非大型發電機組在機電方面設置的保護及調試探討

鄭華偉

（國網四川資陽雁江供電有限責任公司，四川 資陽 641300）

一、非大型電機組的保護裝置

（一）微機保護的優勢

對于發電機組的繼電保護，實現了四次轉變：電磁式，晶體管式，集成電路式，微機式保護。現在微機保護得到了廣泛的應用。微機保護裝置較為快速、靈敏和高可靠性，通過優化算法和程序能夠完成許多功能。主要體現在：①微機保護程序具備自適應性，根據系統的運行狀態，自動的轉換特性曲線以適應運行工況的要求。②微機保護存儲器可以存儲多套參數設置數據，在現場改變繼電器的特性上具備靈活性，采用數學方程的方法，改善了保護性能，保護性比較穩定，通常不會隨使用時間發生轉變，保護動作準確性比較高。③微機保護都具備自檢的能力，一旦裝置出現故障，可以發出報警的信號，對保護裝置相應實行閉鎖，以保證保護裝置不會發生誤動。④可以和計算機監控發系統進行信息的交換，對于電廠以及電站的信息進行采集和遠程的控制。

（二）中小型發電機組的保護功能

1 中小型發電機組的故障分析

要想對發電機組進行機電保護配置，首先必須研究發電機常見故障，主要分為：①定子繞組相間的短路，指的是不同的相位之間發生短路。出現相間短路時，短路的電流比較大，繞組過熱，有可能會導致著火現象。②定子繞組單相接地。在單相接地的時候，故障的電流為幾安或者是幾十安，接地點會出現間歇性的弧光或過電壓。③定子繞組匝間短路，是同相位的分支之間發生短路。環流較大，故障處的溫度較高，絕緣可能被破壞，轉換成單相接地或者是相間短路。④轉子繞組一點接地或者是兩點接地，當發生一點接地的時候，勵磁回路還是可以正常的運轉，發電機可以持續的運行，如果不及時處理，會轉化成兩點接地。對于汽輪發電機，勵磁回路的兩點接地會形成軸系以及汽機的磁化現象。⑤發電機出現失磁現象，勵磁系統出現故障，轉子繞組出現問題，勵磁電流出現下降或者消失的情況。

2 中小型發電機組應當裝設的保護功能

（1）對于定子繞組相間短路的故障，超過1MW的發電機應當實行縱聯差動保護；低于1MW的發電機根據實際的情況，在和其他的機組或者是系統并列運行的過程中，在發電機的出口側需要裝設三相式的電流速斷保護，如果電流速斷保護靈敏度不符合要求，可以裝設縱聯差動保護。現在的小型發電機超過750kW，多數采用的是縱聯差動保護做短路主保護。

（2）對于直接和母線相連的發電機，定子繞組出現單相接地的故障，如果接地的電容電流超過或者是和允許值相等時，需要配置的接地保護是具備選擇性并且可以進行跳閘動作的接地保護；如果低于允許值，需要裝設對信號進行作用的接地保護。當發電機容量低于100MW，需要在保護區設置定子接地保護為超過90%；如果容量超過100MW，需要在保護區設置定子接地保護為100%。

（3）對于定子繞組匝間短路的故障，通常采用的措施是實行單元件的橫差保護，和傳統的縱差一起，組成雙重化的主保護。對于汽輪發電機，中性點側只能引出的端子數量為3個，可以裝設的保護是：①故障分量負序方向的保護；②縱向基波零序的過電壓式；③轉子二次諧波電流式。對于小型的水機電組，沒有必要思考定子繞組和轉子繞組的匝間短路保護，目前主要是借助裝在回路中的電流表或傳感器，由值班人員進行近方或遠方的監視運行。

（4）針對過電流的現象，可以采用的保護方式如下：①低于1MW的小發電機，，應用簡單的保護就可以；②發電機超過1MW，采用的過電流保護應是由帶低電壓啟動的方式；③低電壓過電流不夠靈敏，可采取復合電壓啟動的方式；針對自并勵發電機，應當附加記憶的功能，以保證發電機近端短路時過流保護具有足夠的靈敏度。

（5）針對發電機勵磁消失的問題，在不能進行失磁運行的的情況，應當由失磁保護斷開自動滅磁的開關，與此同時，把發電機斷路器斷開。如果發電機采用了半導體的勵磁方式，應當進行專用的失磁保護。

二、非大型發電機組的調試工作

在發電機中，勵磁裝置是最主要的輔機，它的性能與電能生產有直接的影響，因此，在非大型發電機組的調試工作中，勵磁裝置的調試占據比較重要的位置。

對于勵磁裝置不能按照正常的方式進行升壓的問題，首先應當確定勵磁裝置是否能夠輸出啟勵電壓。其次，檢查啟勵接觸器的工作情況；再次，檢查勵磁變壓器工作的回路；最后，對勵磁裝置整流情況進行檢查，檢查轉子和勵磁輸出電纜的方向，看是否正常。

在運行中，勵磁裝置會出現故障。可控硅觸發脈沖，影響到勵磁裝置的穩定工作。故障現象主要是勵磁在投入使用的過程中，在某個工作點，勵磁表計出現擺動的現象。對這種現象，需要對脈沖屏蔽線進行更換，使電纜屏蔽層能夠接地。當勵磁表記出現輕微的抖動時，屬于比較正常的現象，如果擺動的幅度比較大，就是故障。這種情況下，應當對脈沖控制電壓進行檢查，脈沖控制電壓是依賴于勵磁量側值，通過PID調節然后輸出。因此，必須檢查勵磁裝置的電源，然后檢查給定值。可以采用萬用表以及示波器對給定值進行檢查。

勵磁電壓與電流也可能會出現問題。當電壓正常，電流偏低的時候，會產生局部發熱的現象。故障通常是因為轉子回路的阻值增大導致的。高溫跡象的原因有以下幾個方面：①整流回路銅排各連接點接觸不良；②分流器端子接觸不良；③轉子與電纜之間的連接問題；④集電環以及碳刷在有效的接觸面積減小時，會使接觸電阻增大等。

結語

為了保證電力系統的有效運行，需要做好發電機組的保護工作。對于中小型的發電機組，做好機電設置的保護和調試工作是非常重要的。在發電機組保護設置方面，針對發電機組經常存在的問題進行分析，并采取相應的保護措施。此外，還應當加強勵磁裝置的調試工作，從而使電力系統處于穩定運行的狀態。

[1]劉玉福.改進中小型發電機傳統的繼電保護方式[J].電工技術，2009（04）.

[2]耿慶魯，韓海鵬.氯堿企業中小型發電機組的繼電保護[J].氯堿工業，2011（06）.