初探變壓器繼電保護在水電站中的應用

周 輝

（中水集團 毛爾蓋水電有限公司，四川 黑水 623503）

0 引言

變壓器繼電保護在水電站中的運用十分廣泛，當然也十分重要。那么繼電保護裝置在水電站中是如何發揮其作用的呢？在水電站中沒有繼電保護裝置的保護是不可能的。繼電保護決定了水電站的各項工作程序能否安全有效的進行。變壓器繼電保護裝置分為很多個繼電器，在水電站的電力系統的哪個環節發生了故障，這時候繼電保護裝置就會馬上檢測到并且很快的發出相應的信號給工作人員，讓工作人員在第一時間內對發生故障的環節作出相應的處理和彌補，大大減少了不必要的更擴大化的損失。我們從整體分析，繼電保護它是屬于一種自動化設備，亦或者說是一種有效的措施，能夠起到對電力系統中的事故、故障進行控制或者隔離的作用。現在在我國大大小小的水電站中使用這種變壓器繼電保護設備是很常見的，下面將更為細致的從三個大方面對其進行探討，也提出更為有效的改進措施。希望對一些水電站有一定的啟示作用。

1 變壓器繼電保護的基本原理及工作任務

1.1 電氣量保護

首先提到的一個保護是電氣量的保護，如果水電站中的電力系統在運行的過程中出現了故障的話，一般而言，其內部的電流、電壓都會有一定的變化，比如說電壓變得低了、電流比之前增強了或者同時變強等等相應的變化。在這些變化發生的時候，設置在一端的變換器就會檢測到與正常運行下參數的不同來發現到這種變化，就這樣可以形成針對不同原理的保護裝置。

1.2 非電氣量保護

另外一種就是與之不同的非電氣量保護，前面提到的電氣量保護是對電壓、電流的變化，非電氣量保護則是對變壓器使用過程中在溫度或者壓力等方面的變化進行檢測。一旦水電站的電力系統發生故障，溫度也發生了一些變化的話，繼電保護裝置就相當于一個開環自動控制設備，能夠針對溫度發生變化時發出的信號進行有效控制。所有的控制環節包括：保護部分、控制部分、邏輯部分和執行部分。我們可以在被保護的環節輸入相關信號，再與測量的部分進行一些比較，那么該電力系統是否處于正常工作的狀態，就可以很明了了，還有一個部分叫做“邏輯部分”，在這一部分就是要求我們根據輸出的性質或者順序什么的進行科學的推理和分析，最后判斷出設備發出的動作是不是合乎之前推理的邏輯的，最后還有一個執行部分，顧名思義，就是根據判斷的結果發出相應的執行動作，也就是發出相應的信號，以此來及時阻斷故障部分。

1.3 變壓器繼電保護的根本任務

變壓器繼電保護，系統的說其根本的任務肯定是保護的作用。具體一點來說就是，變壓器繼電保護裝置可以將電力系統中有故障的部分及時的與其它正常工作的部分隔離開來，不會繼續影響其它設備，盡量讓整個電力系統被毀壞的部分越少越好，盡快保證水電站的電力系統能夠馬上恢復，不影響生產的正常進行。通常設備發生故障的時候，變壓器的繼電保護設備就會發揮其效應了，會發出相應的預警信號來提醒工作人員準備快速的采取措施來及時的對故障部分進行消除，減少損失。而且繼電保護設備還可以聯系實際情況對發生故障的部分進行自動回復，這也就使得整個供電網絡的供電更安全可靠。

2 變壓器繼電保護在水電站中的具體安裝應用

2.1 對屏上設備進行保護

首先就是要在屏上進行安裝保護，就是要接地的一端（也就是“端子”）和所要保護的部分很好的進行連接，另外為了有效的阻隔故障部分蔓延，所以要用一些阻燃性質的材料。真正進行安裝的話，就是在安裝的時候將一個空端子將帶正電的正電源與跳閘回路之間的端子排隔離開來，由于安裝在保護屏上的各個設備單元都有明顯的標志，設備接地端子與保護屏體要可靠連接，而且采用阻燃材料進行端子的制作！在安裝過程中要，同時也要用空端子將強弱電端子隔離開來，然后交流電路的回路里也要用試驗端子來進行可靠連接，控制跳閘的連接片安裝在上面。這些零件連接好以后，必須要先實驗檢測再投入使用，保證屏上設備這一塊的保護安裝可靠。

