欒斌

【摘 ?要】我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)在穩(wěn)步、健康發(fā)展的同時(shí)，各個(gè)行業(yè)的用電需求逐步呈現(xiàn)出多元化特點(diǎn)，且用電量迅猛增加。新時(shí)期，發(fā)電廠的工作壓力逐步加大。發(fā)電機(jī)與變壓器是電廠安全與穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的重要設(shè)備支持。電廠發(fā)電機(jī)變壓器在長(zhǎng)年累月的運(yùn)行過程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些性能故障。為提高電廠發(fā)電質(zhì)量，并為民眾提供優(yōu)質(zhì)的用電服務(wù)等，電廠逐步加大了發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)力度。論文從理論角度出發(fā)，分析了電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)原理與繼電保護(hù)的重要性，并提出了幾點(diǎn)繼電保護(hù)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(guān)鍵詞】電廠發(fā)電機(jī);變壓器;保護(hù)原理;繼電保護(hù)

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

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

1 引言

國(guó)家整體的用電需求量與日俱增的同時(shí)，電力行業(yè)也獲得了良好的發(fā)展空間。新時(shí)期，社會(huì)大眾對(duì)供電穩(wěn)定性與安全性等提出了更高的要求。為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，滿足市場(chǎng)所需，電廠在積極引進(jìn)先進(jìn)的發(fā)電機(jī)變壓器的基礎(chǔ)上，逐步給予了發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)工作充分關(guān)注。繼電保護(hù)裝置是發(fā)電機(jī)變壓器的重要保護(hù)部件，其性能與質(zhì)量直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。為提高發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)成效，各電廠需結(jié)合電廠發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，選擇出科學(xué)完善的繼電保護(hù)方式。

2 電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)原理與保護(hù)內(nèi)容

2.1 電廠繼電保護(hù)原理

電廠在運(yùn)營(yíng)過程中往往會(huì)出現(xiàn)多樣化的短路現(xiàn)象，如相間短路、匝間短路、兩點(diǎn)接地短路等不同形式。究其原因，多是發(fā)電機(jī)變壓器的定子出現(xiàn)了單相接地問題。短路問題發(fā)生后得不到及時(shí)有效的解決，會(huì)直接降低電廠供電安全性與穩(wěn)定性，影響到電廠正常運(yùn)營(yíng)，且?guī)в行阅芄收系淖儔浩鳎湔w的運(yùn)行安全隱患徒增，提高發(fā)電機(jī)變壓器折舊率，縮短了發(fā)電機(jī)變壓器使用壽命。

在繼電保護(hù)設(shè)置中，工作人員可以在定子接地繼電保護(hù)的核心位置合理布置高阻設(shè)置，以此借助變壓器，對(duì)暫時(shí)狀態(tài)下的過壓現(xiàn)象進(jìn)行合理限制，并提高保護(hù)系統(tǒng)與機(jī)制的科學(xué)合理性。在電廠發(fā)電機(jī)變壓器實(shí)際運(yùn)行過程中，若變壓器定子單向接地存在問題，可以及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)與機(jī)制，防止變壓器受到進(jìn)一步損害，有效規(guī)避電力事故的出現(xiàn)。

2.2 繼電保護(hù)的基本內(nèi)容

首先，合理開展轉(zhuǎn)子接地保護(hù)與定子接地保護(hù)工作。在日常維管工作中，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)與定子接地保護(hù)是變壓器繼電保護(hù)中較為常見的保護(hù)形式。定子接地保護(hù)配置工作開展過程中，多數(shù)發(fā)電機(jī)的定子繞組保護(hù)依托基波零序電壓實(shí)現(xiàn)。對(duì)于中性點(diǎn)附近的定子繞組來(lái)說(shuō)，往往需要憑借三次諧波電壓方可達(dá)到良好的保護(hù)成效。為確保發(fā)電機(jī)的運(yùn)行與保護(hù)配置的基本需求相符合，工作者需做好獨(dú)立出口分析與研判工作。若電廠勵(lì)磁回路中存在接地故障，且相關(guān)故障未在發(fā)電機(jī)中有所表現(xiàn)，兩點(diǎn)接地導(dǎo)致發(fā)電機(jī)存在問題。此時(shí)，工作者需借助轉(zhuǎn)子保護(hù)配置，有效研判故障位置，并合理計(jì)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(jù)。

