匡定學(xué)

摘要： 要想實(shí)現(xiàn)水電站的穩(wěn)定運(yùn)行，最重要的就是維持水電站中發(fā)電機(jī)變壓器的安全運(yùn)作，發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)對整個(gè)水電站的正常運(yùn)行起到非常關(guān)鍵的作用。但是在實(shí)際的發(fā)電機(jī)變壓器的運(yùn)行中還是存在很多的安全隱患，只有熟知水電站發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和容易發(fā)生的故障，才能更好地解決問題，有效提高水電站的工作效率。本文將對水電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的具體要求進(jìn)行詳細(xì)分析，并對水電站發(fā)動機(jī)保護(hù)裝置以及變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)作程序進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：水電站，發(fā)電機(jī)，變壓器，繼電保護(hù)

水電站發(fā)電機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候常常會受到各種因素的影響發(fā)生故障，只有對發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)充分認(rèn)識，了解其具體的保護(hù)措施和原理，才能更好地促進(jìn)水電站的安全運(yùn)行。下面將對水電站繼電保護(hù)的具體要求進(jìn)行分析，對線路繼電保護(hù)、變壓器保護(hù)進(jìn)行詳細(xì)分析，最后對

發(fā)動機(jī)保護(hù)裝置及變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入探討。

一、水電站繼電保護(hù)的要求

水電站發(fā)電機(jī)在進(jìn)行繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合相關(guān)的繼電保護(hù)安裝設(shè)計(jì)的規(guī)定和水電站的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，不但要滿足水電站的需要，還應(yīng)該符合相關(guān)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要求。目前我國水電站繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)為220千伏時(shí)，不能只設(shè)計(jì)一種保護(hù)措施，應(yīng)該進(jìn)行多重保護(hù)，不但要保護(hù)主線路的安全，還要對一些開關(guān)以及支線路進(jìn)行保護(hù)，在進(jìn)行繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)時(shí)候，應(yīng)該注重在配件發(fā)生損害時(shí)保護(hù)系統(tǒng)仍然能起到保護(hù)線路的作用，保證繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路故障并能發(fā)出警報(bào)，提高水電站整個(gè)運(yùn)行的安全性。

二、線路繼電保護(hù)以及變壓器保護(hù)的分析

以水電站220千伏線路的繼電保護(hù)系統(tǒng)為例，這個(gè)線路繼電保護(hù)系統(tǒng)包括對多種線路的保護(hù)，比如過電壓保護(hù)、接地距離保護(hù)以及短引線保護(hù)等，可以采用母差保護(hù)法來保護(hù)母線，采用死區(qū)保護(hù)法及自動重合閘保護(hù)開關(guān)裝置，無論是哪種保護(hù)方式一般都是雙光纖通道，即分為兩種保護(hù)方式，一種是專用的光纖通道，另一種是復(fù)用2兆的迂回光纖帶路，為了能夠?qū)嵤┻h(yuǎn)方信號的故障判別，就要對每條保護(hù)線路的遠(yuǎn)方安置跳閘裝置，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況安裝過電壓保護(hù)裝置，將線路繼電保護(hù)裝置的作用發(fā)揮最大化。還可以用母差保護(hù)法對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行主要保護(hù)，再加上開關(guān)的失靈保護(hù)能夠促進(jìn)開關(guān)發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)聯(lián)跳功能。水電站的主變壓器保護(hù)系統(tǒng)主要包括三種保護(hù)裝置，分別是壓力釋放保護(hù)、重瓦斯保護(hù)以及縱差保護(hù)，變壓器繼電保護(hù)裝置的保護(hù)方式是由輕瓦斯保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)共同完成。

三、水電站發(fā)動機(jī)保護(hù)裝置的分析

目前我國水電站發(fā)電機(jī)的故障原因有兩個(gè)，分別是定子繞組故障和轉(zhuǎn)子繞組故障，其中定子繞組故障還具體分為匝間故障，接地故障以及相間短路故障，轉(zhuǎn)子繞組故障分為轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障和轉(zhuǎn)子繞組接地故障。水電站發(fā)電機(jī)設(shè)備發(fā)生故障的原因有很多，可能會出現(xiàn)外部短路造成對稱過負(fù)荷或者外部出現(xiàn)不對稱短路造成發(fā)動機(jī)的負(fù)序過電流，還有可能出現(xiàn)甩負(fù)荷造成轉(zhuǎn)子繞組超負(fù)荷發(fā)生故障等等。如果是較大的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的功率進(jìn)行保護(hù)裝置的選擇，超過220千伏低于200兆瓦的變壓器可以采取異常運(yùn)行保護(hù)法，通過其中一個(gè)路線的直通電流觸動開古跳閘，在進(jìn)行保護(hù)裝置實(shí)施的過程中，如果遇到短路現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)加設(shè)短路保護(hù)設(shè)置，避免短路給發(fā)電機(jī)造成不必要的損失。

