欒斌

【摘 ?要】我國市場經濟在穩(wěn)步、健康發(fā)展的同時，各個行業(yè)的用電需求逐步呈現出多元化特點，且用電量迅猛增加。新時期，發(fā)電廠的工作壓力逐步加大。發(fā)電機與變壓器是電廠安全與穩(wěn)定運營的重要設備支持。電廠發(fā)電機變壓器在長年累月的運行過程中，難免會出現一些性能故障。為提高電廠發(fā)電質量，并為民眾提供優(yōu)質的用電服務等，電廠逐步加大了發(fā)電機變壓器保護力度。論文從理論角度出發(fā)，分析了電廠發(fā)電機變壓器保護原理與繼電保護的重要性，并提出了幾點繼電保護方式，以供參考。

【Abstract】While China's market economy is developing steadily and healthily， the electricity demand of various industries is gradually becoming diversified， and the electricity consumption is increasing rapidly. In the new period， the working pressure of power plants gradually increases. Generator and transformer are the important equipment support for the safe and stable operation of the power plant. During the perennial operation of power plant generator transformer， some performance faults will inevitably occur. In order to improve the quality of power generation and provide quality electricity services for the public， the power plant has gradually increased the protection of generator transformers. From a theoretical point of view， this paper analyzes the protection principle of power plant generator transformer and the importance of relay protection， and proposes several relay protection methods， for reference.

【關鍵詞】電廠發(fā)電機;變壓器;保護原理;繼電保護

【Keywords】power plant generator; transformer; protection principle; relay protection

【中圖分類號】TM62;TM77 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2022）02-0175-03

1 引言

國家整體的用電需求量與日俱增的同時，電力行業(yè)也獲得了良好的發(fā)展空間。新時期，社會大眾對供電穩(wěn)定性與安全性等提出了更高的要求。為順應時代發(fā)展趨勢，滿足市場所需，電廠在積極引進先進的發(fā)電機變壓器的基礎上，逐步給予了發(fā)電機變壓器保護工作充分關注。繼電保護裝置是發(fā)電機變壓器的重要保護部件，其性能與質量直接影響到電力系統(tǒng)運行質量。為提高發(fā)電機變壓器保護成效，各電廠需結合電廠發(fā)電機實際運行情況，選擇出科學完善的繼電保護方式。

2 電廠發(fā)電機變壓器保護原理與保護內容

2.1 電廠繼電保護原理

電廠在運營過程中往往會出現多樣化的短路現象，如相間短路、匝間短路、兩點接地短路等不同形式。究其原因，多是發(fā)電機變壓器的定子出現了單相接地問題。短路問題發(fā)生后得不到及時有效的解決，會直接降低電廠供電安全性與穩(wěn)定性，影響到電廠正常運營，且?guī)в行阅芄收系淖儔浩?，其整體的運行安全隱患徒增，提高發(fā)電機變壓器折舊率，縮短了發(fā)電機變壓器使用壽命。

在繼電保護設置中，工作人員可以在定子接地繼電保護的核心位置合理布置高阻設置，以此借助變壓器，對暫時狀態(tài)下的過壓現象進行合理限制，并提高保護系統(tǒng)與機制的科學合理性。在電廠發(fā)電機變壓器實際運行過程中，若變壓器定子單向接地存在問題，可以及時啟動相應的保護系統(tǒng)與機制，防止變壓器受到進一步損害，有效規(guī)避電力事故的出現。

2.2 繼電保護的基本內容

首先，合理開展轉子接地保護與定子接地保護工作。在日常維管工作中，轉子接地保護與定子接地保護是變壓器繼電保護中較為常見的保護形式。定子接地保護配置工作開展過程中，多數發(fā)電機的定子繞組保護依托基波零序電壓實現。對于中性點附近的定子繞組來說，往往需要憑借三次諧波電壓方可達到良好的保護成效。為確保發(fā)電機的運行與保護配置的基本需求相符合，工作者需做好獨立出口分析與研判工作。若電廠勵磁回路中存在接地故障，且相關故障未在發(fā)電機中有所表現，兩點接地導致發(fā)電機存在問題。此時，工作者需借助轉子保護配置，有效研判故障位置，并合理計算故障位置的接地電阻，為后續(xù)工作者提供充分的維保依據。