其次，變壓器繼電保護(hù)。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(hù)配置來(lái)看，往往會(huì)涉及溫度升高、重瓦斯、低壓過流等問題。有些電廠還會(huì)設(shè)置差動(dòng)速斷保護(hù)與間隙零序過流，以此提高變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性。在主變壓器與廠變壓器的繼電保護(hù)管理工作中，多數(shù)電廠會(huì)借助工控機(jī)作為單元的主管理機(jī)，以此達(dá)到優(yōu)化外部接地線路的目的，為后續(xù)維管工作順利進(jìn)行提供良好條件。

最后，結(jié)合工作所需，將部分配置拆除。有些電廠會(huì)結(jié)合切實(shí)所需，將常用變電器繼電保護(hù)配置中高壓開關(guān)柜的保護(hù)配置拆除掉，有效節(jié)約了后續(xù)維管時(shí)間。抑或者，部分電廠在主變壓器保護(hù)屏附近，安裝上原有的保護(hù)片，實(shí)現(xiàn)單元管理機(jī)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(zhì)量。

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

3 繼電保護(hù)的重要性與保護(hù)方式

動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，繼而產(chǎn)生電能。在電廠建設(shè)前，建設(shè)者往往會(huì)將水流狀況、地形地貌等作為重要的考慮因素。對(duì)于水電廠而言，常見的發(fā)電設(shè)備為發(fā)電機(jī)與變壓器。通過有效連接兩個(gè)設(shè)備，推動(dòng)發(fā)電工作順利進(jìn)行。從發(fā)電機(jī)容量來(lái)看，容量范圍則多在20～100 MW。為實(shí)現(xiàn)多臺(tái)發(fā)電機(jī)的連接，在繼電保護(hù)工作中，工作者往往會(huì)采用擴(kuò)大單元線的方法，抑或者運(yùn)用并聯(lián)處理方法，有效解決斷路器與母線間的問題，提高繼電保護(hù)成效。

為推動(dòng)繼電保護(hù)工作順利進(jìn)行，工作人員需合理認(rèn)知繼電保護(hù)的重要性，并選擇出適宜的保護(hù)方式。

3.1 發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)的重要性

發(fā)電機(jī)變壓器機(jī)電保護(hù)工作是將電廠發(fā)電機(jī)變壓器等電力設(shè)備等作為重要的保護(hù)對(duì)象，防止發(fā)電機(jī)變壓器存在線路故障，以此推動(dòng)變壓器正常運(yùn)行，并提高運(yùn)行質(zhì)量。相關(guān)電力設(shè)備的正常運(yùn)行，可以確保電廠電力系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量與效率，并源源不斷輸出電力，提高電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性與安全性。電廠發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)配置具有安全性、可靠性、選擇性、快速性等諸多特點(diǎn)。繼電保護(hù)裝置可以結(jié)合電廠發(fā)電機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)以及發(fā)電機(jī)故障類型等，在最短時(shí)間內(nèi)高效切斷與處理故障機(jī)組，有效保證其他線路或機(jī)組的正常運(yùn)行。

電廠發(fā)電機(jī)機(jī)電保護(hù)裝置在及時(shí)切斷故障發(fā)電機(jī)后，可以對(duì)故障問題進(jìn)行有效分析與處理，待問題解決后，修復(fù)后的故障發(fā)電機(jī)可繼續(xù)投身到電廠生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)工作中。因此，電廠發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)工作不僅保證了各項(xiàng)電力設(shè)備的性能正常，使得各項(xiàng)電力設(shè)備能夠有效支撐發(fā)電工作，而且便于保護(hù)周圍線路與電力設(shè)備的安全性，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的正常電力輸出，增加電廠經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 發(fā)電廠變壓器常見故障類型

在電廠運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)變壓器故障體現(xiàn)為轉(zhuǎn)子繞組故障與定組繞組故障。轉(zhuǎn)子繞組故障又可分為轉(zhuǎn)子繞組兩點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地與繞組匝間短路等問題。固定電容超額時(shí)變壓器的三相超負(fù)荷狀況尤為突出。一旦出現(xiàn)不對(duì)稱短路現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過電流的概率大幅度增加。

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

3.3 電廠發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方式

3.3.1 橫差保護(hù)

