發變組繼電保護分析及失磁保護

李鴻偉

摘? 要：電力系統的安全穩定運行對我國經濟發展具有直接影響，而繼電保護是電力系統安全穩定運行的有效保障。一旦電廠的繼電保護裝置出現問題可能會損壞設備，威脅電廠的安全穩定運行。在我國經濟發展的過程中，合理配置和計算電廠內發變組的繼電保護也就成為需要重要的內容。文章對電廠的發電機以及變壓器的繼電保護裝置進行分析，研究了發電機失磁保護。

關鍵詞：發變組? 繼電保護? 失磁保護

中圖分類號：TM77 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0063-02

發電廠中的發電機和變壓器定值等在計算的時候，如果出現計算不當等問題就會出現嚴重后果，也會造成電氣設備損壞，甚至造成電力系統瓦解。在電力系統快速發展的過程中，全國各地電網聯系也更加密切，大型發電機組對電力系統的作用也較為突出，對發變組繼電保護的要求明顯提高，需要具備更加科學有效的整定計算和保護配置，對保護裝置應用水平有效提升。同時發電機失磁屬于發生頻率較高且影響嚴重的故障問題，當發電機失磁的時候，感應電動勢會不斷減小，使得發電機與系統間的功角增大，兩者異步運行，發電機的安全穩定運行受到影響，進而影響電廠的正常運行。發變機組在電廠的運行中處于重要的位置，如果出現故障就會對整個的電力供應產生影響，因此，科學合理的配置保護系統是確保機組安全運行的基礎。

1? 發變組繼電保護配置探討

1.1 發電機繼電保護配置

發電機對系統的正常運行及電能質量有重要的作用，因此，要加強對發電機的保護。在對其保護的時候，多數要對1兆瓦以上容量機組的定子繞組及其引發的線相間短路故障問題加以解決，當發電機接地故障電流大于規定值時，要采取相應的接地保護。發電機和變壓器結構復雜，其出現故障的部位及類型等方面都存在著特殊性，這也就造成發電機繼電保護配置保護難度較高。因此，一臺發電機或變壓器都需要配置數目較多的主保護和后備保護裝置，使電力系統的運行更加安全有效。發電機定子繞組出現的過電壓情況，要采取相應的過電壓保護;配置轉子接地保護，應對發電機轉子繞組接地故障;配置失磁保護應對低勵失磁故障;對于300MW以上容量的發電機，要配置失步保護來防止其系統震蕩影響機組安全，配置頻率保護來防止發電機低頻或者過頻運行，配置啟停機保護來防止發電機低速運行的短路故障等。

1.2 變壓器繼電保護裝置

變壓器是電廠內的重要設備，變壓器的可靠運行對電廠的系統穩定運行以及供電可靠性具有重要的作用。為了確保變壓器的安全運行，需要根據變壓器的容量以及常見故障進行繼電保護，配備性能良好，符合工況要求的繼電保護裝置。常用的保護形式主要有：配置差動保護來應對變壓器大電流接地系統側繞組和引出線的短路故障;配置過電流保護或者阻抗保護來防止變壓器外部故障造成的其他部件的損壞;配置過負荷保護來防止變壓器過負荷運行;過激磁保護來防止變壓器過激磁運行等。對于變壓器內部的繞組溫度升高以及冷卻系統故障等要根據實際要求，配置報警保護或者是跳閘的保護。一般來講，變壓器內部以及引出線上短路性質故障保護為主保護，其他的保護為輔助保護。主保護動作沒有延時，一般情況下是通過全停來實現的，而輔助保護不同于主保護，輔助保護是根據具體的情況發出警報信號，或者是通過延時跳開一側或某側的斷路器實現的。

