發電機變壓器繼電保護及應用

文/張千朋 洪騰飛 陳龍

1 發電機變壓器繼電保護的重要意義

1.1 繼電保護

繼電保護是一種能夠通過對故障檢測，將故障進行有效隔離或切除的措施。常規的繼電保護裝置由三個部分組成，即測量部分、邏輯部分和執行部分，具體結構如圖1所示。

1.2 發電機繼電保護的意義

發電機是電力系統中較為重要組成部分之一，其運行穩定與否直接關系到整個系統的運行可靠性。在發電機上加裝繼電保護裝置后，能夠使其故障發生率大幅度降低，從而保證了電力的正常輸出。繼電保護裝置會在發電機出現故障時，以最快的速度將故障設備從機組中切除，這樣便不會對周圍的線路和其它設備的運行造成影響，而發電機在故障設備被切除后，仍然可以維持正常運行。這樣便可以在不影響發電的前提下，對故障設備進行維修處理，當故障消除后，便可使其重新投入運行。針對發電機的繼電保護方式有以下幾種：縱差保護、橫差保護以及接地保護等。按照不同的情況，可對繼電保護方式進行合理選擇。

1.3 變壓器繼電保護的意義

電力變壓器是一種處于靜止狀態的電氣設備，其主要作用是變換交流電壓和電流，是電力系統中不可或缺的重要元件之一，與供電可靠性具有密切的關聯。變壓器可以滿足不同地區的用電要求，一旦發生故障，會對用戶用電造成影響。通過繼電保護，可以提高變壓器的運行穩定性，降低故障發生幾率，為正常供電提供強有力的保障。針對變壓器的繼電保護方式有以下幾種：電流速斷保護、瓦斯保護、過負荷保護、過電流保護、阻抗保護等等。可按照變壓器的實際情況，對繼電保護方式進行合理選擇。

2 繼電保護在發電機變壓器中的具體應用

2.1 繼電保護在發電機中的應用

對于發電機而言，其在運行的過程中，常常會出現各種故障，導致這一問題的主要原因是發電機本身的結構復雜程度較高，如果運行中出現偏差，則可能引起異常，當異常情況未能獲得及時處理，便可能轉化為故障，這種情況在大型發電機組中較為常見。由于發電機的故障類型較多，所以在繼電保護方式的選擇上必須遵循合理性的原則，從而確保繼電保護的作用能夠得以最大限度地發揮。

2.1.1 定子繞組的繼電保護

發電機在運行時，定子繞組的故障發生幾率較高，為此，應當針對具體的故障類型，對繼電保護進行合理應用。當發電機的定子繞組發生相間短路時，由于運行中會產生巨大的短路電流，從而很容易造成發電機損壞，對于這種情況，可以應用瞬時動作的縱差保護；當定子繞組發生匝間短路時，強電流可能影響到發電機的運行可靠性，對此，可應用保護性能較好匝間短路保護，這種繼電保護方式具有迅速動作的特點，能夠滿足保護需要；對于定子繞組的單相接地故障，可以應用接地保護。

2.1.2 發電機失磁保護

失磁是發電機運行中較為常見的一類故障問題，當失磁現象出現，會對發電機造成非常嚴重的損傷。失磁分為兩種情況，一種是部分失磁，另一種是完全失磁。針對失磁問題，可以應用繼電保護中的失磁保護。采用失磁保護后，保護裝置會在發電機勵磁電流衰減為零后，使出口斷路器斷開，并將發電機從電網中隔離出去，這樣既可以防止發電機損壞，又能保持電網的穩定運行。在應用失磁保護時，必須對重要判據進行合理確定。

2.2 繼電保護在變壓器中的應用

當變壓器出現故障時，會對電力系統的安全、穩定運行造成影響，為了避免變壓器故障對系統的影響，應當設置相應的繼電保護。變壓器繞組和引出線常常會發生相間短路問題，而變壓器側繞組則可能會出現匝間短路現象，為有效避免上述情況發生，可以應用縱差保護。這種繼電保護方式，只會在被保護區內短路時才會動作，所以應用時，無需考慮與相鄰元件保護的配合問題，可在被保護元件的各端加裝電流互感器，并用導線將二次線圈連接起來，接差動繼電器。在一些特殊的場合需要使用大型變壓器，為確保其運行安全性，必須采取獨立的差動保護。此外，可將瓦斯保護作為變壓器的主保護進行應用，這種繼電保護方式不但動作迅速、靈敏可靠，而且結構還非常簡單，運行可靠性高。為使瓦斯保護的作用得以做大限度地發揮，在具體安裝時必須保證安裝質量，并且還要做好巡檢工作，防止瓦斯保護出現誤動作。

3 結論

綜上所述，發電機和變壓器作為電力系統的核心部件，它們的運行穩定與否關系重大。為此，對發電機和變壓器進行有效的繼電保護就顯得尤為必要。在具體的應用中，應當結合實際情況，選擇適宜的繼電保護方式，從而確保繼電保護的作用能夠獲得最大限度地發揮，這對于推動我國電力事業的健康發展具有重要的現實意義。