关于继电保护在水力发电厂机组中的配置和运行维护研究

关于继电保护在水力发电厂机组中的配置和运行维护研究

李军

南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102

摘要：科学合理对继电保护装置的运行维护是确保水力发电厂机组与系统能够安全稳定运行的关键，但是对水力发电厂机组中继电保护装置的运行维护的研究还有待进一步提高。基于此本文针对水力发电厂机组中继电保护配置相关问题，做了简单的论述，同时提出继电保护运行维护策略。

关键词：水力发电厂；继电保护；机组；运行维护

根据水利部2020年小水电发展规划，到2020年，全国小水电装机达到9300万千瓦，建成四川、云南、广东、湖南、福建、湖北、浙江、重庆、贵州和新疆等12个装机400万千瓦以上的小水电强省，建成40个装机100万千瓦以上的小水电基地。作为全球最重要的可再生能源资源之一，小水电发展排名第四，当前大型水电装机容量排名第一，随后是风能和太阳能。

一、水电机组继电保护的作用

继电保护指的是：利用继电器，来保护电力系统的相关元件，避免元件受到损害，分析系统故障与系统安全异常情况，以提出响应的策略，采取反事故措施。继电保护的设置，主要是为了能够在电力系统运行的过程中发生异常情况或者故障时，能够尽快进行故障排除，发出故障警报，以确保电力系统运行的安全。

二、水力发电厂机组中继电保护

（一）水电机组的特点

大型水电站与传统发电设施相较不具备明显优势，但小水电，尤其是可以良好利用低流速的微型水电与化石能源或核能发电相较来说具有明显的竞争优势。小水电具有深度利用水电潜能、分布式发电降低输送成本、生态友好以及运维费用低的综合优势，同时又免去了大型

水电设施带来的环境负面影响。

（二）水电机组保护的典型配置

一旦水力发电厂机组中继电保护装置出现故障，就会对电气设备及机组造成一定程度的损坏，从而影响电气设备及机组稳定运行。电力系统对继电保护配置有四个基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和快速性。水力发电厂机组继电保护装置设置，要满足以下要求：①断路器失灵启动；②断路器非全相保护；③发电机强励启动；④过流闭锁；⑤短引线差动保护；⑥发电机停机电气制动保护等，保护配置需要满足相关规程与反措各项要求。

（三）水电机组特殊的几种保护配置

1.发电机轴电流保护

保护原理发电机主轴由于干蒸汽与叶片磨擦产生静电，励磁绕组不对称，产生轴向磁通，转子绕组两点接地或外部非对称故障时，均会产生与轴交连的磁通，在轴转动时，产生轴向电压，如轴承座绝缘损坏会产生轴电流，这个电流经轴承座和大地形成回路，在轴与轴承间产生火花而损坏轴颈或轴承。水力发电厂机组中继电保护的配置，主要是为了保护机组与主变压器。发电机轴电流保护，使用ABB产品、机组与主变压器的保护，则需要选择高质量与高效率的设备，设置过负荷保护与低频保护等装置，以构成继电保护系统。

2.发电机转子绕组保护

水力发电厂机组运行故障中，发电机转子绕组短路故障，主要分为接地短路故障与匝间短路故障。采取交直流双注入式转子一点接地保护，以实现双套配置运行，此保护方式分为两段定值，并且设置时限。其中水电机组为高定值与短延时发信号、低定值与长延时跳闸。火电机组主要用于发信号。水力发电厂分为水泵与发电工况，利用换相开关，通过改变相序，能够实现工况切换。在配置继电保护时，要考虑到工况需求，同时确保启动水泵时，能够确保定子绕组参数变化，保证其随着机组转速而变。除此之外，还需要考虑到电流电压变化的影响，以确保启动工况不会造成装置拒动或者误动风险。

3.应用微机继电保护

将微机继电保护引入到水力发电厂机组中，发挥其保护作用。利用微机继电保护系统，利用数字信号处理技术，能够实现参数调试，提升设备维护效率。而且此系统的应用，利用各类处理软件，可以保证继电保护装置运行的灵活性。除此之外，此系统借助计算机控制技术，能够自动识别机组运行故障，可以减少误操作，提升继电保护装置运行的可靠性。

