抽水蓄能電站繼電保護的常見問題分析

姬生飛

（南京南瑞繼保電氣有限公司，南京210000）

1 引言

根據當前抽水蓄能電站的實際運行方式能夠看出，傳統模式不僅缺乏現代化技術的支持，而且還存在一些不正確的做法，這樣雖然可以在短時間內保證抽水蓄能電站的運行，但是久而久之會對蓄能電站的運作水平造成嚴重影響，例如，無法對變壓器兩側的短路電流進行準確計算，影響變壓器的運行質量，無法在變壓器出現故障時及時進行修復。同時無法對單元接線提供保護，也無法對變壓器制定合理的控制策略，這些都會影響繼電保護裝置的運行效果。因此，本研究重點對抽水蓄能電站繼電保護裝置的常見問題進行分析，旨在促進抽水蓄能電站的運行質量。

2 正確計算變壓器兩側的短路電流

首先，計算變壓器的短路電流。對于抽水蓄能電站，變壓器是保持配電網絡穩定運行的基礎保障，當變壓器產生短路現象時，如果可以及時檢測短路電流，并且利用繼電保護裝置進行調整與修復，這樣就可以降低短路問題對配電網絡造成的影響[1]。但是，在當前的抽水蓄能電站中，習慣將兩相短路電流當作最小電流，這樣會影響電流檢測工作的準確度。雖然短路電流的數值通常情況下是三相短路的0.866 倍，可以通過三相短路電流計算出兩相短路電流。但是，由于不同供電區域與配電網絡運行模式的不同，變壓器產生短路故障時的電流數值也會存在差異。雖然上述計算方式在理論層面是成立的，但是如果保護所的實際位置與短路點位之間存在變壓器，同時變壓器的接線方式為d 類或Dy 類，利用三相短路電流換算兩相短路電流時，很容易產生計算誤差。具體的電流分布情況如圖1 所示，根據圖1 可以看出，yn 側兩相短路與yn 側故障相對應的D 側電流數值存在差異。

圖1 電流分布情況

同時，D 側的三相電流數值分別為IA=0.5A，IB=1.0A，IC=0.5A，對于這組數據情況，其主要表示的電流情況如下：（1）yn 側發生兩相短路時的D 側電流；（2）yn 側發生三相短路時的D 側電流。這組對比情況中明顯沒有看到0.866。因此，今后在針對變壓器的兩相短路電流進行計算時，還要通過數據計算，不能單純采用公式代入模式，這樣很容易產生計算誤差，從而影響抽水蓄能電站繼電保護裝置的運行質量[2]。

3 合理配置機變單元接線的主變壓器相間短路后備保護

對于抽水蓄能電站的運行模式，機變單元接線也是影響設備短路的主要因素，例如，GCB 斷開與主變壓器倒送廠用電的情況非常常見，這時如果未能根據配置機的運行要求進行調整，則無法保證配網電路的電流穩定性。因此，這時需要針對發電機的過電流保護進行控制，并且還要對電流的運行數據進行對比分析，以此及時準確地判定變壓器與配網線路的運行情況[3]。

該環節需要利用繼電保護裝置的數據采集功能，通過電流的日常運行情況進行記錄，這樣在電流運行數值異常時，可以將2 種數據進行對比分析，并且對隱患區域進行調整。基于這種狀況可以實現后備保護效果。一方面是電流取自變壓器高壓側的復壓過電流保護；另一方面為電壓取自低壓側的復壓過電流保護[4]。但是，在進行電流保護調整的過程中，還要在GCB 合上以及機組正常工作模式下進行。如果在電流計算環節未能退出運行，會產生指向性的變壓器變化。因此，為避免此類問題的發生，相關工作人員應加強對GCB 輔助觸點的管控，以此實現該保護措施的投退自如，即當GCB 裝置處于斷開模式時，變壓器可以馬上采用投退功能進行電流保護取消[5]。

此外，本環節還需要借助相關的保護措施，包括發電機的復壓過電保護和主變高壓側的復壓過電保護，具體作業模式如下：（1）當GCB 處于閉合模式時，保證機組正常運行或抽水運作，這時如果發電機的母線與電流等情況未出現異常情況，則說明GCB 可以對當前運行模式提供保障；（2）當GCB 遇到相關情況而停機時，如果短路電流出現在母線與發電機中，這時應馬上切除短路，可以保證其余設備與電路的正常使用，并且在后續的計算環節還可以節省動作時間。

4 對高壓廠用變壓器與勵磁變壓器的主保護進行科學配置

從抽水蓄能電站的角度來說，當高壓廠中的變壓器與勵磁變壓器容量小于一定數值時，并且產生電力故障時，設備會作出電流速斷反應。然而對于大型機組的出線模式，如果離相封閉模式中以母線為主，這時都會以干式單相變壓器為主，通過對主母線的運行方式進行調整，盡可能地保證電壓側的電流不會產生大幅度變化。此外，電流速斷保護問題實質上是將高壓側產生的最大電流作為參考依據，并且根據短路時的實際情況進行綜合分析，因此，處理此類現象時，應將差動保護當作相應的變壓器的主保護方式，這樣才能強化繼電保護裝置的可行性。

對于水電站，尤其是抽水蓄能電站，變壓器在運行時會出倒送廠用電。此時，發電機的復壓帶記憶過電流保護和變壓器低壓側的方向過電流保護對變壓器都起不到后備保護作用。這種情況下，電流取自變壓器高壓側、電壓取自低壓側的復壓過電流保護就起到了變壓器相間短路后備保護的作用。但是，這個保護在機組正常發電或抽水時，如果不退出運行，會影響變壓器的運行方向性，并且會與線路的后備保護配合，增加整定的困難。所以，合理的做法是利用輔助觸點，并且根據變壓器的運行情況制訂科學合理的配置方案，這樣才能強化抽水蓄能電站的運行質量。

5 結語

綜上所述，通過對抽水蓄能電站的繼電保護問題進行研究，能夠看出傳統的運行模式已經無法滿足蓄能電站的發展需求，必須采用現代化技術對繼電保護裝置進行優化革新，并且結合實際應用效果與存在的問題不斷展開分析，這樣才能使蓄能電站的配置方案更具科學性與可行性，使繼電保護裝置發揮自身的最大作用與價值。基于此，本文對抽水蓄能電站的繼電保護問題進行研究，主要分為計算變壓器的短路電流，合理配置機變單元接線，對變壓器的運行模式進行科學配置，這樣才能保證抽水蓄能電站的穩定運行，對我國電力事業的發展提供良好助力。