2.2 對電纜進行控制

對電纜進行控制中，我們首先就是要保證選擇性保護設備的交流回路中用的控制線纜界面可以控制電纜截面，畫出對應的誤差曲線圖，再選擇與電壓降相對應的電纜截面。其中電纜里面的電纜芯也可以根據纜線的機械強度多少來決定，一般可能會受到一些高壓線的干擾或者特別的搞磁場的排斥，所以我們可以在這方面進行回避，采取一些相應的措施，比如說可以比實際操作的時候高1 米多，以此來達到回避的目的。電纜安置的槽將其堵住，不讓積水進入，這一點也是十分重要不可小覷的。

2.3 設置變壓器瓦斯保護

設置瓦斯繼電保護的過程中，箭頭要指向油枕的那個方向，再然后就是給變壓器加油，在這個過程操作之前，必須要把瓦斯的信號位置進行改變，最后就是將保護裝置中積壓的氣體放出，一直放到放氣口冒油就可以了。

2.4 接地點的選擇

前面提到了，端子要接地。通常來說，電壓與電流的互感設備二次側中，只要其中一個接地就可以了。在差動保護設備和幾組電流互感設備都連上了之后，就像前面提到的，在保護屏上將端子接地。

3 水電站中變壓器繼電保護的改造

目前我國采用的一些變壓器繼電保護都是老舊的，對一些故障可能不能靈敏的進行應對，所以我們不妨可以探討一下水電站中變壓器繼電保護的改造。我們將討論的就是將傳統的變壓器繼電保護改造成水輪發電機變壓器。改造后的保護裝置在性能方面大大增強，處理過程都是采用的數字化，相較于傳統的保護裝置，這種數字性能可以對實際中的需要隨時做出調配。

3.1 對保護原理進行創新

對變壓器繼電保護裝置的改造就是著眼于其保護原理進行創新的。之前提到的繼電保護可能或多或少會受到負電荷的影響，但是改造后的保護裝置可以檢測到很小的比率差，檢測到這些比率差后，制成的曲線圖可以對故障發生的部分進行高靈敏的區分和判斷，這種判斷和區分和傳統的繼電保護裝置相比，顯然會更快更準確。

3.2 采用高性能的硬件平臺

采用高性能的硬件平臺就是在對系統改造的過程中，采用雙核處理器，然后每個處理器系統又是有很多個獨立的微處理器構成的，再結合數字信號處理硬件系統，就形成了一個高性能的硬件平臺，在這個硬件平臺上，可以對故障程度動態計算，使得繼電保護作出的動作更精準。

3.3 增設發電機出口斷路器失靈保護功能

老舊的電力系統的發電機與變壓器間有一個發電機出口斷路器，這個斷電器可以隔離故障部分，保護仍在正常工作的部分，可以有效減少因故障產生的損失。在對變壓器繼電保護進行改造之后，在發電機出口斷路器處增加一個失靈保護設備，避免因為斷路器失靈所帶來的更嚴重的后果。如果電力系統發生故障，斷路器失靈的話，依靠繼電保護裝置自身發出動作，時間花費很長，不能迅速的隔離故障區，原本正常工作的部分可能都會受到影響，從而導致整個電力系統癱瘓。所以這樣看來，改造的繼電保護措施中，增設發電機出口斷路器失靈保護功能是十分必要和重要的。

4 結語

總之，通過上文水電站中變壓器繼電保護進行了具體闡釋，繼電保護裝置對水電站的電力系統安全穩定的運行具有十分重要的作用。現代科技在不斷進步，繼電保護也要創新進行改造，相信在以后的變壓器繼電保護升級改造及技術升級中，肯定會有更多更好的技術為水電站的工作人員所使用，以此來提高電力系統的運行效率。

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