水電站建設過程中水電站繼電保護的策略研究

馬嘯 王克

摘要：作為電力系統組成中重要的一部分，繼電保護裝置對于電力系統能夠正常運行、持久供電起到了驅動的作用。繼電保護裝置的維護和檢修就成為影響供電安全的重要因素。

關鍵詞：水電站建設；繼電保護；策略研究；繼電器；變壓器；發動機

中圖分類號：TU28 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0193-01

在發展我國經濟實力的同時，我國一直面臨著能源緊缺以及環境每況愈下的難題，從而嚴重制約了我國經濟的快速發展。為了減少不可再生能源的消耗，我國近幾年加大了水電站的建設，提高了再生能源的利用率。

1 水電站繼電保護裝置常見的事故分析

1.1 繼電器的觸點出現松動。

觸點的主要作用是完成繼電器符合的切換。繼電器常見的故障就是觸點開裂或者觸點松動，有些繼電器還出現了觸點的尺寸位置出現偏差。不管是那種情況的觸點出現故障，在很大程度上對繼電器的可靠性都產生了很大的影響

1.2 電磁系統鉚裝件出現了變形。

在正確按照條件鉚裝零件后，由于不正常使用導致了零件出現扭斜、彎曲等現象，最終給使得下道工序無法正常進行，導致調整的巨大困難。

1.3 玻璃絕緣子出現損傷。

魄力絕緣子是將玻璃與金屬插腳經過一系列復雜工藝燒結制成的。在裝配、檢查，調整或者運輸過程中容易出現插腳彎曲，玻璃絕緣子開裂或者掉塊等現象，進而會產生漏氣，使得玻璃絕緣子的耐壓能力下降。插腳如果置放不當，還容易出現滾動導致接觸簧片的移位，極大地影響到產品的可靠性。

1.4 由于電流互感產生的電磁問題。

由于使用的互感器質量較差，經過長期的運行，其工作特性受到環境的影響發生改變，進而影響保護裝置的技能。在實際的工作過程中就出現過，由于電流互感嚴重飽和，導致斷路器拒動，進而引起了變壓器的越級跳閘現象。

1.5 電場的干擾問題。

繼電保護裝置工作的附近，常常存在著較強的電場，電場的變化帶來了磁場的巨大變化。在磁場變化過程中耦合到周圍的較弱的電子設備回路，回路則由出現很高的電壓，這個高頻的電壓會產生一種虛假的信號，繼電保護裝置收到這種信號之后就會產生不正確動作。

1.6 線圈出現故障。

由于繼電器需要使用到的線圈種類非常之多，既有外包的，也有無外包的。這些線圈必須要單獨使用，分件地放置在不同的用具之中，如果在動作過程中出現碰撞交連，很容易在分開時產生斷線的情況。

2 水電站建設中水電站繼電保護的策略研究

繼電保護系統中繼電器是關鍵，如果繼電保護系統的靈敏度高，勢必會導致繼電保護系統可靠性的降低；如果繼電保護系統的可靠性較高，那么其靈敏度也會直接受到影響。所以，繼電保護系統在設計初期應該首先在可靠性、靈敏性、選擇性以及速動性四者取得一個平衡，從而提高繼電保護的作用。在水電站建設過程中應該針對繼電保護采取相關的保護措施，以提高繼電保護的效率。下面將從發動機的保護配置、變壓器的保護配置以及其他的保護配置進行詳細分析。

2.1 發動機的保護配置環境

變壓器的工作需要一個穩定的環境，而這依賴于發電機的工作質量。發動機在實際的使用過程中常常會出現一些異常現象，而這些現象直接導致了變壓器工作的不穩定。其中就包括發動機對應的定子繞組相互間短路；定子繞組電壓不穩定，有過電壓的現象出現；發電機外部相間出現短路。

