抽水蓄能電站繼電保護問題探究

董洋

摘?要：本文主要從正確計算變壓器兩側的短路電流、合理配置機變單元接線的主變壓器相間短路后備保護、對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器的主保護進行科學皮質這幾個方面進行了探討，有益于相關人員在設計繼電保護期間可以準確地進行配置與計算，繼而為增強主設備運作的可靠性提供應有的保障。

關鍵詞：抽水蓄能電站;主變壓器過電流保護;勵磁變壓器的主保護

針對抽水蓄能電站的繼電保護設計來說，其依然有一些不正確的做法常被使用，這樣久而久之下去就會對抽水蓄能電站的運作水平帶來不利影響。像不能計算變壓器兩側的短路電流、無法對機變單元接線的主變壓器相間短路后備保護進行科學配置、無法對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器的主保護進行合理配置等，本文對這些常見問題進行探討，供以借鑒。

1 正確計算變壓器兩側的短路電流

很多人都習慣將兩相短路電流當做最小短路電流，其數值往往是三相短路電流的0.866倍，因此把三相短路電流乘以或0.866就叫做兩相短路電流。倘若保護所在實際位置和短路點之間不存在變壓器，那么以上計算兩相短路電流的方法是無需質疑的。然而，倘若保護所在實際位置和短路點之間存在變壓器，同時變壓器的接線組別是Dy類亦或是d類的話，那么以上計算兩相短路電流的方法就很容易產生誤差。

從下圖可以看到，yn側的兩相短路電流和yn側故障相（B相和C相）對應的D側兩相繞組的相電流為：

接線組別為Dyn的變壓器在yn側發生兩相短路時兩側的短路電流圖

IBA=IBC=32×33=12=0.5（A）

所以，D側的三相線電流分別是：

IA=0.5（A）

IB=1.0（A）

IC=0.5（A）

針對這一組值來說，其主要表示以下電流值：一是n側發生兩相短路時的D側電流;二是yn側發生三相短路時的D側電流之比。顯而易見的是，這組比值之中并沒有看到0.866。上述研究對y類的接線組別的變壓器一樣可行。

2 合理配置機變單元接線的主變壓器相間短路后備保護

針對抽水蓄能電站來說，其出現GCB斷開，主變壓器倒送廠用電的情況非常常見。顯然這個時候無論是針對發電機的復壓帶記憶過電流保護來說，還是就變壓器低壓側的方向通過電流保護而言，都無法達到后備保護的效果。基于這種狀況之下，以下兩種情況均實現了后備保護的效果：一是電流取自變壓器高壓側的復壓過電流保護;二是電壓取自低壓側的復壓過電流保護。但話又說回來，這一保護在GCB合上以及機組正常工作期間，倘若一直不退出運行，那么就一定要擁有指向變壓器的方向性。科學的做法就是相關人員在充分利用GCB輔助觸點的基礎上實現該保護的投退，這是因為當GCB處于斷開狀態以后才能促使該保護實現投入的效果。有這樣一種設想，倘若將主變壓器低壓側的方向過電流保護取消，只借助于以下兩種保護措施：一種是發電機的復壓過電流保護;另一種是主變高壓側的復壓過電流保護，那么能否實現全部狀態之下的相間短路后備保護：當GCB處于合上狀態時，機組發電亦或是抽水運作期間，倘若發電機和母線、高壓側外部等設備甚至線路始末均出現相間短路問題時，那么這個時候復壓過電流保護都會及時啟動，當做相應的后備保護跳開GCB并停機。假如相間短路出現在發電機和母線，那么這個時候馬上切除短路，就可以確保余下設備順利運作。倘若相間短路出現在變壓器本體亦或是高壓側外部，這時跳開GCB后短路點沒有將其切除的話，那么這時GCB會促使相關復壓過電流保護自動投入，并在此基礎上當做相應的后備保護去跳開高壓側斷路器，繼而將故障消滅在萌芽之中。由此可見，有些時候并不需要主變壓器低壓側的方向過電流保護，將該保護裝置去掉的話，并不會對保護的整體性能帶來影響，反而在進行詳細計算時可以大大降低動作時間。

3 對高壓廠用變壓器和勵磁變壓器的主保護進行科學配置

從抽水蓄能站的角度出發來講，高壓廠中所使用的變壓器以及勵磁變壓器的總容量均小于6.3MVA，因此這些設備盡可能以電流速斷為主，顯然這對于三相繞組一起使用相同規格的變壓器是合乎情理的。然而對于大型機組的出線來說，其主要以離相封閉母線為主。就高壓廠使用的變壓器以及勵磁變壓器而言，基本上都以干式單項變壓器為主，且高壓側經分支封閉母線是從主母線直接引過來的。結合相關實踐可以發現，盡管就大型電力變壓器而言，出現短路的次數也比匝間短路的次數少很多，并且干式單相變壓器繞組以及高壓側引出線相間短路發生的次數更是屈指可數。經過詳細比較可以看到，匝間短路在高壓廠用變壓器以及勵磁變壓器當中發生故障的次數非常頻繁。倘若出現匝間短路時，那么短路繞組的電流會逐漸呈現出大幅度上升的趨勢，然而這時高壓側電流并沒有產生太大的波動。站在電流速斷保護的立場來講，其實質上是將高壓側產生的最大電流當作參考依據的，當發生匝間短路時的高壓側電流是無法滿足相關要求的。針對以上這些現象，筆者建議盡可能將差動保護當作相應的變壓器繞組以及主保護。結合相關調查可以得知，差動保護對于所有匝間短路來說有著較強的靈敏性，且并不和《水力發電廠繼電保護設計規范》中的相關規定背道而馳，具有一定的可行性。

4 結語

綜上所述，就抽水蓄能電站的繼電保護設計而言，有很多使用頻率較高的方法經不起仔細揣摩。這就要求相關人員找到這些方法的問題所在，采取更為科學的配置方案以及計算手段，只有這樣才能使得繼電保護發揮出應有的價值。

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