，快速消除故障，使继电保护装置的作用得到充分的发挥。

4.结束语

在水电发电厂中设备的正常运行与电厂的发展息息相关，为此，水电发电厂管理者对设备维护工作给予了高度重视。发电机、变压器是设备维修人员重点维护的量大设备，在日常工作中，维修人员需对这两大设备进行实时跟踪，采用继电保护技术对其进行处理，使发电机与变压器继电保护作用在设备运行中发挥良好的保护作用，从而促进整个系统的顺利运行，为水电厂带来能大的经济效益。

参考文献

[1]康伟.火电厂大型发电机组继电保护整定设计与故障分析[J].贵州电力技术,2014,17(07):77-79+61.

[2]宋连会.水电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式探讨[J].中国高新技术企业,2016,(26):116-117.

[3]]李占波.浅述水电厂发电机、变压器保护配置及与水机LCU的配合[J].山东工业技术,2017,(04):164-165.

[4]李小安.水电厂机组及主变压器中的高压真空开关技术的应用[J].水利科技与经济,2011,17(10):81-82.

[5]丁亮.高压真空开关技术在水电厂机组中得到的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(08):76.