水輪發電機組繼電保護現狀及改進

摘 要：水輪發電機組和大電網共同協作工作能夠加強電力能源的實際需求滿足，同時對環境的污染問題也能夠從很大程度上得到緩解，而水輪發電機組繼電保護是作業效率的保障。基于此，文章主要就水輪發電機組繼電保護現狀問題進行詳細分析并結合實際情況對其改進優化的策略進行探究，希望此次理論研究對實際操作能起到一定指導作用。

關鍵詞：水輪發電；繼電保護；現狀

引言

當前我國的電力改革正如火如荼的進行，由于我國在用電量上比較大，所以電力能源的實際供應還相對較為緊張，通過一些新的技術的發電就比較重要，水輪發電機組繼電保護的問題是影響水輪發電效率的重要問題，加強對其理論研究就有著實質性意義。從水輪發電機組繼電保護的現狀來看還有諸多內容需要進一步的完善和改進，從而來促進水輪發電機組繼電保護的優化應用。

1 水輪發電機組繼電保護現狀及問題分析

1.1 水輪發電機組繼電保護現狀分析

水輪發電機組繼電保護裝置對電力系統的保護來講有著重要意義，在繼電保護裝置的作用下電力系統發生了異常就能夠自行運行，將故障點進行斷開，從而能夠最大化的對電力系統設備的損害得以降低。從當前我國水輪發電機組繼電保護和大電網的并列運行情況來看，繼電保護的配置相對比較簡單化[1]。水輪發電機在實際的運行過程中就可能出現定子繞組相間短路以及接地短路的故障問題，本應有相應的保護裝置，但對于低壓機組的容量小的現狀考慮基礎上以及從經濟的角度出發考慮來說，基本就只是安裝某一必要保護裝置。

從實際的水電站的水輪發電機組繼電保護裝置來看，比較常見的有BKSF以及HFS型的配電屏，這些裝置在保護以及控制和同期的功能上都有著較好的應用。在定子繞組接地保護瞬時動作于跳閘，以及過電壓保護延時動作于跳閘，為能夠有效防止機組甩負荷時飛車很多的電站還裝有消能電阻自動投入裝置和自動關導葉裝置。將繼電保護裝置在水輪發電機組中的應用有著多種功能體現，其中的告警功能以及隔斷功能和控制功能都有著重要體現，在告警功能上能夠對電力系統的工作狀態實時監測，發現異常及時發出告警信號，在隔斷功能上能夠對突發性電路故障進行隔斷，減小對水電站其它設備的危害影響[2]。

1.2 水輪發電機組繼電保護問題分析

水輪發電機組機電保護的問題是多方面的，主要體現在用戶電源頻率發生偏移以及機組飛逸轉速失控，部分的帶恒壓勵磁裝置的電站，當電站和系統突然解列之后，只要是電站側在用戶負荷電流不足過電流保護的整定值，那么發電機在保護裝置層面就不能正確的動作。在用戶的電源電壓上雖然是基本恒定而在頻率上偏離額定值比較大的電源就會對用戶帶來損害，加上反應在過電壓或者是保護出口繼電器動作而動作防飛車裝置不能夠正常的揉入實際當中使用，這樣也就會造成飛逸轉速的控制得不到有效實現。不僅如此，在繼電保護動作于跳發電機主開關和滅磁的機組，保護動作后失去了作為操作電源的機端電壓也會造成機組的過速問題出現。

還有就是由于同線用戶受到危險過電壓的問題，勵磁裝置無恒壓功能機組在電站的故障一級系統的解列過程中，在線用戶的總負荷比電站及時出力小，兩者差值在相應范圍內就比較容易出現電機輸出電壓的升高[3]。最終就會造成使用電設備長時間處在過電壓狀態而燒毀。對于以上的主要問題要能夠詳細的分析，針對性的加以解決。

2 水輪發電機組繼電保護原理及改進策略探究

2.1 水輪發電機組繼電保護原理分析

對水輪發電機組繼電保護的原理方面，差動保護利用比較被保護元件兩端電流的幅值以及相位原理構成，百分百定子接地保護通過反應三次諧波電壓比值以及基波零序電壓原理構成，而在95%定子接地保護是通過反應電機機端零序電壓原理所構成，另外在失磁保護方面主要是通過反應勵磁低電壓以及系統低電壓原理進行適當配置所構成。而對稱過負荷保護以及不對稱過負荷保護能夠對發電機發熱特性以及熱積累過程進行模擬，從而實現t=K/[（I/Ie）2-B]的反時限延時功能運算，將發電機過負荷能力得到充分發揮。

