肖湘婷

（廣西西江開發(fā)投資集團有限公司百色分公司 廣西百色 533000）

應(yīng)用于水力發(fā)電機組的繼電保護探討

肖湘婷

（廣西西江開發(fā)投資集團有限公司百色分公司 廣西百色 533000）

水力發(fā)電機組的應(yīng)用隨著人們用電需求的不斷上升，為確保該設(shè)備的有效運行，我們通常會將繼電保護技術(shù)應(yīng)用其中，本文主要分析繼電保護的技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展，探討水力發(fā)電機組中繼電保護技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時研究水力發(fā)電機組繼電保護技術(shù)發(fā)展趨勢，以期促進我國水力發(fā)電廠發(fā)展與進步。

水力發(fā)電機組；繼電保護；相關(guān)探討

自從改革開放以來，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展迅速，在這一形勢下，國內(nèi)水力發(fā)電廠也迅速發(fā)展。在水力發(fā)電機組中，繼電保護的技術(shù)有著重要作用，因此，水力發(fā)電廠應(yīng)該科學(xué)、合理地應(yīng)用繼電保護的技術(shù)，這樣可以有效提高水力發(fā)電機組運行安全性與穩(wěn)定性，提高電力系統(tǒng)經(jīng)營效益。

1 繼電保護技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展

1.1 繼電保護的技術(shù)內(nèi)涵

繼電的保護技術(shù)主要指電力系統(tǒng)在發(fā)生故障與出現(xiàn)異常時，應(yīng)用電氣自動化的裝置將系統(tǒng)故障的部分切除，或是及時將故障信號發(fā)出，降低故障損失與范圍，有效保證系統(tǒng)運行安全性。而且繼電保護的技術(shù)主要特點是可靠性比較高、選擇性比較強、運行的速度比較快以及靈敏度比較高，該技術(shù)可以及時查出電力系統(tǒng)故障，能夠保證電力系統(tǒng)的運行安全性與可靠性，防止發(fā)生重大安全事故。

1.2 繼電保護技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)繼電保護的技術(shù)發(fā)展主要包含以下兩方面：①和西方發(fā)達國家比起來，國內(nèi)繼電保護的技術(shù)起步較晚，可是發(fā)展的速度比較快；②微型的機電技術(shù)發(fā)展迅速。在20世紀(jì)70年代國內(nèi)逐漸開始研究繼電保護的技術(shù)，初期主要研究晶體管這種繼電的保護器，而隨著晶體管不斷發(fā)展與應(yīng)用，逐漸研發(fā)出集成電路的保護裝置。近幾年開始推廣微機繼電的保護器，未來繼電保護的技術(shù)將向著網(wǎng)絡(luò)化與電子化方向發(fā)展。

2 水力發(fā)電機組異常故障原因及危害

2.1 水力發(fā)電機組異常故障原因

目前，水力發(fā)電機組振動異常故障原因主要有以下三種：①尾水管渦帶，主要是指水力發(fā)電機組尾水管零件受到局部沖擊，產(chǎn)生不穩(wěn)定流體，這種流體會影響到系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，通過產(chǎn)生螺旋形低壓脈沖，當(dāng)這個數(shù)值達到某一臨界值時，使得水力發(fā)電機組管道發(fā)生振動，如果這個數(shù)值頻率與水電廠振動頻率接近時，可能引發(fā)強烈振動，嚴(yán)重影響到水力發(fā)電機組的使用功能；②設(shè)備轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)空蝕的情況，主要是因為流通管的位置安裝不科學(xué)，當(dāng)水體進入系統(tǒng)時，可能會出現(xiàn)不平穩(wěn)的現(xiàn)象，造成零部件劇烈振動；③水力發(fā)電機組輪片容易受到水體撞擊，如果水體撞擊的頻率與水力發(fā)電機組頻率相近時，引發(fā)水力發(fā)電機組輪片發(fā)生振動故障。從這三個故障原因可知，引發(fā)水力發(fā)電機組異常振動，主要是在安裝過程中，沒有科學(xué)確定設(shè)備零件位置。同時，判斷不同的異常振動原因，可以根據(jù)振動頻率，不同的振動頻率反映出不同的異常原因。水輪發(fā)電機原理圖如圖1。