其次，變壓器繼電保護。電廠中的變壓器多分為廠用變壓器與主變兩種類型。從主變壓器繼電保護配置來看，往往會涉及溫度升高、重瓦斯、低壓過流等問題。有些電廠還會設置差動速斷保護與間隙零序過流，以此提高變壓器的運轉安全性。在主變壓器與廠變壓器的繼電保護管理工作中，多數電廠會借助工控機作為單元的主管理機，以此達到優(yōu)化外部接地線路的目的，為后續(xù)維管工作順利進行提供良好條件。

最后，結合工作所需，將部分配置拆除。有些電廠會結合切實所需，將常用變電器繼電保護配置中高壓開關柜的保護配置拆除掉，有效節(jié)約了后續(xù)維管時間。抑或者，部分電廠在主變壓器保護屏附近，安裝上原有的保護片，實現單元管理機間地高效連接，有效節(jié)約發(fā)電成本，并為變壓器的多元化需求提供便捷條件，提高發(fā)電效率與質量。

變壓器保護配置內容具有繁雜性與專業(yè)性，工作人員需結合變壓器的規(guī)格等具體參數變化，制定出富有針對性的保護配置方案，從整體上提高發(fā)電廠變壓器保護配置質量與效率。

3 繼電保護的重要性與保護方式

動能與勢能相互轉化，繼而產生電能。在電廠建設前，建設者往往會將水流狀況、地形地貌等作為重要的考慮因素。對于水電廠而言，常見的發(fā)電設備為發(fā)電機與變壓器。通過有效連接兩個設備，推動發(fā)電工作順利進行。從發(fā)電機容量來看，容量范圍則多在20～100 MW。為實現多臺發(fā)電機的連接，在繼電保護工作中，工作者往往會采用擴大單元線的方法，抑或者運用并聯處理方法，有效解決斷路器與母線間的問題，提高繼電保護成效。

為推動繼電保護工作順利進行，工作人員需合理認知繼電保護的重要性，并選擇出適宜的保護方式。

3.1 發(fā)電機變壓器繼電保護的重要性

發(fā)電機變壓器機電保護工作是將電廠發(fā)電機變壓器等電力設備等作為重要的保護對象，防止發(fā)電機變壓器存在線路故障，以此推動變壓器正常運行，并提高運行質量。相關電力設備的正常運行，可以確保電廠電力系統(tǒng)生產質量與效率，并源源不斷輸出電力，提高電網供電的穩(wěn)定性與安全性。電廠發(fā)電機繼電保護配置具有安全性、可靠性、選擇性、快速性等諸多特點。繼電保護裝置可以結合電廠發(fā)電機的實際工作狀態(tài)以及發(fā)電機故障類型等，在最短時間內高效切斷與處理故障機組，有效保證其他線路或機組的正常運行。

電廠發(fā)電機機電保護裝置在及時切斷故障發(fā)電機后，可以對故障問題進行有效分析與處理，待問題解決后，修復后的故障發(fā)電機可繼續(xù)投身到電廠生產與運營工作中。因此，電廠發(fā)電機變壓器繼電保護工作不僅保證了各項電力設備的性能正常，使得各項電力設備能夠有效支撐發(fā)電工作，而且便于保護周圍線路與電力設備的安全性，實現電力系統(tǒng)的正常電力輸出，增加電廠經濟效益。

3.2 發(fā)電廠變壓器常見故障類型

在電廠運行過程中，發(fā)電機變壓器故障體現為轉子繞組故障與定組繞組故障。轉子繞組故障又可分為轉子繞組兩點接地、一點接地與繞組匝間短路等問題。固定電容超額時變壓器的三相超負荷狀況尤為突出。一旦出現不對稱短路現象，發(fā)電機出現過電流的概率大幅度增加。

通過分析發(fā)電廠繼電保護工作，我們發(fā)現：電廠常用的保護方式具有多樣性，主要有接地保護、異常運行保護與短路保護3種形式。后備保護裝置主保護裝置與異常運行保護裝置均在變壓器內，且跳閘線圈出口與直流電源以相互獨立形式存在，可各自發(fā)揮出應有的效能。在變壓器出現性能故障時，跳閘線圈與直流電源可以及時啟動保護操作，從整體上提高變壓器運行安全性與可靠性。

