趙岳

（大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司廣西南寧 530000）

水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)特點(diǎn)及配置方法研究

趙岳

（大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司廣西南寧 530000）

水電站是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)電力供應(yīng)的場(chǎng)所，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對(duì)電力的需求也在逐步上升，而水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器安全問題是影響電力供應(yīng)發(fā)展的重要因素。本文就以某地區(qū)水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)及整改措施展開相關(guān)論述。

水電廠發(fā)電機(jī)；變壓器保護(hù)；配置

前言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，從生產(chǎn)到生活，電力對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提升有重要影響。水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的保護(hù)及配置對(duì)整個(gè)電力行業(yè)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，不但可以保障整個(gè)電力傳輸過程的安全，也可以延長(zhǎng)電力設(shè)備的使用周期，滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的電力需求。因此，加強(qiáng)研究水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的保護(hù)及安裝配置對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行和發(fā)展有著直接的意義。

1 水電廠分類與主接線保護(hù)的配置原則

水電廠是將水能轉(zhuǎn)化為電能的場(chǎng)所，因此根據(jù)地質(zhì)狀況以及水文特征的不同，水電廠也有不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)水電廠有兩種不同的分類標(biāo)準(zhǔn)：①按照水流的集中落差來分，可分為混合式水電廠、堤壩式水電廠以及引水式水電廠；②按照徑流調(diào)節(jié)的程度來分，可分為有調(diào)節(jié)水電廠和無(wú)調(diào)節(jié)水電廠。我國(guó)水電廠的優(yōu)點(diǎn)是，可綜合利用水能資源、環(huán)境污染程度低、水能可調(diào)節(jié)和儲(chǔ)蓄、運(yùn)行靈活、發(fā)電成本低廉；但也有建設(shè)投資周期長(zhǎng)、成本高、建水庫(kù)需要占用大量居民用地、引發(fā)移民潮、會(huì)對(duì)生態(tài)平衡造成破壞等不足；水電廠受水文、地質(zhì)情況等條件的限制，有枯水期和豐水期之分，因此水電發(fā)電不均衡，也不穩(wěn)定。

根據(jù)水電廠的特點(diǎn)，分析主接線的可靠性時(shí)，要考慮變電廠與發(fā)電廠的電力負(fù)荷要求、設(shè)備運(yùn)行的可靠性以及地理區(qū)位因素；尤其是對(duì)于大型的水電廠而言，電氣的主接線應(yīng)該確保具有很高的可靠性和安全性，操作過程要求具有靈活性、操作的方便性以及擴(kuò)建的便捷性，這樣可以保證斷路器、母線以及二次設(shè)備的檢修工作，也不會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行造成影響，通過簡(jiǎn)單的操作就可以保持電路通暢，節(jié)省了很多繁瑣的步驟，不但便于操作人員運(yùn)行掌握，更可減少技術(shù)失誤。在靈活性方面，要符合電力調(diào)度要求，方便機(jī)組投切、調(diào)配電源以及改裝變壓器和線路，以滿足不同運(yùn)行模式的切換操作要求。根據(jù)具體擴(kuò)建要求，在不影響連續(xù)供電的情況下以及滿足電力正常運(yùn)行要求的前提下，應(yīng)本著節(jié)約的原則，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次電氣設(shè)備；使控制和保護(hù)設(shè)備不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備與控制電纜；通過采取適當(dāng)?shù)墓?jié)流措施，限制短路電流，選擇物美

價(jià)廉的電氣設(shè)備和輕型電器，一次設(shè)計(jì)、分期投資建設(shè)、投產(chǎn)。

2 水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)特點(diǎn)

水電廠發(fā)電機(jī)的保護(hù)主要有三種形式：①縱差保護(hù)，這種保護(hù)方式的優(yōu)勢(shì)在于便捷，縱差保護(hù)模式不僅具有很高的工作效率，而且使檢測(cè)過程更加高效、靈活。②橫差保護(hù)方式，主要起到保護(hù)匝間段異常的作用，操作簡(jiǎn)單、靈活應(yīng)用，對(duì)發(fā)電機(jī)的維護(hù)提出了很高的要求，一旦不符合國(guó)家相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)措施出現(xiàn)延時(shí)。③失磁保護(hù)，主要是針對(duì)發(fā)電機(jī)的失磁現(xiàn)象采取的保護(hù)，如果操作不當(dāng)，就會(huì)引發(fā)十分嚴(yán)重的后果。

變壓器的保護(hù)相對(duì)與發(fā)電機(jī)保護(hù)而言，同樣不能忽視。變壓器保護(hù)主要包括變壓器的主保護(hù)和變壓器的后備保護(hù)兩種。隨著科研不斷深入，人們逐漸意識(shí)到變壓器保護(hù)的重要性，對(duì)于變壓器的后備保護(hù)，由于選擇的具體變壓型號(hào)不同，就會(huì)有不同的保護(hù)操作方式，但具體主要有相間短路的保護(hù)和接地短路的保護(hù)兩種方式。