在電廠發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)置工作中，橫差保護(hù)方式能否發(fā)揮出最大效能，依托于兩個(gè)支路間的電流差情況。在兩個(gè)支路間電流差的作用下，從整體上提高對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組匝的有效保護(hù)。在運(yùn)用橫差保護(hù)方式時(shí)，工作者可以在各相間安裝兩個(gè)電流互感器與一個(gè)繼電器設(shè)備，確保保護(hù)系統(tǒng)的獨(dú)立性，并高效保護(hù)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性。

3.3.2 縱差保護(hù)

此種保護(hù)方式多用于發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路保護(hù)工作中。依托此種保護(hù)配置，可以在無(wú)延時(shí)的情況下，對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的短路問題執(zhí)行切斷處理，以此達(dá)到保護(hù)發(fā)電機(jī)的目的。從應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，此種保護(hù)方式多應(yīng)用到1 MW及以上容量的發(fā)電機(jī)保護(hù)工作中，其整體的適用性較強(qiáng)，且保護(hù)效果顯著。

3.3.3 逆功率保護(hù)

逆功率保護(hù)方式多應(yīng)用到動(dòng)作斷路器的跳閘保護(hù)工作中。在設(shè)計(jì)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，相關(guān)設(shè)備需高效采集三相電壓與二相電流信號(hào)，以此為保護(hù)功能的順利發(fā)揮提供充分的數(shù)據(jù)支持。例如，對(duì)于并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)而言，在實(shí)際保護(hù)工作中，若發(fā)電機(jī)的主氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，可將發(fā)電機(jī)作為同步電機(jī)進(jìn)行使用。通過對(duì)有功功率的吸收，以此推動(dòng)汽輪機(jī)高效轉(zhuǎn)動(dòng)，并及時(shí)向系統(tǒng)發(fā)送無(wú)功功率信號(hào)。并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，往往會(huì)因主汽門處于關(guān)閉狀態(tài)，致使發(fā)電機(jī)機(jī)尾葉片與殘留蒸汽間在相互摩擦作用下出現(xiàn)鼓風(fēng)損耗，且長(zhǎng)期置身于過熱環(huán)境下，發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)不同程度的損傷。依托逆功率保護(hù)方式，則可以針對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的損傷情況展開針對(duì)性的防護(hù)。

3.3.4 單相接地保護(hù)

單相接地保護(hù)主要?jiǎng)澐譃槎ㄗ咏拥乇Ｗo(hù)與轉(zhuǎn)子接地保護(hù)兩種類型。在定子繞組接地保護(hù)方式下，在設(shè)計(jì)與應(yīng)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(hù)工作。抑或者，憑借零序電壓、三次諧波電壓等不同形式實(shí)現(xiàn)定子接地保護(hù)目的。在設(shè)計(jì)與應(yīng)用轉(zhuǎn)子接地保護(hù)方式時(shí)，工作者可以憑借乒乓室開關(guān)切換原理，并在兩個(gè)不同接地回路方程基礎(chǔ)上開展求解計(jì)算，有效確定轉(zhuǎn)子接地電阻的阻值以及接力位置，從整體上提高轉(zhuǎn)子接地保護(hù)成效。

3.4 電廠變壓器繼電保護(hù)方式

工作者在選擇電廠變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與方式時(shí)，需要將變壓器與主變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀充分考慮進(jìn)去。在設(shè)計(jì)與應(yīng)用繼電保護(hù)方式時(shí)，常見的保護(hù)方式被細(xì)化為差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、零序保護(hù)等不同方式。在繼電保護(hù)方式設(shè)計(jì)應(yīng)用期間，工作者需將差動(dòng)保護(hù)與零序保護(hù)靈活地安裝到相關(guān)保護(hù)裝置中，以此提高主變壓器維管成效，確保主變壓器高效運(yùn)行。

在對(duì)主變壓器與廠用變壓器開展繼電保護(hù)工作時(shí)，工作者需將工控機(jī)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(shè)計(jì)與應(yīng)用變壓器繼電保護(hù)配置時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)設(shè)置的高效管控，工作者可以將原有的保護(hù)屏安裝到主變壓器的保護(hù)屏周邊。通過與單元管理的各個(gè)方面展開協(xié)調(diào)與配合，確保相關(guān)操作滿足變壓器的實(shí)際運(yùn)行與保護(hù)需求。此外，工作者應(yīng)有效把控變壓器繼電保護(hù)成本，最大程度上增加發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益。