三、水力发电厂机组中继电保护装置的运行维护

（一）重视日常运行工作

首先要重视日常观察以便尽早发现设备的异常情况。在查看每个仪表指针的变化、每一个继电仪器的动作情况、每一个温度计的温变情况以及发电机组震动摆的位移、度量、间隙等方面来判定发电机组是否存在异常；第二，听声音，一般情况下，正常运转的发电机组的声音和不正常运转的发电机组产生的声音是不一样的，经过平时认真倾听以及比较能够判定机组是否处于正常状态；第三，闻气味，通常情况下，正常运转的发电机组以及电气设施是没有气味的，如果发现设施存在异常的气味，能够据判定某个部位存在故障，这样就能够尽快消除故障。

（二）对突发事故和故障应该进行科学合理的分析判断以及处理

一般情况下主要有以下两个方面：第一，检修需要遵循着先易后难的基本原则。先检查设备较为容易解决的环节，从容易解决环节着手，由此一来，检修效率和效果就比较有保证；第二，检测依据先动后静的基本步骤。对设施中的隔离开关、断路器、接点、熔丝以及机械运动部位等一些经常处于运行情况的部分先行检查，由于这些设施在运动过程中极易出现损耗致使故障，假如排除掉以上这些情况之后，再检修处于静态状态的设备，要有针对性。

（三）清楚交接继电保护装置状况

第一，当继电保护装置运行维护在本班组没有完成，工作延继到其下一个班组时，必须与接班运行值班长和该岗位工作人员进行交接，制定出科学合理的方法维护方案。值班人员对保护装置的操作，只允许接通或断开压板，切换转换开关及卸装保险等工作。第一，据实记录，为未来工作提供详细的参考依据。明确记录运行过程中发现的故障位置以及处理方法，并对临时性的维修工作进行检修；第二结合着设备相关监控数据的诊断、分析，从传统老式的统筹检修计划转变成对设备进行预防性检修计划；第三，强化技术管理力度，建立各类原始数据资料记录以及各种档案、图纸管理，在每次检修之后，都需要整理好相关的检修材料和内容，并及时归入档案中保存。

四、水力发电厂机组中继电保护装置运行维护中需要注意的问题

（一）严格遵循运行维护的原则

在水力发电厂机组中继电保护的配置运行维护过程中，必须遵循以下几个原则：第一，确保维护人员的安全，由于所有的维护工作都是系统运行状态下完成的，所以维护方案时，首先要明确人的安全性；第二，确保设备的安全运行，在具体维护过程中，必须确保设备能够安全、持续运行，并制定科学合理的调整维护间隔；第三，继电保护人员应加强试验用仪器仪表、备品备件的管理，明确专人管理，建立相应的台帐。充分运用现有的技术手段，适当配置监测设备。

（二）重视运行维护的技术管理

用运行维护技术管理来提供理论依据，在电力系统中继电保护装置通常不会发生动作，而维护检修人员需要充分掌握当电力系统发生故障时，保护装置能否快速准确的动作，也就是要求维护人员要把握继电保护装置动态时的运行状态。建立每套保护装置的“设备变更记录”是非常重要的基础技术管理工作

（三）培养高素质维护人员

水力发电厂机组中继电保护装置运行维护，需要在电力系统正常运行的前提下进行维护检测，这就对维护人员掌握运行监测和故障分析的能力提出了更高要求。要求维护人员能够综合评价设备的健康运行状态，以及具有参与维护检修决策的能力，能够制定出行之有效的维护计划。相关实践表明，高素质维护人员对设备维护后顺利进行有非常重要的作用。随着我国科学技术的的发展，水力发电厂机组中继电保护的装置的结构越来越复杂，性能越来越完善，进一步提高了运行维护的难度，这就要求运行人员和维护人员要充分联系，因为运行人员平时继电器保护配置接触时间最长，对设备的变化情况也更加了解。在具体运行维护中，让人们直接参与到维护中，能够提供中肯建议，对提高维护效率和质量有很大帮助。

五、结束语

综上所述，在继电保护的配置运行维护过程中必须执行定期和按需相互结合检查和维护方式，遇到故障及时处理，确保水力发电厂机组中继电保护的配置时刻处于安全状态，从而为发电厂电气设备及机组持续、安全、稳定的运行营造良好的环境。

参考文献：

[1]郝宇贤，刘富元，柳云祥，李红岩.电力系统继电保护的运行与维护[J].电子技术与软件工程，2016，18：250.

[2]黄伟.针对电力系统继电保护的运行维护研究[J].通讯世界，2015，03：149-150.