2.1 硬件工藝優(yōu)良，未出現(xiàn)硬件損壞造成保護(hù)誤動(dòng)的情況

發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)裝置應(yīng)該配置高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP 和32位高性能處理器，確保每個(gè)CPU的負(fù)荷率應(yīng)小于60%。除此之外，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該具有較好的人機(jī)交互界面，同時(shí)具備必要的參數(shù)監(jiān)視功能，對(duì)于數(shù)字式繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)該由所有輔助性功能單元和電源裝置組成，這些硬件設(shè)施都是標(biāo)準(zhǔn)化組件，全部的元器件都要經(jīng)過嚴(yán)格的抗老化篩選，同時(shí)還應(yīng)該合理利用每一個(gè)裝置保護(hù)模塊，能夠確保被保護(hù)設(shè)施的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 保護(hù)的原理相對(duì)簡(jiǎn)單、保護(hù)判據(jù)準(zhǔn)確可靠

相對(duì)于硬件設(shè)施而言，保護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)施應(yīng)該采用模塊化設(shè)計(jì)模式，以滿足多種不同的配置標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也有利于組態(tài)的維護(hù)及運(yùn)行。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮糾錯(cuò)和防錯(cuò)措施的實(shí)施，確保保護(hù)工作的靈活多樣與裝置設(shè)施的有效整合、維護(hù)以及觀測(cè)。在具體運(yùn)行過程中硬件和軟件會(huì)受多種因素干擾，例如供電廠家過多、中間供電調(diào)配環(huán)節(jié)冗雜等原因，在變電站安裝調(diào)配時(shí)就會(huì)出現(xiàn)多種不同類型的故障，所以應(yīng)該做好檢查防范措施，如表1所示。

表1

2.3 軟件人機(jī)界面非常友好

保護(hù)功能的軟件應(yīng)該按照不同的保護(hù)原理和人機(jī)交互程序經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與數(shù)字濾波以及電氣參數(shù)的測(cè)算來實(shí)行型號(hào)的輸出從而達(dá)到多種保護(hù)功能。具體如圖1所示。

3 水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)的配置方法

3.1 發(fā)電機(jī)保護(hù)的配置

為了規(guī)避水電站發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子接地常見故障，保護(hù)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，在具體配置方面，應(yīng)該配置完備的故障警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)故障一旦、發(fā)生，機(jī)組人員就可以按照相關(guān)指令進(jìn)行針對(duì)性的操作。

圖1

3.2 主變保護(hù)的配置

變壓器一旦發(fā)生故障，就會(huì)對(duì)整個(gè)線路造成短路現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)⒆儔浩鲀?nèi)的鐵芯燒毀，有時(shí)可能會(huì)引起變壓器著火，所以在對(duì)主變保護(hù)的具體配置上，應(yīng)該結(jié)合變壓器電路短路故障具體情況以及低壓過流保護(hù)、連續(xù)過電流保護(hù)、變壓器過激磁保護(hù)等多個(gè)不同的方面制定一份完整的實(shí)施計(jì)劃，以此保障整個(gè)水電站的變壓器投入運(yùn)行后穩(wěn)定安全運(yùn)行。

此外，還要安裝好避雷設(shè)備。避雷設(shè)備有助于保護(hù)變壓器和配電柜免受電雷襲擊，同時(shí)也可以保障整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，也能夠保證變壓器以及其它設(shè)備進(jìn)行同步投切方式的良好轉(zhuǎn)換，但禁止在保險(xiǎn)跌落之前進(jìn)行避雷針的安裝。其次還要安裝好吸濕器。如果說避雷針能減少變壓器整個(gè)設(shè)備被雷電擊中的幾率，吸濕器則同樣能夠?yàn)樽儔浩鞯陌踩樌\(yùn)行提供良好的保證，吸濕器的主要目的在于通過空氣的過濾將優(yōu)質(zhì)空氣傳輸運(yùn)送至變壓器的儲(chǔ)油柜內(nèi)部系統(tǒng)，為變壓器的順利運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。在安裝吸濕器時(shí)，需要保證吸濕器運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，所以首先要將變壓器的密封墊進(jìn)行拆除。對(duì)于接地設(shè)備的安裝可以有效保證整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行，也是配電系統(tǒng)安裝的重要技術(shù)之一。接地安裝工作主要包括配單柜的外殼和高壓側(cè)接地點(diǎn)、低壓側(cè)接地點(diǎn)等的位置連接。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前電力設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的電力需求，這就在很大程度上加大了我國(guó)電力部門對(duì)電力能源的資金和技術(shù)投入，不斷強(qiáng)化水電廠發(fā)電機(jī)、變壓器的保護(hù)及配置，一方面有助于電力系統(tǒng)的順利運(yùn)行，將電力運(yùn)行中的安全隱患控制到施工設(shè)計(jì)階段，另一方面，也可以有效嚴(yán)格把控好電網(wǎng)線路變配電安裝的質(zhì)量。除此之外，通過不斷加強(qiáng)電力施工人員的專業(yè)技術(shù)能力培訓(xùn)來使其能夠快速適應(yīng)不斷變化的社會(huì)環(huán)境，從而確保我國(guó)電力施工技術(shù)有效提升。

[1]劉珊，桑振海，石爽，馬力.大型水電廠廠用電繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014，07：81～85.

[2]王喜志.水電站發(fā)電機(jī)及變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原則與配置方案[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2014，11：69～71+100.

TV734

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1673-0038（2015）47-0209-02

2015-10-25

趙岳（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事水電廠二次繼電保護(hù)方面的工作。