4 電廠發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)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(shí)，發(fā)電廠面臨著較大的發(fā)電壓力。為增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jī)變壓器保護(hù)工作充分關(guān)注。從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，繼電保護(hù)的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)信息化、智能化水平將會(huì)大幅度提升，這不僅有效順應(yīng)了信息化時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，也將大幅度提升繼電保護(hù)成效。以下內(nèi)容對(duì)具體發(fā)展趨勢(shì)展開了相應(yīng)分析。

4.1 微機(jī)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為微機(jī)系統(tǒng)硬件性能優(yōu)化與提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從外形來(lái)看，繼電設(shè)備各個(gè)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(hù)裝置中的作用將會(huì)逐步凸顯，并成為繼電保護(hù)配置的核心構(gòu)件。在使用空間日趨優(yōu)化的大背景下，借助信息處理技術(shù)，便于高效開展信息處理工作，大幅度提高繼電保護(hù)成效，維護(hù)發(fā)電廠正常的生產(chǎn)秩序。在配置繼電保護(hù)裝置時(shí)，工作者需加大后期維管力度，確保電廠設(shè)備性能良好與使用安全性。

4.2 網(wǎng)絡(luò)信息化

信息化時(shí)代背景下，各行各業(yè)逐步加大了信息化建設(shè)力度。將信息化技術(shù)與各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)、管理活動(dòng)等相融合，大幅度提高了生產(chǎn)管理成效。通過將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與機(jī)電保護(hù)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(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可以大幅度提高電廠運(yùn)行穩(wěn)定性，進(jìn)而為各個(gè)行業(yè)提供充分的電力資源，推動(dòng)各個(gè)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。依托網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，可以及時(shí)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(shù)據(jù)采集過程中，憑借網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)可以大幅度提高信息采集精準(zhǔn)性，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)管與掌握變壓器工作情況。結(jié)合所收集到的數(shù)據(jù)信息，組建完善的數(shù)據(jù)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(shí)代背景下，電廠發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)智能化與自動(dòng)化水平將會(huì)得到不同程度的提升。憑借非線性映射工作原理，快速精準(zhǔn)找出繼電保護(hù)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(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)開展檢測(cè)工作?？傊?，智能化水平的提升，將會(huì)再次提升發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)工作質(zhì)量與效率。

4.4 多功能一體化

隨著發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)配置微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)信息化、智能化水平的大幅度提升，可以為繼電保護(hù)多功能一體化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過將多功能于一體的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)高效地應(yīng)用到電廠發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)工作中，大幅度提高了繼電保護(hù)質(zhì)量與效率。在實(shí)際使用過程中，該系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)與研判電廠發(fā)電機(jī)與變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況，并結(jié)合運(yùn)行技術(shù)以及相關(guān)故障信息等展開維管處理，及時(shí)將故障消除，確保發(fā)電機(jī)變壓器正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，新時(shí)期，發(fā)電廠面臨著較大的轉(zhuǎn)型發(fā)展壓力。為增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，有效管控電廠運(yùn)行成本，推動(dòng)發(fā)電工作持續(xù)性開展，發(fā)電廠逐步給予了發(fā)電機(jī)變壓器維管工作充分關(guān)注。在工作實(shí)踐中，繼電保護(hù)方式具有多樣性。為滿足新時(shí)期的繼電保護(hù)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(jī)變壓器保護(hù)原理，并結(jié)合發(fā)電廠現(xiàn)實(shí)運(yùn)行情況等，選擇出適宜的繼電保護(hù)方式。通過加大機(jī)電保護(hù)力度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)變壓器運(yùn)行中存在的性能故障，找出故障位置，結(jié)合故障原因，制定出富有針對(duì)性的繼電保護(hù)方案。以上內(nèi)容分別對(duì)發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方式與變壓器繼電保護(hù)方式展開了分析，希望相關(guān)工作者可以從中得到一定的啟發(fā)或者幫助。

【參考文獻(xiàn)】

【1】吳俊杰.電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)原理及繼電保護(hù)方式研究[J].中阿科技文壇（中英文），2021（3）：55-57.

【2】王昭杰.電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)原理及繼電保護(hù)方式研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021（27）：103-105.

【3】張偉.電廠發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)原理及繼電保護(hù)方式探究[J].低碳世界，2021（12）：46-47.