探討水電站發電機變壓器繼電保護

劉曉慶

摘?要：水電站發電機變壓器的穩定運行是水電站正常工作的基礎，變壓器的繼電保護設備在水電站運行中發揮著重要的作用。總的來說繼電保護設備不但是水電機組重要的保護電器，而是還會影響整個水電站的正常運行，當水電站出現故障不能正常運行時，繼電保護設備就會發出警報，從而提醒守職的工作人員;也可以將水電站運行的指令提前設定好，對容易出現故障的地方進行隔離。本文著重針對水電站發電機變壓器繼電保護進行分析闡述，僅供參考。

關鍵詞：水電站;發電機;變壓器;繼電保護

繼電保護設備的工作原理是一旦水電站在具體的運行過程中電力系統出現故障，而此時問題元件上的電流和電壓都會發生不同程度的變化，而繼電保護通常在元件上安裝變換器，變換器通過自身的監測功能，對出現故障的電流以及電壓的參數及時進行隔離，進而保證變壓器穩定安全運行。

一、變壓器繼電保護的裝置及設計原則

（一）變壓器經常遇到的故障分析

變壓器經常遇到的故障根據位置不同一般分為油箱內故障和油箱外故障兩種。油箱內故障主要是指當同向的繞組出現匝間短路的情況后，大電流系統側不同的電相接連出現短路的現象。油箱外故障是指變壓器器繞組的引出斷線以及引出絕緣套管出現的故障。除了油箱內故障和油箱外故障這兩種故障外，在實際的運行過程中，還會因為各種突發情況而出現系統故障的情況，因為某些因素而導致變壓器出現不同程度的負荷故障，當油箱內部的油位超過正常的水平時就會讓變壓器的溫度升高，從而導致整個變壓器系統運行癱瘓。

（二）水電站變壓器的保護措施

當水電站的變壓器出現短路的情況時，水電站的整個電力系統就會出現不同程度的電流短路。短路電流會讓變壓器的溫度不斷升高，當溫度升高到一定峰值后，變壓器內部的元件就會被瞬間燒斷，造成不可挽回的損失。更為嚴重的是如果故障發生的位置是油箱內部的話就會引起火災等事故。因此為了有效的保證變壓器的安全運行，將出現故障的事件降至最低，常常需要對變壓器進行切斷處理，也就是說當變壓器出現短路情況時，需要快速報警并及時的將整個變壓器運行系統切斷。

一般來說大型的水電站變壓器通常都是采用縱差保護的方式對電力系統的過激磁閉鎖元件、差動速斷元件等進行保護的，在具體的保護裝置中，通常都是依靠比率來進行制定差動元件。當變壓器正常運行或者發生外部故障的時候，流出電流和流入電流處于相同狀態，這種情況下縱差保護系統不會被觸發;但是如果變壓器的運行狀態不正常或者發生內部故障的時候，只有流入電流而沒有流出電流就會很容易的觸發縱差保護系統。對于縱差保護系統被觸發的情況在處理的過程中一定要將變壓器做切除處理，只有把變壓器切除，才能保證整個變壓器電力系統的安全。

二、水電站變壓器繼電保護的對策

（一）工作原理創新

新型的繼電保護設備屬于數字化的保護裝置，這種設備的優勢就在于可以通過接收數字信息對變壓器進行保護，可以滿足變壓器所需要的電量保護，同時可以根據實際應用情況進行創新配置，從而實現變壓器的全方位保護。相比傳統的水電站繼電保護設備來說，新型的繼電保護裝置有一個新的特性，那就是比率差動，這種新特性可以通過改變斜率比率制動曲線而完成不平衡電流曲線的模擬工作，還有一點值得贊揚的是新型繼電保護裝置可以通過工頻故障分量提高比率差動的靈敏度，繼電保護裝置不再受負電荷的影響，增強了變武器抗飽和的能力。具體的保護原理就是繼電保護裝置通過差電流以及制動電流的工頻變化對故障進行分析，然后通過浮動門檻和電流制動所形成的橫差進行保護。

（二）發電機定子和轉子的保護配置

在水電站發電機變壓器繼電保護工作中，必須要保證所用的保護裝置能夠滿足實際要求，定子接地保護裝置中主要是通過基本零序電壓對定子繞組進行保護，主要的保護方式是中性點繞組保護，主要的保護原理是利用零序電壓和三次諧波的運算進行分析，最后對定子的出口回路進行準確定位。只有不斷提高定子保護配置的適應能力才能更好的保證運行效率。轉子的接地故障問題通常是激勵電路存在接地故障，但是這些故障問題不會直接的被顯露出來，在后續的過程中，這些故障會對發電機的整體運行造成影響。最后直接限制水電站整體的發展。所以轉子的保護配置還會對故障情況做報警處理，為維修人員提供參考。

（三）水電站發電機變壓器的繼電保護配置

在水電站發電機變壓器的繼電保護配置過程中，常用的變壓器主要有變壓器和工廠變壓器兩種。其中工廠變壓器的繼電保護配置具有很大靈活性，靈活性就表現在繼電保護配置是安裝在干呀開關設備上的，這些繼電保護配置是可以隨時去除的，這在很大程度上有效的保護了變壓器設備，提高了變壓器的整體運行效率。所以在水電站發電機變壓器繼電保護工作中，要根據水電站的具體情況合理選擇繼電保護裝置，保證繼電器可以安全平穩運行，提高水電站的工作效率，創造更大的經濟效益。

（四）增加發電機出口斷路失靈的保護

傳統的水電站主線連線方式都是在發電機和變壓器中間加入出口斷路器，這種裝置可以最大程度上實現保護工作。工作原則具體來說就是當變壓器運行出現故障時，可以通過斷開發電機出口斷路將發電機和變壓器分離開來。所以在實際的運行工作中，一定要將發電機出口斷路失靈的保護工作重視起來，結合實際情況進行技術創新。

三、結語

變壓器的繼電保護工作是水電站正常運行的基礎工作，所以要將變壓器的繼電保護工作落到實處，不斷進行技術創新和裝置更新，確保水電站工作的順利開展。

參考文獻：

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