淺談電氣設備繼電保護相關技術發展

李偉強

（廣東電網公司惠州供電局，廣東 惠州 516001）

隨著社會經濟的不斷發展，對于電力的需求也越來越大，電網的覆蓋范圍已經十分的廣泛，這也使得整個電力系統的復雜性大大增加。對于電力系統中的相關的原件進行的繼電保護已經不能夠完全的滿足整個電網穩定運行的需要。因此要從整個電網的整體高度出發，掌握每個故障原件被隔離之后對整個系統所造成的影響，從而有效的預防大規模的停電事件，保證電網的安全運行。

1 變壓器保護

1.1 變壓器差動保護

在變壓器需要保護的一側設置監測裝置，對電流以及電壓進行監控，但是由于監控范圍的限制，往往不能夠對臨近范圍發生的故障進行區分。因此需要考慮鄰近保護的狀態來設定相應的保護參數。為了增強系統的選擇性，往往通過采用較小的保護范圍以及較長的動作延時。但是這也在某種程度上導致故障變壓器無法及時的被隔離，從而加重危害的程度，因此需要能夠在故障發生的瞬間將故障設備進行隔離，從而減少相應的損害。為了能夠對保護范圍內外的故障同時進行準確的判斷，這就需要在被保護的變壓器的兩端都設置相應監控裝置，這也能夠對故障元件的電流相位進行掌握，從而很好的起到保護作用。

1.2 瓦斯保護

瓦斯繼電器在電力系統保護中的使用比較廣泛，油箱內的氣體主要通過安裝在油箱以及油枕的中間的瓦斯繼電器流行油枕。當前旋轉擋板式瓦斯繼電器已經逐漸的取代了傳統的浮筒式瓦斯繼電器，極大的改善了由于密封性差漏油而發生了誤動作，極大的提高了繼電保護的可靠性。

1.3 變壓器后備保護

過電流對于變壓器具有較大的危害，因此過電流保護常常被安裝在變壓器的電源側，從而在過流得時候能夠及時的斷開變壓器。在變壓器上安裝后備過電流保護裝置往往會造成接線的復雜程度大大上升，可以適當將相鄰的保護范圍縮小。為了應對三相短路，應該確保其有足夠的靈敏度。

1.4 自耦變壓器保護

與傳統的變壓器相比自耦變壓器具有成本低、體積小的優點，在實際的使用過程當中也十分的靈活，因此往往用于聯絡變壓器，具有使用經濟運行可靠的特點，因此使用比較廣泛。但是在實際的使用過程當中自耦變壓器也存在一些問題主要表現在以下幾個方面：

1.4.1 接地保護

自耦變壓器需要直接接地，在接地點方面也使用一個點。一般來說，系統短路的位置對于通過接地點的電流強度有很大的影響。

1.4.2 過負荷保護

變壓器的運行方式對于各側的負荷部分情況具有直接的影響，而負荷分布的情況又會對過負荷保護產生影響。當前變壓器中各側進行送電的時候，由于公共繞組容量會產生制約，因此往往不能夠充分發揮通過容量的作用。這樣就會產生這樣一種情況，公共繞組在自耦變壓器尚未達到最大電流的時候已經超出負荷。這就要求在對自耦變壓器進行過負荷保護的時候要根據實際的情況出發。

2 發電機保護

2.1 提高定子接地保護的動作靈敏度

很多因素都有可能導致變壓器過電壓，這就要求中性點在接地的過程當中應該經過配電變壓器。對于大型發電設備來說一般不會發生傳遞過電壓，這是因為高低壓線圈之間沒有存在較大的電容。

為了最大限度提高定子接地保護動作的靈敏程度，可以將數值較小的電阻安裝在變壓器上，從而最大限度的提升定子接地的靈敏度，能夠有效地防止過電壓對發電機造成的損害。

2.2 失磁保護

當前應用的發電機失磁保護的精度主要受失磁保護組件結構的影響，其中失磁保護常由阻抗元件、母線低電壓元件（機端低電壓）和閉鎖（啟動）元件組成。阻抗元件用于檢出失磁故障，阻抗元件可按靜穩邊界或異步邊界整定。阻抗元件用于檢出失磁故障，阻抗元件可按靜穩邊界或異步邊界整定。母線低電壓元件用于監視母線電壓保障系統安全。母線低電壓元件的動作電壓，按由穩定運行條件決定的臨界電壓整定。應取發電機斷路器（或發變組高壓側斷路器）連接母線的電壓，通常取0.8～0.85倍母線額定電壓。

3 發電機-變壓器組保護

3.1 保護原則

現代化的發電場一般具有巨大的規模，為了保證電流輸送過程中減少損失，往往都是采取高壓輸電的方式，大多都是采用發電機組和變壓器組同時工作的方式這樣發電機電壓側一般沒有直配負荷，只是將發出的電流利用變壓器進行升壓之后再進行輸送。大多使用縱差保護以及過流保護等。

3.2 保護特點

當發電機和變壓器之間有斷路器時，發電機和變壓器應分別裝設縱差保護；發電機與變壓器之間無斷路器并在以下情況時，一般裝設整組共用的縱差保護。

3.2.1 發電機容量在200兆瓦及以上時，因為大型發電機在系統中占有重要地位，一般阻抗較大，裝設單獨的保護可提高可靠性和靈敏度。

3.2.2 水輪發電機和繞組直接冷卻的汽輪發電機，當共用的差動保護整定值大于1.5倍發電機額定電流時，為了對發電機內部故障有較高的靈敏度，要加裝單獨的發電機差動保護。

3.2.3 對于阻抗較大的發電機，如果無法裝設橫聯差動保護，在發電機上可裝設靈敏度高的縱聯差動保護。

3.3 后備保護

發電機-變壓器組的后備保護，同時又作為相鄰元件故障的后備保護。對于發電機-雙繞組變壓器組，利用發電機側的過電流保護作為整組的后備保護，變壓器低壓側不另裝設過電流保護。如果發電機與變壓器之間有廠用分支線時，分支線上應裝設單獨的保護。此時，發電機的過電流保護應帶兩段時限，以較小的時限斷開變壓器高壓側斷路器，以便在外部短路時仍能保證廠用電的供電，以較大的時限斷開所有的斷路器和發電機的自動滅磁開關。

結論

隨著電力行業的不斷發展以及電網覆蓋范圍的不斷的增大，很多因素都有可能引發電力系統故障，給人們的日常生活以及經濟生產帶來重大的損失，這就要求確保電力系統運行的安全和穩定，減少大面積的停電事故。

繼電保護是隨著電力系統的發展而發展起來的，應著重考慮大型機組和大型變壓器的繼電保護，系統的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐等設備的承變能力，機、爐設備的設計制造也應充分考慮電力系統安全經濟運行的實際需要。為了巨型發電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護，還應研究、推廣故障預測技術，為系統整體的保護奠定基礎。

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