2.2 水力發(fā)電機組異常故障危害

圖1

水力發(fā)電機組在運轉(zhuǎn)過程中本身會發(fā)生一定的振動，只要這個振動頻率處于安全范圍內(nèi)，都不屬于故障情況，但是如果振動頻率過快或者不穩(wěn)定，則說明某個零部件出現(xiàn)了問題，會影響到整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況，其危害主要有以下三部分：從水力發(fā)電機組的使用年限的角度來說，如果零部件在振動過程中出現(xiàn)螺帽松動或其他部件斷裂的情況時，可能會增加維護難度，縮短其使用年限，加大水電廠的經(jīng)濟負擔(dān)；從電力生產(chǎn)程序的角度來說，水力發(fā)電機組振動異常故障可能會減緩整體生產(chǎn)速度，影響到水電廠的生產(chǎn)效率，最終造成水電廠的經(jīng)濟損失；從其他設(shè)備的角度來說，水力發(fā)電機組振動頻率會影響到其他設(shè)備，引發(fā)設(shè)備共振的情況，會使得設(shè)備間磨損嚴(yán)重，從而造成整個發(fā)電線路的癱瘓。

3 如何促進水力發(fā)電機組中繼電保護技術(shù)常規(guī)運行

3.1 減少水力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)過程碰撞次數(shù)

水力發(fā)電機組振動異常時，應(yīng)該先根據(jù)其運轉(zhuǎn)速度，準(zhǔn)確判斷振動頻率，如果振動頻率隨著運轉(zhuǎn)速度的升高而不斷增加，可以檢查系統(tǒng)發(fā)電機的零部件“轉(zhuǎn)子”，看其是否有不平穩(wěn)的現(xiàn)象，確定是發(fā)電機的問題后，可以增加轉(zhuǎn)子動平衡，降低系統(tǒng)的振動頻率；反之，則可以檢查水力發(fā)電機組的零部件軸線，檢查軸線是否和中心對稱，假如存在不對稱的情況，應(yīng)及時調(diào)整，消除水力發(fā)電機組異常振動。對于水力發(fā)電機組整體設(shè)備都異常振動的情況，則需要把設(shè)備全部拆開，如底環(huán)、轉(zhuǎn)輪等，并送到專業(yè)廠家進行相關(guān)維修工作，重新安裝時，可以適當(dāng)增加底環(huán)和系統(tǒng)頂蓋之間的距離，減少水力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)過程碰撞次數(shù)，預(yù)防振動故障。應(yīng)特別注意的是，在購進水力發(fā)電機組裝備時，必須選擇質(zhì)量好、信譽高、售后服務(wù)全面的廠家，即使水力發(fā)電機組出現(xiàn)部分振動故障，也能配到原裝零件，延長設(shè)備的使用期限，節(jié)約水電廠設(shè)備投入資金。

3.2 取消水力發(fā)電機組內(nèi)部紫銅墊

水力發(fā)電機組如果在帶有負荷工作的情況下出現(xiàn)振動故障，可以先考慮內(nèi)部零件問題，查看轉(zhuǎn)輪和螺釘?shù)炔考欠裾?，如果出現(xiàn)葉片脫落的情況，應(yīng)馬上停止水力發(fā)電機組，并進行維修，提高整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)安全性和穩(wěn)定性。如果水力發(fā)電機組振動頻率過高，可以對設(shè)備重新進行盤車，在零件“鏡板”和零件“推力瓦”之間安裝好絕緣板，在安裝過程中，可以采用鏟削等方式，移除水力發(fā)電機組內(nèi)部紫銅墊，預(yù)防振動異常故障。需要注意的是，在移除零部件時，應(yīng)確保其他部件的穩(wěn)定性和安全性，基于水電廠發(fā)電系統(tǒng)整體視角，嚴(yán)格調(diào)整其他設(shè)備的水平位置和角度，通過打磨等方式，預(yù)防其他設(shè)備發(fā)生振動故障。因地域氣候條件的不同、電力負荷方面都存在著比較大的差異，這使得繼電保護系統(tǒng)的性能需求有所不同，在平常的操作中，需要注意繼電保護系統(tǒng)的架構(gòu)、性能和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件是否相符，如果不符合應(yīng)該立即向上級說明情況，盡可能的讓繼電保護系統(tǒng)更適合當(dāng)?shù)貙嶋H條件。

