关于水电站发电机变压器继电保护的探讨肖金林

关于水电站发电机变压器继电保护的探讨肖金林

肖金林

中国水电建设集团圣达水电有限公司614000

摘要：水电站发电机变压器的稳定运行直接影响着整个水电站的稳定运行，有效的做好水电站发电机变压器继电保护工作对维持水电站的稳定有着非常重要的意义。继电保护设备就会发警报提醒正在守职的工作人员，也可以通过事先设定好的指令，把发电站发现故障的地方能够及时的进行隔离，从而来保证水电站的运行不受影响。可以把继电保护设备看做是一种自动处理电力系统故障的电器，在水电站的发电机组以及变压器等一些非常重要的非常核心的部位都已经安装了这种继电保护设备，在保障水电站的正常运行以及在阻止障碍扩散上有着非常重要的作用。本文主要对水电站发电机变压器继电保护进行具体分析。

关键词：水电站；发电机；变压器；继电保护；探讨

前言：继电保护设备的基本工作原理就是当水电站的具体运行过程，如果电力系统出现了问题，问题元件中的电流以及电压都会发生不同的改变，一般在进行保护的元件上都会安装一个变换器，通过变换器不停的进行检测，当运行元件发生故障时电流以及电压的参数就会发生一定的变化，变换器一旦发现参数数据与正常的参数有很大差异就会自行进行隔离。在变压器继电保护上，继电保护设备可以将变压器中温度、流量以及压力等的变化很好的反映出来，这些变化就会为变压器的保护提供一定的条件，可以根据其中信号性质不同将继电设备分为三种不同的类型，其中包括机电型、数字型和静态型，输入变压器进行运行的相关信号，再通过和已经确定的整定值进行比较就可以清楚的了解变压器具体的运行情况。

一、水电站继电保护的具体要求

1.1设计原则

水电站在进行继电保护设计时，要根据变电站实际情况来进行合理的配置，在进行具体的设计时需要在《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》以及《水电厂继电保护设计导则》等一些相关的设计文件的基础上进行设计，需要满足继电保护设计规范提出的设计要求。

1.2技术保障

现阶段我国的水电站继电保护相关法规规定，对２２０ｋＶ的线路进行保护时，不能采用单一保护法，而是应该采用多种不同的保护方式，其中包括线路保护，开关保护以及母线保护等。一定注意保护装置需要在即使相关元件发生损害的情况下也可以发挥作用，在发现电路出现问题的时候能够在最快速的时间内发生报警，并且要保证保护装置报警的准确性。

二、线路继电保护，变压器以及发电机

对水电站220KV线路继电保护装置的功能应该包含有短引线保护，过电压保护，零序过流保护，相间距离保护，接地距离保护以及光纤差动保护，对于母线的保护装置需要采取母差保护的方法，对于开关的保护装置功能需要包括死区保护，充电保护，失灵保护以及自动重合闸。其中具体的保护措施为，主保护为光纤电流差动保护，同时并不需要进行独立后备距离保护的配置。保护措施采用的通道是双光纤通道，任何一套保护都需要分为两路，一路是复用２Ｍ的迂回光纤带路，另一路是专用光纤通道。每条线路的两侧都需要配备有两套远方的跳闸就地判断装置，其中需要包含有过电压保护，这样就可以对远跳回路及时的判别，还可以实现对过电压进行及时的远方发信。用母线差动保护作为水电站发动机继电保护的主保护，同时母线差动保护需要和开关失灵保护装置相互配合共同实现失灵联跳的功能。

水电站的主变压保护装置应该具备有压力释放保护，重瓦斯保护，纵差保护这３项，后备保护装置则需要由零序过电流保护以及低压过流保护这两种保护，变压器继电保护的异常运行保护装置则需要由轻瓦斯保护，过激磁保护以及过负荷保护。

以海南琼中抽水蓄能电站为例，其保护装置就是按照异常运行保护，接地保护以及短路保护这３种保护装置的配置原则进行保护装置的设置，其中短路保护装置的主要保护甚至包括有绕组匝间横差

保护以及纵差保护。接地保护装置包含有转子一点的接地保护，100%的定子接地保护以及95%的定子接地保护。异常保护装置则包括轴电流保护，过电压保护以及失磁保护。

三、水电站发电机变压器继电保护设备的改造

将过去使用的传统水电站发电机变压器继电保护装置进行改造，更换成新型的水轮发电机变压器继电保护装置，这种新型的继电保护设备属于数字型保护装置，主要通过接受数字信号并进行处理来完成保护工作。这种装置不仅可以满足发电机变压器所需求的电量保护，还可以根据实际情况不同的工程需求来配置不同的保护功能。

