水電廠發電機、變壓器保護特點及配置方法研究

趙岳

（大唐巖灘水力發電有限責任公司廣西南寧 530000）

水電廠發電機、變壓器保護特點及配置方法研究

趙岳

（大唐巖灘水力發電有限責任公司廣西南寧 530000）

水電站是一個國家和地區電力供應的場所，隨著經濟快速發展，人們對電力的需求也在逐步上升，而水電廠發電機、變壓器安全問題是影響電力供應發展的重要因素。本文就以某地區水電廠發電機、變壓器保護及整改措施展開相關論述。

水電廠發電機；變壓器保護；配置

前言

隨著經濟快速發展，從生產到生活，電力對國民經濟的提升有重要影響。水電廠發電機、變壓器的保護及配置對整個電力行業的電力系統穩定運行，不但可以保障整個電力傳輸過程的安全，也可以延長電力設備的使用周期，滿足我國日益增長的電力需求。因此，加強研究水電廠發電機、變壓器的保護及安裝配置對我國經濟的平穩運行和發展有著直接的意義。

1 水電廠分類與主接線保護的配置原則

水電廠是將水能轉化為電能的場所，因此根據地質狀況以及水文特征的不同，水電廠也有不同的分類標準，我國水電廠有兩種不同的分類標準：①按照水流的集中落差來分，可分為混合式水電廠、堤壩式水電廠以及引水式水電廠；②按照徑流調節的程度來分，可分為有調節水電廠和無調節水電廠。我國水電廠的優點是，可綜合利用水能資源、環境污染程度低、水能可調節和儲蓄、運行靈活、發電成本低廉；但也有建設投資周期長、成本高、建水庫需要占用大量居民用地、引發移民潮、會對生態平衡造成破壞等不足；水電廠受水文、地質情況等條件的限制，有枯水期和豐水期之分，因此水電發電不均衡，也不穩定。

根據水電廠的特點，分析主接線的可靠性時，要考慮變電廠與發電廠的電力負荷要求、設備運行的可靠性以及地理區位因素；尤其是對于大型的水電廠而言，電氣的主接線應該確保具有很高的可靠性和安全性，操作過程要求具有靈活性、操作的方便性以及擴建的便捷性，這樣可以保證斷路器、母線以及二次設備的檢修工作，也不會對整個電網的運行造成影響，通過簡單的操作就可以保持電路通暢，節省了很多繁瑣的步驟，不但便于操作人員運行掌握，更可減少技術失誤。在靈活性方面，要符合電力調度要求，方便機組投切、調配電源以及改裝變壓器和線路，以滿足不同運行模式的切換操作要求。根據具體擴建要求，在不影響連續供電的情況下以及滿足電力正常運行要求的前提下，應本著節約的原則，主接線應力求簡單清晰，節省斷路器、隔離開關等一次電氣設備；使控制和保護設備不過于復雜，節省二次設備與控制電纜；通過采取適當的節流措施，限制短路電流，選擇物美

價廉的電氣設備和輕型電器，一次設計、分期投資建設、投產。

2 水電廠發電機、變壓器保護特點

水電廠發電機的保護主要有三種形式：①縱差保護，這種保護方式的優勢在于便捷，縱差保護模式不僅具有很高的工作效率，而且使檢測過程更加高效、靈活。②橫差保護方式，主要起到保護匝間段異常的作用，操作簡單、靈活應用，對發電機的維護提出了很高的要求，一旦不符合國家相關生產標準，就會導致保護措施出現延時。③失磁保護，主要是針對發電機的失磁現象采取的保護，如果操作不當，就會引發十分嚴重的后果。

變壓器的保護相對與發電機保護而言，同樣不能忽視。變壓器保護主要包括變壓器的主保護和變壓器的后備保護兩種。隨著科研不斷深入，人們逐漸意識到變壓器保護的重要性，對于變壓器的后備保護，由于選擇的具體變壓型號不同，就會有不同的保護操作方式，但具體主要有相間短路的保護和接地短路的保護兩種方式。