對于各類型的保護配置性能方面，主要有集成電路型以及電磁型和晶體管型、微機型等幾種保護裝置，通過比較能夠發現，微機型的繼電保護裝置的性能是最優的。其能夠實現程序的自適應，能夠按照系統運行狀態自動的改變整定值及相關特性，并有著可存取存儲器，同時也有著自檢能力，對事故后的分析也比較有利[4]。

2.2 水輪發電機組繼電保護改進策略

第一，完整的保護系統是通過管理系統下三個獨立保護子系統所構成，并集中安置在一面保護屏內，從而來形成緊湊雙重化發變組危機保護系統，而在每個保護子系統方面都有著自己的電源以及模擬量采集等系統。在保護的基本配置原則方面要能夠得以遵守，主保護雙重化以及要能夠采用不同的原理，在主保護分配三個相互獨立的子系統中。輔助保護以及異常運行保護和后備保護合理分配在這幾個子系統當中。

第二，對并網機組而言，正常運行過程中的頻率偏差和大電網頻率偏差是相同的，允許值在±0.5赫茲，所以高低頻率繼電器整定值就在51赫茲和49赫茲上下，而在保護動作的頻率偏差上只有額定值百分之二。在電站和系統的解列之后只要在線用戶負荷和電站及時出力存有一定差異那么過頻率及低頻率的保護裝置就能夠動作。高低頻繼電器接于主開關電網側主要是為能夠避免保護裝置在機組并網前動作。在電站出力大于用戶負荷的時候，高頻率保護動作，反則是低頻率保護動作，這就對帶恒電壓勵磁功能機組保護拒動比較有效，在保護的靈敏度方面也能夠得到有效提升。

第三，水輪發電機組繼電保護的優化還要在結構以及配置上能充分重視，對于完全獨立的雙套配置能夠實現系統的雙重化，同時也能夠防止一套系統失效時失去保護，也能夠實現不停電的檢修對系統運行的可靠性得以有效提升[5]。各子系統電源的輸入輸出回路的獨立能對子系統出故障以及退出運行過程中其它部分能夠正常運行可以有效保障，然后可采用高可靠性指標的STD工控微機以及全部進口接插件，發揮各自的所長將系統的動作性能進行有效提升。

第四，對抗干擾的問題進行應對可以從多方面考慮，采用微機保護在抗干擾的能力上就比較強，要比其它的有源器件保護更加的優越，為能夠將保護動作的正確性得到有效提升就可采用一些比較有效的抗干擾措施，例如隔離措施以及退藕和旁路、屏蔽、就近等措施的應用，另外也能夠設置輔助的功能，也可以裝設軟盤驅動器以及必要的記錄功能等。在相關的軟件方面能夠安裝一些數據采集軟件和保護功能軟件等進行實際的應用。

3 結束語

總而言之，對于水輪發電機繼電保護的優化措施的實施要能夠從多方面進行，隨著當前我國的相關技術的不斷升級，生產現場所出現的技術問題都能夠在微機保護的軟硬件優化下得到有效解決。通過此次的相關措施的分析，能夠從一定程度上提升實際作業的效率，由于文章篇幅限制不能進一步深化探究，希望此次理論研究能起到拋磚引玉的作用。

參考文獻

[1]李剛，王翠霞，溫渤嬰.一種新型微機繼電保護實驗裝置的研制[J].繼電器，2014（22）.

[2]張秀芝，劉志清.木龍灘水電站水輪發電機組溫度保護的實現[J].水力發電，2014（6）.

[3]周捷，楊永標.面向對象的微機保護測控軟件開發與應用[J].電力系統自動化，2014（13）.

[4]姜富華，杜孝忠.我國小水電發展現狀及存在的問題[J].中國農村水利水電，2014（3）.

[5]沈國榮，鄭玉平，趙希才.繼電保護技術的研究與應用[J].電力設備，2014（5）.

作者簡介：肖亮（1988-），男，重慶市人，工作單位：重慶大唐國際彭水水電開發有限公司，職務：值班員。