2? 發電機失磁保護研究

2.1 發電機的失磁危害

發電機的全部勵磁電流或者是部分勵磁電流消失的現象被稱為失磁，引起發電機失磁的原因主要有：勵磁機故障、轉子繞組故障以及誤操作、勵磁系統中部分元件損壞等等。發電機失磁屬于發生頻率較高且影響嚴重的故障問題，發電機失磁故障對電網的運行及發電機的正常運轉都有重要影響。一方面發電機機組需要在電網中吸收更多的感性無功功率，這也就容易使得系統電壓下降的情況更加突出，另外電力系統會造成電壓下降較多而出現瓦解的現象，另一方面，失磁的發電機容易對系統中相鄰機組的運行情況造成比較大的影響，從而使得相鄰機組和系統間及系統各部分間的同步性不足。失磁情況下發電機組異步運行能力受到一定程度上的限制。發電機轉子如果發生縱軸和橫軸方面不對稱的情況，也容易造成機組振蕩的情況，對機組安全運行造成威脅。此外，發電機失磁還會對發電機本身造成一定的影響，失磁的發電機在異步運行后，發電機的等效電抗降低，不斷地在系統吸收無功功率，產生的過電流導致發電機出現定子過熱現象。重負荷失磁后，導致電機的轉矩以及有功功率發生劇烈擺動，這時就會有超過額定值的電磁轉矩通過發電機軸、定子傳到機座上，導致發電機周期性的超速運行，損壞發電機壽命。因此對發電機，尤其是大容量發電機需要加強失磁保護，避免發電機發生失磁故障的情況，

2.2 發電機的失磁保護

傳統的失磁保護主判定依據主要有：第一，發電機轉子低電壓判定，主要的判別依據是等勵磁電壓以及變勵磁電壓等。第二，二相同時低電壓判定，主要判定依據包括機端低電壓以及主變高壓側低電壓。第三是發電機機端定子阻抗判定，主要有異步邊界阻抗圓特性以及靜穩邊界阻抗圓特性。第四，逆無功判定，主要是通過逆無功以及定子過電流來對失磁故障進行判定。除了以上的判定依據外，一般還采用輔助依據來進行發電機的失磁判定。在發電機運行過程中，發電機的機端與主變高壓側有可能會發生短路故障，或者是系統震蕩的情況下，采用失磁保護的主要判定依據可能會發生誤動的情況，因此，在實際的失磁保護判定中還經常使用輔助判定依據和主判定依據結合的方式來進行有效的判定。常用的輔助判定依據主要有勵磁電壓降低;無功功率的方向改變以及不出現負序分量等。

有的保護裝置會設置一些失磁保護，設置三段或者四段失磁保護，每段保護都選擇不同的判定組合。但不管是采用哪種的勵磁方式，AER都是其重要的組成部分，因為AER裝置具備低勵限制以及保護功能，發電機也有失磁保護，因而促進兩者之間的有效配合就可以在很大程度上減少不必要的停機操作，保證了發電機組的安全穩定運行。兩者有效的配合的順序是，AER先進行限制，限制之后AER在不能正常恢復工況的情況下，AER的延時就會動作，延時之后還不能恢復正常工況的情況下，繼電保護的失磁保護就會啟動，起到保護的作用。發電機在正常的進相范圍內運行時，運行能力受發電機定子繞組端的發熱以及發電機的靜穩極限限制，因此，新建的機組要通過實驗來確定發電機的進相范圍。AER低勵限制就是當發電機勵磁電流下降時，AER的低勵限制就會動作，恢復AER到正常工作狀態，限制勵磁電流的進一步下降，同時，減少發電機對于感性無功功率的吸收，保證發電機的正常運行，減少不必要的停機，保證電廠能夠穩定運行。

3? 結語

繼電保護在火電廠的實際運營中具有重要的作用，加強繼電保護是當前電廠工作人員的責任。在我國電力裝置容量逐漸增大的情況下，發電組的繼電保護也受到較大影響，發展過程中面臨著一定的挑戰，這也就需要有效加強發變組繼電保護的工作的開展，使發變組的硬件裝置水平得到顯著提升。結合項目經驗闡述發變組繼電保護的相關內容，且關注失磁保護的相關內容，概括得出發變組繼電保護的相關注意事項和配置的保護形式，同時分析發電機失磁保護的判定依據，從而得出保障機組及電網安全和穩定運行的相關模式。

參考文獻

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