1.發(fā)生短路故障時(shí)采取的主保護(hù)措施

水電站的發(fā)電機(jī)在發(fā)生相間短路或是接地短路時(shí)，很容易造成大面積的短路電流，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)上的很多元件遭到破壞，嚴(yán)重影響整個(gè)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和運(yùn)行安全性。這時(shí)候需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，可以采用縱差保護(hù)法或是橫差保護(hù)法有效保護(hù)發(fā)電機(jī)的定子繞組正常進(jìn)行。

2.發(fā)生短路故障時(shí)采取的后備保護(hù)措施

除了對發(fā)電機(jī)進(jìn)行必要的主保護(hù)，后備保護(hù)也是非常必要的，后備保護(hù)法可以通過低壓保流法、定子繞組保護(hù)法、負(fù)序電流保護(hù)法等進(jìn)行有效保護(hù)。其中最常見的是釘子繞組過負(fù)荷保護(hù)法，利用定子繞組負(fù)荷裝置保護(hù)定子繞組，避免發(fā)電機(jī)長期運(yùn)作導(dǎo)致的發(fā)熱現(xiàn)象，從根本上減少發(fā)電機(jī)因過熱導(dǎo)致的短路現(xiàn)象，低壓保流法主要是針對發(fā)電機(jī)周邊的配件及設(shè)備的后備保護(hù)。

3.接地故障保護(hù)措施

發(fā)電機(jī)的接地故障會導(dǎo)致大量的電容影響電發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，還會引起接地弧光過電壓，連接的其他配件也會遭到破壞，利用轉(zhuǎn)子接地保護(hù)法和定子繞組接地法能夠有效防止接地故障的發(fā)生。

四、水電站變壓器繼電保護(hù)裝置的分析

1.水電站變壓器故障種類

水電站變壓器發(fā)生故障的種類有很多，按照位置進(jìn)行分類可以分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障，油箱外故障主要是由于變壓器繞組導(dǎo)致短路發(fā)生的故障或是引出絕緣套管發(fā)生故障，包含了低壓側(cè)接地故障或是大電流側(cè)接地故障等;油箱內(nèi)故障主要是指由于同向線路繞組導(dǎo)致的短路，大電流側(cè)會出現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)接地的短路。水電站變壓器故障除了以上兩種外，還很容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障，由于各種外界因素的影響導(dǎo)致系統(tǒng)中發(fā)生負(fù)荷現(xiàn)象，系統(tǒng)頻率降低，系統(tǒng)電壓急劇升高產(chǎn)生激磁，導(dǎo)致油箱的油位超過正常指標(biāo)，變壓器溫度升高最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

2.水電站變壓器保護(hù)裝置

水電站變壓器系統(tǒng)一旦出現(xiàn)短路故障，就會導(dǎo)致線路中產(chǎn)生超大電流，變壓器的溫度急劇上升，溫度過高導(dǎo)致變壓器的繞組相關(guān)設(shè)備被破壞，造成非常嚴(yán)重的損失;如果水電站變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)故障，很容易導(dǎo)致電流過大，燒壞電線，引發(fā)火災(zāi);水電站變壓器形成短路電流還可能轉(zhuǎn)化成為電動力，導(dǎo)致變壓器變形最終被損壞。所以應(yīng)該對變壓器相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和定期檢測，發(fā)現(xiàn)問題立即修整，避免安全事故的發(fā)生?？梢酝ㄟ^控制變壓器的頻率來監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀況，如果變壓器運(yùn)行發(fā)生異常立即切斷并迅速處理。大型的變壓器的保護(hù)方法最常見的是縱差保護(hù)法，包括很多的元件，有斷線信號元件以及分項(xiàng)差動元件等，為了保證整個(gè)變壓器內(nèi)部各個(gè)元件的靈敏度，在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)作出反應(yīng)，可以將所有元件換成比率制定的配件進(jìn)行安裝;如果變壓器外部發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)外的電流還是會正常運(yùn)行，這種情況下縱差保護(hù)法是不管用的，只有變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，才會導(dǎo)致有電流進(jìn)入而無電流流出，這種情況會即刻觸發(fā)縱差保護(hù)裝置，切除變壓器，保證水電站變壓器的安全。水電站變壓器保護(hù)裝置存在很多的形式，都能夠有效切斷變壓器，避免變壓器勵(lì)磁涌出。

結(jié)論

綜上所述，是本人對水電站發(fā)電機(jī)裝置的設(shè)計(jì)原則的分析，并對發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)設(shè)置進(jìn)行主要敘述，只有保證變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的有效性，才能更好地維持水電站發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，應(yīng)該根據(jù)水電站的實(shí)際情況設(shè)置多個(gè)變壓器后備保護(hù)裝置，保證繼電保護(hù)的有效實(shí)施，促進(jìn)水電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。希望本文對相關(guān)的水電站變壓器保護(hù)部門有所裨益，加強(qiáng)對繼電保護(hù)系統(tǒng)的認(rèn)識，找到合理的方式對發(fā)電機(jī)變壓器進(jìn)行有效的保護(hù)，促進(jìn)水電站變壓器的長期穩(wěn)定運(yùn)行，讓水電站的工作更加高效進(jìn)行。

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