3.3 電廠發(fā)電機繼電保護方式

3.3.1 橫差保護

在電廠發(fā)電機繼電保護設置工作中，橫差保護方式能否發(fā)揮出最大效能，依托于兩個支路間的電流差情況。在兩個支路間電流差的作用下，從整體上提高對發(fā)電機定子繞組匝的有效保護。在運用橫差保護方式時，工作者可以在各相間安裝兩個電流互感器與一個繼電器設備，確保保護系統(tǒng)的獨立性，并高效保護運行中的發(fā)電機，提高發(fā)電機運行穩(wěn)定性與安全性。

3.3.2 縱差保護

此種保護方式多用于發(fā)電機內部短路保護工作中。依托此種保護配置，可以在無延時的情況下，對保護范圍內的短路問題執(zhí)行切斷處理，以此達到保護發(fā)電機的目的。從應用實踐來看，此種保護方式多應用到1 MW及以上容量的發(fā)電機保護工作中，其整體的適用性較強，且保護效果顯著。

3.3.3 逆功率保護

逆功率保護方式多應用到動作斷路器的跳閘保護工作中。在設計與應用環(huán)節(jié)，相關設備需高效采集三相電壓與二相電流信號，以此為保護功能的順利發(fā)揮提供充分的數據支持。例如，對于并網運行的汽輪發(fā)電機而言，在實際保護工作中，若發(fā)電機的主氣門處于關閉狀態(tài)，可將發(fā)電機作為同步電機進行使用。通過對有功功率的吸收，以此推動汽輪機高效轉動，并及時向系統(tǒng)發(fā)送無功功率信號。并網運行的汽輪發(fā)電機，往往會因主汽門處于關閉狀態(tài)，致使發(fā)電機機尾葉片與殘留蒸汽間在相互摩擦作用下出現鼓風損耗，且長期置身于過熱環(huán)境下，發(fā)電機會出現不同程度的損傷。依托逆功率保護方式，則可以針對汽輪機發(fā)電機運行中的損傷情況展開針對性的防護。

3.3.4 單相接地保護

單相接地保護主要劃分為定子接地保護與轉子接地保護兩種類型。在定子繞組接地保護方式下，在設計與應用環(huán)節(jié)，工作者可以憑借零序電路積極開展定子接地保護工作。抑或者，憑借零序電壓、三次諧波電壓等不同形式實現定子接地保護目的。在設計與應用轉子接地保護方式時，工作者可以憑借乒乓室開關切換原理，并在兩個不同接地回路方程基礎上開展求解計算，有效確定轉子接地電阻的阻值以及接力位置，從整體上提高轉子接地保護成效。

3.4 電廠變壓器繼電保護方式

工作者在選擇電廠變壓器繼電保護設計與方式時，需要將變壓器與主變壓器的繼電保護設計現狀充分考慮進去。在設計與應用繼電保護方式時，常見的保護方式被細化為差動保護、重瓦斯保護、零序保護等不同方式。在繼電保護方式設計應用期間，工作者需將差動保護與零序保護靈活地安裝到相關保護裝置中，以此提高主變壓器維管成效，確保主變壓器高效運行。

在對主變壓器與廠用變壓器開展繼電保護工作時，工作者需將工控機作為單元，發(fā)揮出日常維管工作的最大效能。在維管條件允許的情況下，工作者可以有效完善變壓器外部接線流程。抑或者，在設計與應用變壓器繼電保護配置時，為實現對保護設置的高效管控，工作者可以將原有的保護屏安裝到主變壓器的保護屏周邊。通過與單元管理的各個方面展開協(xié)調與配合，確保相關操作滿足變壓器的實際運行與保護需求。此外，工作者應有效把控變壓器繼電保護成本，最大程度上增加發(fā)電廠經濟效益。