2.2 變壓器的保護配置

變壓器的保護配置是所有繼電保護措施中的重點，是針對變壓器的工作狀態進行準確勘測和保護的。一般可以分為主變壓器保護以及廠變、閘壩、備用變保護這兩種主要保護配置。

變壓器在使用中會存在短路、過電流、過負荷、過勵磁燈光現象，同時還會出現油箱壓力過大、冷卻系統故障等其他系統問題。針對短路問題，根據不同的短路發生位置采取不同的保護配置：如果發生在變壓器的繞組和引出線之間，則采用縱聯差動保護措施。如果發生在變壓器外部，則應該根據不同的使用狀況采取不同的保護措施，如果是正在進行倒送電運行，則應該將復合電壓配置設置在變壓器高壓側；如果是正在進行發電運行，則將復合電壓配置設置在變壓器的低壓側。而針對變壓器油箱油面降低問題，應該采取瓦斯保護，其中重瓦斯和輕瓦斯分別有不同的作用。當變壓器內部的故障尚且不引起工作故障之時輕瓦斯起保護作用；而如果變壓器內部故障較為嚴重，油面急劇降低，則重瓦斯起保護作用。

3 水電站繼電保護反事故措施研究探討

3.1 根據保護原理選擇繼電器

3.1.1 在發電機的保護設置中，為了能夠對發電機的電流進行實時監控，在發動機內部設置有過電流保護裝備。而這種過電流保護中的繼電器必須連接在發電機中性點的電流互感器上，從而擴大了保護范圍，即使發動機在啟動工作之前發生了故障，該繼電器也能夠起到保護作用。

3.1.2 發動機的保護裝置中常有的差動保護設置對于回路設置也有講究。一般而言，差動裝置的工作電流一般大于發動機的額定工作電流來整定，此時的差動回路的中線應該配備有電流繼電器，并且該種電流繼電器必須具有監視斷線功能。與此同時，電流繼電器在工作時通過延時發射相關信號。

3.1.3 不同規模的水電站在選擇發動機時有不同的考量因素，主要應該根據實際需求以及工作需要進行考慮。如一般的小型水電站，可采用可控硅勵磁的水輪發電機，并且電壓保護動作的電壓一般取額定電壓的1.3倍，延長0.3s后跳閘。

3.2 二次設備以及回路接線的選擇

3.2.1 直流電源的選擇。在水電站工作系統中，一般具有兩套電源，一個是直流電源，一個是交流電源。在直流電源上一般選擇鎘鎳蓄電池，而該種直流蓄電池的浮充電流的大小應該控制在3～5mA/Ah這一范圍。并且，在保持電池外觀清潔的基礎上所有蓄電池的液面應該保持在最高液面線和最低液面線之間。而交流電源則一般采用的是電容儲能電源，在遇到一些特殊情況時，例如無法提供交流電源，此時就要求電容儲能電源能夠使其他保護裝置以及斷路器均自動轉到跳閘的工作位。

3.2.2 在保護屏上設備的選擇。保護屏的主要功能是為該工作單元提供安全可靠的工作環境，從而減少外界環境對氣電設備的干擾。因此首先要求保護屏上應該有明顯的標識，同時屏體的接地設備安全可靠；端子排在材料上最好選擇阻燃性材料，以排除潛在的火災隱患。除此之外，各端子排之間應該設置一個空的端子以隔開，特別是在正負電源之間、帶電的正電源以及跳閘回路、強弱電端子之間等。而針對交流電路，一般為了提高接地的可靠性，可以將其回路接到試驗端子上，以檢驗其接地狀況。針對跳閘連接片，安裝時需要將其開口端朝上，同時要連接到斷路器跳閘線圈的回路上。

4 結語

水電站的繼電保護是判斷水電站運轉順利的一個重要依據，同時也是監測水電站工作狀況的一個重要數據。因而，加大對水電站繼電保護是十分有必要的，希望有更多的專業人士能夠加入到這個行業中來，為我國水電站的發展貢獻一份力量。

參考文獻

[1] 鄧清福.對水電站繼電保護裝置分析[J].城市建設理論研究（電子版），2011，（31）.

[2]. 趙凱. 康成華. 雷兆江. 電力系統的繼電保護裝置狀態檢修探析[J]. 中國科技信息. 2008.

[3]. 蘇楚源. 淺談電力系統繼電保護的檢修和維護[J].工業設計.2011.