周贇

摘 要：發(fā)電廠的主設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、主變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它些對電廠的正常運(yùn)行和電能質(zhì)量有決定性的作用。但是，在這些設(shè)備運(yùn)行的過程中，它們很可能出現(xiàn)故障，而且檢修工作時(shí)間長、操作復(fù)雜，對電網(wǎng)的正常供電有很大的影響。因此，需要對其配置繼電保護(hù)，以便在發(fā)生故障時(shí)能夠迅速發(fā)出告警信號(hào)或者做出相應(yīng)的動(dòng)作。簡要研究了發(fā)電廠內(nèi)幾種重要一次設(shè)備的繼電保護(hù)配置，分析了設(shè)置的保護(hù)類型及其針對的故障，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；繼電保護(hù)裝置；告警信號(hào)；發(fā)電廠

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.145

發(fā)電廠繼電保護(hù)的配置直接關(guān)系著各個(gè)設(shè)備的正常、可靠運(yùn)行，它與電廠運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性息息相關(guān)。因此，相關(guān)單位必須配置功能完善的繼電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置能夠快速切除故障。例如，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即停運(yùn)，并滅磁。雖然發(fā)電機(jī)沒有出現(xiàn)嚴(yán)重故障，但是，一旦其出現(xiàn)了部分安全隱患，處于不正常運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置就會(huì)及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，以提醒工作人員及時(shí)處理。為了保證繼電保護(hù)方案的科學(xué)性，還應(yīng)考慮到發(fā)電廠自身的特點(diǎn)。本文主要研究了幾種發(fā)電廠內(nèi)重要一次設(shè)備的繼電保護(hù)，這對實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠繼電保護(hù)配置的優(yōu)化有重要的參考價(jià)值。

1 電廠發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)配置

1.1 發(fā)電機(jī)的故障類型

發(fā)電機(jī)故障主要包括以下幾類：①定子繞組相間短路。這種故障會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量和電應(yīng)力，會(huì)嚴(yán)重破壞繞組的絕緣，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)燒毀鐵芯和繞組。②定子繞組匝間短路。這種故障發(fā)生時(shí)間過長可能會(huì)引發(fā)接地故障或相間短路故障。③定子繞組單相接地短路故障。一般情況下，這種故障是繞組與鐵芯發(fā)生短路，接地處的短路電流產(chǎn)生的高溫會(huì)使得鐵芯部分熔化，修復(fù)起來非常困難。④勵(lì)磁回路故障。勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障不會(huì)造成直接的破壞，但是，如果不及時(shí)處理，發(fā)展成兩點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地，形成電流通路，將會(huì)破壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯。同時(shí)，如果不再滿足轉(zhuǎn)子磁通的對稱性，電動(dòng)機(jī)將會(huì)發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果。

發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)有以下幾種：①低勵(lì)磁或失磁。在這種狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)吸取不功功率，容易引起定子過電流，發(fā)電機(jī)失去同步狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致電壓下降。②定子過負(fù)荷。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電流過大時(shí)，溫度可能過高，從而加快絕緣老化的速度，縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命。③定子過電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷突然變小時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓會(huì)變大，可能就會(huì)將定子繞組的絕緣擊穿，引發(fā)事故。④發(fā)電機(jī)失步。這種狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩，導(dǎo)致定子繞組過熱，或受到機(jī)械損傷。⑤頻率降低。當(dāng)負(fù)荷過高或者發(fā)電機(jī)動(dòng)力突然消失，但發(fā)電機(jī)斷路器沒有跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)將從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，形成逆功率。

1.2 發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的配置

從發(fā)電機(jī)的故障類型來看，發(fā)電機(jī)需配置以下繼電保護(hù)：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、定子繞組匝間短路保護(hù)、定子繞組接地保護(hù)、勵(lì)磁回路接地保護(hù)和失磁保護(hù)。

