水电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式探讨

水电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式探讨

龚艳崔跃骞

（国网甘肃刘家峡水电厂731600）

摘要：继电保护设备的基本工作原理就是当水电厂的具体运行过程，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。

关键词：水电厂；发电机；变压器；保护原理；继电保护

1水电厂发电机变压器继电保护设备的根本任务

变压器的继电保护设备可以很准确、很快速的将供电系统中发生故障的元件进行隔离，这样可以有效的把故障元件对其它元件造成的破坏降到最低，减少对供电系统的破坏，最大程度的保证供电系统能够正常的进行运行，如果发现某一设备元件发生异常的运行状况时，继电保护设备可以通过警报来提醒在职的工作人员进行处理，在进行处理时工作人员一定要正确的处理，采用合理的办法正确的措施将故障消除。继电保护设备还有最实用的一项功能就是，在水电厂发生故障时，继电保护设备可以根据具体的实际情况短时间内恢复供电，很大程度上提高了网络供电的可靠性。

2水电厂发电机变压器的继电保护方式

2.1水电厂发电机定子接地继电保护的原理

当水电厂发电机中的定子单相接地极有可能会发展成为匝间短路、相间短路和两点接地短路。一旦发生短路，就会影响整个发电机的正常运转，进而影响整个电网系统的正常运行，所以其继电保护通常都是在其中性点设置高阻，即通过接地变压器来限制暂态过电压或以相同的原理建立一个保护系统。当定子绕组单相接地出现故障时，能够对发电机的系统进行100%的保护，如当故障发生时，能够立即反应并进行自动跳闸，以实现保护的目的。

2.2遵循水电厂继电保护的基本原则

水电厂是将水的位能和动能转化为电能的工厂，因位置、径流的不同，其具体的形式也是不同的。与火电厂不同，大多数水电厂是采用发电机和变压器接线连接的方式，但需要注意的是，大多水电厂的发电机容量都以小型为主（容量在25MW）。一般采用扩大单元接线，将几台小型的发电机共用一台变压器，然后经断路器后并联于母线上。而大型水电厂一般采用单元接线，且大多设置有发电机出口断路器，一般水电厂的发电机和变压器的继电保护配置是分开的，通常采用双套保护配置。

2.3合理地配置水电厂继电保护

2.3.1发电机定、转子保护配置

发电机定、转子保护配置有发电机定子接地保护和转子接地保护。定子接地保护配置的原理是通过基波零序电压实现对发电机85%～95%的定子绕组接地的保护，同时通过三次谐波电压实现对中性点附近的定子绕组接地保护。在进行该继电保护配置时，需要根据零序电压和三次谐波确定各定子的独立出口回路，以适应不同发电机对保护配置的要求。转子接地保护配置主要是用于当励磁回路一点接地故障时且，发电机并未因此出现故障，但如果继续发生第二点接地就会严重影响发电机的正常运行的情况中。当出现一点接地故障时，继电保护装置测到其具体的位置，计算出测量接地电阻和接地位置，并发出告警信息，运行人员及时采取减负荷、停机等措施。

2.3.2变压器的继电保护配置

水电厂的变压器分为主变压器和厂用变压器。主变压器的继电保护配置一般是由差动、重瓦斯、低压过流、零序、低压侧接地、轻瓦斯、温度升高和温度过高组成。根据水电厂和主变压器的具体情况，可以适当地加上间隙零序过流和差动速断保护建立一个新的保护配置。将一套工控机作为连接和管理主变压器继电保护配置和厂用变压器继电保护配置的单元管理机，从而简化二者外部的接线流程。厂用变压器的继电保护中原来装在高压开关柜上的保护配置可以拆除，便于对该保护装置的管理与维护。将之前的保护屏装在主变压器的保护屏旁边，并与之共用一台单元管理机，如此既能有效地实现水电厂变压器的需求，同时也节约了继电保护配置的成本投入。

2.4对水电厂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。

2.5对水电厂发电机继电保护装置增加对发电机出口断路器失灵的保护

在过去水电厂的主线接线设计中往往会在水电厂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。在水电厂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，一旦水电厂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，从而让水电厂的发电机组能够正常的运行。

3水电厂的继电保护发展方向

3.1网络信息化

随着信息化以及用电安全逐步深入人心，人们对水电厂的运行安全要求越来越高。当前的网络信息技术完全能够帮助管理人员及时地发现水电厂中设备的故障范围，并诊断出具体的故障，帮助维修人员及时地处理。而其对于各种相关数据的收集，能帮助管理人员更好地了解发电机和变压器的运行情况，从而建立一个有效的管理方式，帮助水电厂更好地实现人力资源的合理利用。

3.2微机化

网络化的实现有赖于计算机技术的发展，而计算机技术在很大程度上推动了微机保护硬件的发展。大量的机械设备、元件开始变得越来越小，一块小小的芯片所蕴含的功能也越来越多。如今我国大多数水电厂中对发电机和变压器的继电保护配置都是集中在32位的CPU中，通过CPU的储备管理能力和处理信息的功能，加大了对继电保护配置的管理，同时也很大地节约了设备的空间。这些都能有效地提升继电保护配置运行的便利性和正常的维护保养，进而大大提升水电厂的安全系数。

4结论

作为水电厂最为重要的两个核心部件—发电机和变压器，对其进行继电保护是非常重要的。但需要注意水电厂不同于火电厂，二者发电机和变压器的连接方式不同，自然发电机和变压器的继电保护配置也不一样。在设计水电厂发电机和变压器的继电保护配置时，要严格遵循其配置的原则，选择合适的配置方式。紧紧跟随时代的脚步，及时地引进现有的科学技术，让水电厂的发电机和变压器的继电保护方式能更好地发挥作用，更好地帮助水电厂实现经济效益和社会效益。

参考文献：

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