4 電廠發(fā)電機變壓器繼電保護的發(fā)展趨勢

隨著我國電力資源需求量的與日俱增，發(fā)電廠也獲得了良好的發(fā)展空間。與此同時，發(fā)電廠面臨著較大的發(fā)電壓力。為增加企業(yè)經濟效益，確保發(fā)電過程的安全性與穩(wěn)定性，發(fā)電廠逐步給予了發(fā)電機變壓器保護工作充分關注。從未來發(fā)展趨勢來看，繼電保護的微機化、網絡信息化、智能化水平將會大幅度提升，這不僅有效順應了信息化時代發(fā)展趨勢，也將大幅度提升繼電保護成效。以下內容對具體發(fā)展趨勢展開了相應分析。

4.1 微機化

計算機技術的快速發(fā)展，為微機系統(tǒng)硬件性能優(yōu)化與提升奠定了堅實基礎。從外形來看，繼電設備各個配件的體積與重量均有所減少，芯片的功能則日趨增多。尤其，CPU在變壓器繼電保護裝置中的作用將會逐步凸顯，并成為繼電保護配置的核心構件。在使用空間日趨優(yōu)化的大背景下，借助信息處理技術，便于高效開展信息處理工作，大幅度提高繼電保護成效，維護發(fā)電廠正常的生產秩序。在配置繼電保護裝置時，工作者需加大后期維管力度，確保電廠設備性能良好與使用安全性。

4.2 網絡信息化

信息化時代背景下，各行各業(yè)逐步加大了信息化建設力度。將信息化技術與各項生產活動、管理活動等相融合，大幅度提高了生產管理成效。通過將現代網絡信息技術與機電保護工作相融合，從整體上提高了用電安全性與穩(wěn)定性。此外，依托網絡信息技術，可以大幅度提高電廠運行穩(wěn)定性，進而為各個行業(yè)提供充分的電力資源，推動各個行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。依托網絡信息技術，可以及時篩查出變壓器故障位置，并分析出故障引發(fā)原因。此外，在數據采集過程中，憑借網絡信息技術可以大幅度提高信息采集精準性，并實時動態(tài)化監(jiān)管與掌握變壓器工作情況。結合所收集到的數據信息，組建完善的數據管理體系，從整體上提高電廠資源的配置效率。

4.3 智能化

智能化時代背景下，電廠發(fā)電機變壓器繼電保護智能化與自動化水平將會得到不同程度的提升。憑借非線性映射工作原理，快速精準找出繼電保護配置故障位置，并制定出完善的整改方案。此外，借助專家系統(tǒng)，建立起相應的數據庫，在出現故障時，可以及時開展檢測工作?？傊?，智能化水平的提升，將會再次提升發(fā)電機變壓器繼電保護工作質量與效率。

4.4 多功能一體化

隨著發(fā)電機變壓器繼電保護配置微機化、網絡信息化、智能化水平的大幅度提升，可以為繼電保護多功能一體化發(fā)展奠定堅實基礎。通過將多功能于一體的計算機管理系統(tǒng)高效地應用到電廠發(fā)電機變壓器繼電保護工作中，大幅度提高了繼電保護質量與效率。在實際使用過程中，該系統(tǒng)可以動態(tài)化監(jiān)測與研判電廠發(fā)電機與變壓器的實際運行情況，并結合運行技術以及相關故障信息等展開維管處理，及時將故障消除，確保發(fā)電機變壓器正常運行。

5 結語

總之，新時期，發(fā)電廠面臨著較大的轉型發(fā)展壓力。為增加企業(yè)經濟效益，有效管控電廠運行成本，推動發(fā)電工作持續(xù)性開展，發(fā)電廠逐步給予了發(fā)電機變壓器維管工作充分關注。在工作實踐中，繼電保護方式具有多樣性。為滿足新時期的繼電保護工作所需，工作人員需不斷提高自身的綜合素養(yǎng)，有效掌握電廠發(fā)電機變壓器保護原理，并結合發(fā)電廠現實運行情況等，選擇出適宜的繼電保護方式。通過加大機電保護力度，可以及時發(fā)現發(fā)電機變壓器運行中存在的性能故障，找出故障位置，結合故障原因，制定出富有針對性的繼電保護方案。以上內容分別對發(fā)電機繼電保護方式與變壓器繼電保護方式展開了分析，希望相關工作者可以從中得到一定的啟發(fā)或者幫助。

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