2.1 硬件工藝優良，未出現硬件損壞造成保護誤動的情況

發電機變壓器保護裝置應該配置高速數字信號處理器DSP 和32位高性能處理器，確保每個CPU的負荷率應小于60%。除此之外，保護系統應該具有較好的人機交互界面，同時具備必要的參數監視功能，對于數字式繼電保護系統的運行，應該由所有輔助性功能單元和電源裝置組成，這些硬件設施都是標準化組件，全部的元器件都要經過嚴格的抗老化篩選，同時還應該合理利用每一個裝置保護模塊，能夠確保被保護設施的高效運轉。

2.2 保護的原理相對簡單、保護判據準確可靠

相對于硬件設施而言，保護系統軟件設施應該采用模塊化設計模式，以滿足多種不同的配置標準，同時也有利于組態的維護及運行。軟件設計應該考慮糾錯和防錯措施的實施，確保保護工作的靈活多樣與裝置設施的有效整合、維護以及觀測。在具體運行過程中硬件和軟件會受多種因素干擾，例如供電廠家過多、中間供電調配環節冗雜等原因，在變電站安裝調配時就會出現多種不同類型的故障，所以應該做好檢查防范措施，如表1所示。

表1

2.3 軟件人機界面非常友好

保護功能的軟件應該按照不同的保護原理和人機交互程序經過數據采集與數字濾波以及電氣參數的測算來實行型號的輸出從而達到多種保護功能。具體如圖1所示。

3 水電廠發電機、變壓器保護的配置方法

3.1 發電機保護的配置

為了規避水電站發電機的轉子接地常見故障，保護發電機的正常運行，在具體配置方面，應該配置完備的故障警報系統，當故障一旦、發生，機組人員就可以按照相關指令進行針對性的操作。

圖1

3.2 主變保護的配置

變壓器一旦發生故障，就會對整個線路造成短路現象，嚴重時甚至會將變壓器內的鐵芯燒毀，有時可能會引起變壓器著火，所以在對主變保護的具體配置上，應該結合變壓器電路短路故障具體情況以及低壓過流保護、連續過電流保護、變壓器過激磁保護等多個不同的方面制定一份完整的實施計劃，以此保障整個水電站的變壓器投入運行后穩定安全運行。

此外，還要安裝好避雷設備。避雷設備有助于保護變壓器和配電柜免受電雷襲擊，同時也可以保障整個電力系統的穩定運行，也能夠保證變壓器以及其它設備進行同步投切方式的良好轉換，但禁止在保險跌落之前進行避雷針的安裝。其次還要安裝好吸濕器。如果說避雷針能減少變壓器整個設備被雷電擊中的幾率，吸濕器則同樣能夠為變壓器的安全順利運行提供良好的保證，吸濕器的主要目的在于通過空氣的過濾將優質空氣傳輸運送至變壓器的儲油柜內部系統，為變壓器的順利運行奠定基礎。在安裝吸濕器時，需要保證吸濕器運行的穩定性和安全性，所以首先要將變壓器的密封墊進行拆除。對于接地設備的安裝可以有效保證整個配電系統的運行，也是配電系統安裝的重要技術之一。接地安裝工作主要包括配單柜的外殼和高壓側接地點、低壓側接地點等的位置連接。

4 結束語

綜上所述，當前電力設備已經無法滿足人們日益增長的電力需求，這就在很大程度上加大了我國電力部門對電力能源的資金和技術投入，不斷強化水電廠發電機、變壓器的保護及配置，一方面有助于電力系統的順利運行，將電力運行中的安全隱患控制到施工設計階段，另一方面，也可以有效嚴格把控好電網線路變配電安裝的質量。除此之外，通過不斷加強電力施工人員的專業技術能力培訓來使其能夠快速適應不斷變化的社會環境，從而確保我國電力施工技術有效提升。

[1]劉珊，桑振海，石爽，馬力.大型水電廠廠用電繼電保護系統設計研究[J].電網與清潔能源，2014，07：81～85.

[2]王喜志.水電站發電機及變壓器繼電保護的設計原則與配置方案[J].自動化應用，2014，11：69～71+100.

TV734

A

1673-0038（2015）47-0209-02

2015-10-25

趙岳（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事水電廠二次繼電保護方面的工作。