3.3 對一次設(shè)備運行進行維護

微機和電子技術(shù)在水力發(fā)電機組中的有效應(yīng)用，可準(zhǔn)確地判定保障電壓的安全性與穩(wěn)定性。這是因為微機與系統(tǒng)的電子及時按照合閘的具體位置及電壓的波形圖，來全面管理與控制設(shè)備的電壓跳，這正是以往水力發(fā)電機組運行與維護技術(shù)所欠缺的地方。將繼電保護技術(shù)應(yīng)用水力發(fā)電機組中可以實行自我檢測，如果水力發(fā)電機組斷路器的設(shè)備在運行中發(fā)生異常，系統(tǒng)則會自行發(fā)出警報，同時還能提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便設(shè)備維護人員參考。除此之外，在智能水力發(fā)電機組的數(shù)字化一次設(shè)備當(dāng)中，電子互感器屬于一個非常關(guān)鍵的元件，主要包括：合并單元、采集單元以及傳輸數(shù)據(jù)化一次設(shè)備等，在普通設(shè)備的運行與維護中，和傳統(tǒng)電網(wǎng)間的差別較大，特別是在處理出現(xiàn)的誤差與分析誤差的過程中，兩者之間的處理方法有很大差異。對繼電保護系統(tǒng)運行維護時，技術(shù)人員應(yīng)該正確采取檢修的手段，尤其是二次回路等重點的設(shè)備系統(tǒng)，更需要用標(biāo)準(zhǔn)的操作方法來進行維護。要定期進行繼電保護裝置的維護工作，并對重點設(shè)備系統(tǒng)不定時選擇性的檢查。在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)問題，要及時向上級進行匯報，并立即采取措施進行維護，如果是緊急危險的情況，可以馬上終止設(shè)備或系統(tǒng)的運行，等到切除故障問題之后，便可以繼續(xù)使用。

3.4 重新組裝水力發(fā)電機組

在處理好設(shè)備故障后，應(yīng)該重新組裝水力發(fā)電機組：①熟讀其安裝說明書，嚴(yán)格按照水力發(fā)電機組組裝程序，確保各設(shè)備之間的距離，科學(xué)確定好機組安裝位置，減少設(shè)備間共振的情況；②選擇好技術(shù)人員，做好相關(guān)安裝工作和測試工作，安裝完成后，必須再一次進行確認(rèn)水力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)狀態(tài)，記錄好每個部分的振動頻率，為下次檢修工作提供相關(guān)參考數(shù)據(jù)?？傊?，水力發(fā)電廠對現(xiàn)階段的水力發(fā)電機組繼電保護的運行與維護技術(shù)應(yīng)多加重視，針對運行與維護中出現(xiàn)的故障，制定安全、高效的預(yù)防措施，不斷更新與維護運行設(shè)備，及時升級水力發(fā)電機組設(shè)備，提升維護技術(shù)水平，以便做好水力發(fā)電機組繼電保護系統(tǒng)的故障檢修工作，進而提升繼電保護的安全性與可靠性。

4 結(jié)束語

綜上所述，水力發(fā)電廠中存在的水力發(fā)電機組振動異常故障，不僅縮短了發(fā)電機組的使用壽命，也嚴(yán)重威脅到整個發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，對水電廠產(chǎn)生很大不良影響，據(jù)此，我們必須將繼電保護技術(shù)應(yīng)用其中，加大對水力發(fā)電機組振動的控制力度，增加巡查次數(shù)，實時監(jiān)測水力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)情況，及時解決出現(xiàn)的問題，并提早做好相關(guān)防護措施，在最大程度上維護水電廠效益，保障整個發(fā)電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，更好地滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。隨著繼電保護裝置技術(shù)快速發(fā)展，為了保證我國電力系統(tǒng)能安全穩(wěn)定的運行，需正確進行維護與檢測，加強電力系統(tǒng)的維護，完善繼電保護裝置，便能提高電力質(zhì)量與效率。

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1004-7344（2016）07-0097-02

2016-2-20

肖湘婷（1983-），女，助理工程師，本科，主要從事電氣設(shè)備維護工作。