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，一般采用比率制動(dòng)方式。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，第一時(shí)間停機(jī)，即斷開發(fā)電機(jī)的斷路器，并滅磁，同時(shí)，關(guān)閉原動(dòng)機(jī)。比率制動(dòng)差動(dòng)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作電流不是固定的，當(dāng)外部短路電流越大時(shí)，其動(dòng)作電流越大，以確保外部故障時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)而內(nèi)部故障時(shí)可靠動(dòng)作。過流保護(hù)反映的是發(fā)電機(jī)內(nèi)的電流故障，按照躲過發(fā)電機(jī)額定電流來整定。一般情況下，電流采用復(fù)合電壓進(jìn)行閉鎖。其中，低電壓按照躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行或者電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)出現(xiàn)的低電壓整定，負(fù)序電壓按照躲過相鄰線路末端發(fā)生故障時(shí)的負(fù)序電壓整定，動(dòng)作時(shí)間按照躲過相鄰元件后備保護(hù)最長一級(jí)時(shí)間來整定。定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作電流按照發(fā)電機(jī)允許長期運(yùn)行的負(fù)荷電流來整定，而反時(shí)限過電流保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)定子過熱。發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)反映發(fā)電機(jī)零序電壓的大小，可發(fā)信或者跳閘。發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)反映發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的大小，按照發(fā)電機(jī)允許最大過電壓和允許時(shí)間來整定。發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)使用無功和過電流判據(jù)，將失磁與短路、系統(tǒng)震蕩、TV斷線區(qū)分開來。當(dāng)出現(xiàn)逆無功和定子過電流時(shí)，判斷發(fā)電機(jī)失磁，保護(hù)自動(dòng)降低發(fā)電機(jī)有功功率。

2 電廠其他主設(shè)備的繼電保護(hù)配置

2.1 變壓器保護(hù)

變壓器的保護(hù)包括電流速斷保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、單相接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)零序電流保護(hù)等。變壓器的電流速斷保護(hù)是為了在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生單相或多相短路故障時(shí)迅速切除故障點(diǎn)。其整定值應(yīng)同時(shí)考慮外部發(fā)生故障時(shí)的最大短路電流和變壓器的勵(lì)磁涌流，保護(hù)動(dòng)作值取這兩個(gè)值的最大值。為了與其他保護(hù)配合，一般采用速斷保護(hù)。變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)主要針對變壓器繞組內(nèi)部以及引出線上發(fā)生的故障，動(dòng)作值按照躲過外部故障時(shí)最大不平衡電流整定，保護(hù)動(dòng)作時(shí)將變壓器各側(cè)斷路器跳開。過流保護(hù)、單相接地零序電流保護(hù)、中性點(diǎn)零序電流保護(hù)等屬于變壓器的后備保護(hù)，使得變壓器的保護(hù)更加完善、可靠。

2.2 電動(dòng)機(jī)保護(hù)

對于高壓電動(dòng)機(jī)或者大容量的低壓電動(dòng)機(jī)，要求采用較為完善的保護(hù)，一般配置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)、單相接地保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和欠電壓保護(hù)等。其中，堵轉(zhuǎn)保護(hù)屬于電動(dòng)機(jī)的特殊保護(hù)。電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，是指電動(dòng)機(jī)長時(shí)間沒有達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，流過電流變大。當(dāng)單獨(dú)傳情況嚴(yán)重時(shí)，很容易使得電動(dòng)機(jī)被燒壞，因此，設(shè)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)。堵轉(zhuǎn)保護(hù)需要躲過電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，因此，在整定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，需暫時(shí)退出堵轉(zhuǎn)保護(hù)。堵轉(zhuǎn)保護(hù)的動(dòng)作電流和延時(shí)整定是由電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性和耐受過電流決定的。一般情況下，可將堵轉(zhuǎn)電流整定為2.5～3倍的額定電流。

3 總結(jié)

發(fā)電廠內(nèi)設(shè)備種類比較多，保護(hù)配置復(fù)雜，對繼電保護(hù)配置的研究任重而道遠(yuǎn)，還有大量繁重的工作需要開展。本文簡要分析了發(fā)電廠內(nèi)主要設(shè)備配置的保護(hù)類型，希望為發(fā)電廠繼電保護(hù)更深入的研究提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡澤祥，劉桂喜，孔華東，等.發(fā)電廠繼電保護(hù)可視化整定計(jì)算與定值管理系統(tǒng)[J].繼電器，2000，28（6）：1-3.

[2]余偉權(quán)，黃震宇，蔡澤祥，等.發(fā)電廠繼電保護(hù)綜合分析管理系統(tǒng)的研究[J].繼電器，2006，34（23）：15-19.

[3]王玉忠，畢睿華，謝文濤，等.基于J2EE和Matlab的發(fā)電廠繼電保護(hù)綜合管理系統(tǒng)[J].繼電器，2007，35（18）：12-15，24.

[4]劉志超，丁建民，任錦興，等.基于以太網(wǎng)的分布式發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28（8）：84-87.

〔編輯：白潔〕