（一）对水电站发电机继电保护装置的工作原理进行创新

新型的继电保护装置相对于传统的设备来说具有了新的特性就是比率差动，这种特性可以通过改变斜率比率制动曲线能够很好的完成对不平衡电流曲线的模拟。不仅如此新型的继电保护装置通过工频故障分量这种方式可以很好的提高比率差动的灵敏度，让继电保护装置在很大程度上不再承受负电荷的影响，增强抗饱和的能力。在具体的保护过程中新型的继电保护设备通过差电流以及制动电流的工频变化及时的对故障进行分析，判断故障的发生区域是在区内还是区外，并且在很短的时间之内就可以对故障进行识别，而且通过浮动门槛和电流制动所构成的横差保护具有很强灵敏性，这样可以充分的制动区外故障。

（二）对水电站发电机继电保护装置的硬件平台尽量使用高性能的

在对继电保护设备系统进行改造的时候，尽量的采用双CPU系统这种体系结构，并且每个CPU系统的构成都要用32位相对独立的微处理器和DPS相结合，这样整个继电保护装就能够在每个采样的间隔之间充分的对继电器实现动态计算，在一定程度上可以彻底避免在继电保护装置在运行过程因硬件发生故障造成变压器的动作误动。

（三）对水电站发电机继电保护装置增加对发电机ft口断路器失灵的保护

在过去水电站的主线接线设计中往往会在水电站发电机和变压器的中间设计发电机出口断路器，通过设置这种装置能够很好的进行保护的工作，具体的工作原理就是当发生故障以后通过断开发电机出口断路器将发电机和变压器进行隔离保护。因此实行对发电机出口断路器的失灵保护是非常重要的。在过去的具体应用中经常会出现发电机出口断路器失灵的情况。为了避免断路器失灵，我们可以在断路器中设置对操作电源消失以及回路故障等问题的控制。在水电站发电机变压器的继电保护装置中安装发电机断路器失灵保护装置，一旦水电站发电机出现故障导致发电机出口断路器失灵，那么失灵保护装置就会自动响应，迅速的进行保护动作，通过断开变高压一旁的断路设备，保障保护装置及时的跳开，这样就可以把故障区域很好的隔离开来，从而让水电站的发电机组能够正常的运行。

四、变压器继电保护的装置以及设计原则

4.1变压器经常遇到的故障

变压器经常发生的故障按照发生位置的不同，可以分为油箱内故障以及油箱外故障。①油箱外故障具体是指，变压器绕组的引出短线以及引出绝缘套管上发生的故障，包含有低压侧的接地故障，大电流侧的接地故障以及相间的短路故障。②油箱内故障具体是指同向部分绕组出现匝间短路，大电流系统侧不同的点相出现接地短路现象以及各侧相间短路。变压器不仅仅包含有油箱内故障以及油箱外故障，在实际的变压器运行中，还会经常性出现系统故障，由于一些其他因素导致出现负荷故障，由于系统的频率发生降低或者是系统的电压发生增高产生的激磁，从而导致变压器中性点的电位得到上升，油箱内部油位超出正常的范围，严重的会导致变压器由于温度过高出现全面停运状况。

4.2水电站变压器的保护装置

变压器一旦发生短路现象，很快就会产生大量的非常大的短路电流，这些电流会导致变压器的温度持续升高，温度过高时会导致变压器的绕组以及变压器的铁心直接被烧毁，造成不可避免的损失。如果变压器发生故障的地方是在油箱内部，那么和电弧紧密相随的短路电流还有可能会引发火灾等问题。另外，发生短路电流还会形成电动力，电动力会导致变压器的形状发生变样甚至是被损毁。同时变压器如果处在异常运行的状态下也会导致变压器的安全受到一定的威胁，需要人们及时的发现安全隐患并且今早处理。

小结：通过上文具体的分析我们可以知道水电站发电机变压器继电保护装置对于水电站来说是保障水电站正常运行非常重要的基础设备。因此对继电保护装置的不断改进可以更好的保证水电站的运行安全。我国信息技术的不断发展，硬件水平也在不断提高，这是继电保护装置能够进行改造的前提。本文主要通过对传统继器保护装置在工作原理、硬件平台以及发电机出口断路器失灵保护进行创新和改造，在很大程度上提高了继电保护装置对水电站发电机变压器的保护效果，对于水电站的发展来说有着非常重要的意义。

参考文献：

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[2]王喜志.水电站发电机及变压器继电保护的设计原则与配置方案[J].自动化应用,2014,11:69-71+100.

[3]李政伟.变压器继电保护在水电站中的应用[J].河南科技,2013,11:71-72.