电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式分析

电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式分析

赵宏伟

新疆圣雄能源股份有限公司热电厂

摘要：国家整体的用电需求量与日俱增的同时，电力行业也获得了良好的发展空间。新时期，社会大众对供电稳定性与安全性等提出了更高的要求。为顺应时代发展趋势，满足市场所需，电厂在积极引进先进的发电机变压器的基础上，逐步给予了发电机变压器保护工作充分关注。继电保护装置是发电机变压器的重要保护部件，其性能与质量直接影响到电力系统运行质量。为提高发电机变压器保护成效，各电厂需结合电厂发电机实际运行情况，选择出科学完善的继电保护方式。

关键词：电厂；发电机；变压器；保护原理；继电保护；方式

1电厂发电机变压器保护的基本原理

短路是电厂运行过程中较为普遍的问题，如相间短路、匝间短路以及两点接地短路等，发生短路，很大程度上是因为发电机变压器定子单相接地。一旦出现短路问题，就会威胁到电厂的顺利运行，降低生产效率以及传输效率，也给变压器的顺利运行埋下不良隐患。操作人员需要将高阻安置于定子接地继电保护的核心位置，保证变压器直接限制暂态过电压，搭建较为完备的保护系统及机制。一旦变压器定子单相接地异常，合理维护变压器，防止电力事故进一步发生及扩散。发电机变压器继电保护的硬件设施较为完备，可以进一步减少硬件受损引发保护误动问题的概率，还可以全面地发挥继电保护装置的效能。由于在设计及应用发电机变压器保护装置期间，都要采用高速数字信号处置设施（DSP）以及32位高性能的处理设施，在运行保护装置的过程中，各个CPU负荷率设定都要明显小于60%。不仅如此，为了充分地保障发电机变压器保护装置的硬件等各方面性能，相关人员还应该进一步改善保护设施的人机交互界面，保证它们能可靠监视各方面参数。利用辅助性功能单元以及电源装置为数字式的继电保护运行奠定基础，充分发挥保护设施在各硬件设施的作用。除此之外，进一步优化发电机变压器继电保护的多方面硬件设施，利用标准化构件设计，严格筛选保护装置内包含的各个元器件，在各结构模块合理布局的基础之上，保证发电机变压器顺利运行，具备优质可观的人机交互界面。相关人员在设计发电机变压器保护装置期间，还应该依据保护机制以及人机交互流程需求，在进一步采集数据以及计算的前提条件下，把控多方面保护设施的配置以及电气参数，进而契合发电机变压器的保护需求，同时保证人机交互界面的稳定性。

2继电保护的基本内容

首先，合理开展转子接地保护与定子接地保护工作。在日常维管工作中，转子接地保护与定子接地保护是变压器继电保护中较为常见的保护形式。定子接地保护配置工作开展过程中，多数发电机的定子绕组保护依托基波零序电压实现。对于中性点附近的定子绕组来说，往往需要凭借三次谐波电压方可达到良好的保护成效。为确保发电机的运行与保护配置的基本需求相符合，工作者需做好独立出口分析与研判工作。若电厂励磁回路中存在接地故障，且相关故障未在发电机中有所表现，两点接地导致发电机存在问题。此时，工作者需借助转子保护配置，有效研判故障位置，并合理计算故障位置的接地电阻，为后续工作者提供充分的维保依据。其次，变压器继电保护。电厂中的变压器多分为厂用变压器与主变两种类型。从主变压器继电保护配置来看，往往会涉及温度升高、重瓦斯、低压过流等问题。有些电厂还会设置差动速断保护与间隙零序过流，以此提高变压器的运转安全性。在主变压器与厂变压器的继电保护管理工作中，多数电厂会借助工控机作为单元的主管理机，以此达到优化外部接地线路的目的，为后续维管工作顺利进行提供良好条件。

3电厂发电机变压器继电保护方式研究

3.1电厂发电机的继电保护以及主要方式分析

结合电厂发电机继电保护的设计和应用，对其继电保护方式主要包含电量保护和非电量保护两种不同的保护功能与类型。其中，在电厂发电机的各种继电保护中，有差动保护、裂相横差保护、失磁保护、频率保护、定子接地保护、失步保护、转子接地保护、过电压保护、启停机保护、误上电保护等保护类型。下文将以横差保护、纵差保护、逆功率保护、单相接地保护等几种常见的发电机保护类型为主，对其保护实现的主要方式进行分析。

3.2逆功率保护

逆功率保护方式多应用到动作断路器的跳闸保护工作中。在设计与应用环节，相关设备需高效采集三相电压与二相电流信号，以此为保护功能的顺利发挥提供充分的数据支持。例如，对于并网运行的汽轮发电机而言，在实际保护工作中，若发电机的主气门处于关闭状态，可将发电机作为同步电机进行使用。通过对有功功率的吸收，以此推动汽轮机高效转动，并及时向系统发送无功功率信号。并网运行的汽轮发电机，往往会因主汽门处于关闭状态，致使发电机机尾叶片与残留蒸汽间在相互摩擦作用下出现鼓风损耗，且长期置身于过热环境下，发电机会出现不同程度的损伤。依托逆功率保护方式，则可以针对汽轮机发电机运行中的损伤情况展开针对性的防护。

3.3横差保护方式分析

在设计发电机继电保护期间，为了充分地发挥横差保护方式的作用，相关人员要合理化应用各个支路间的电流差反应，进一步实现发电机定子绕组匝之间的短路保护。通常条件下，为了实现横差保护在发电机保护设计环节作用的有效发挥，要充分保证各相间各自开始两处电流互感器以及一处继电器设施的安装应用，从而生成一个相对独立的保护系统，充分地维护发电机运行情况，或者利用各中性点引出定子绕组的中性点，进一步引出线方位，灵活地采取零序电流互感装置增设等手段，构成单元件或多元件的横差保护，实现效益的最大化。

3.4单相接地保护

电厂发电机的单相接地保护包含定子接地保护和转子接地保护两种情况。其中，定子绕组接地保护，在具体设计和应用中可通过零序电流实现定子接地保护或者是通过零序电压、利用三次谐波电压等不同方式实现；而转子接地保护的设计和应用，多是利用乒乓式开关切换的原理实现，在对两个不同的接地回路方程进行求解计算基础上，对转子接地电阻的阻值以及接地位置进行确定，以满足其接地保护的需求。

3.5电厂变压器继电保护方式

工作者在选择电厂变压器继电保护设计与方式时，需要将变压器与主变压器的继电保护设计现状充分考虑进去。在设计与应用继电保护方式时，常见的保护方式被细化为差动保护、重瓦斯保护、零序保护等不同方式。在继电保护方式设计应用期间，工作者需将差动保护与零序保护灵活地安装到相关保护装置中，以此提高主变压器维管成效，确保主变压器高效运行。在对主变压器与厂用变压器开展继电保护工作时，工作者需将工控机作为单元，发挥出日常维管工作的最大效能。在维管条件允许的情况下，工作者可以有效完善变压器外部接线流程。抑或者，在设计与应用变压器继电保护配置时，为实现对保护设置的高效管控，工作者可以将原有的保护屏安装到主变压器的保护屏周边。通过与单元管理的各个方面展开协调与配合，确保相关操作满足变压器的实际运行与保护需求。此外，工作者应有效把控变压器继电保护成本，最大程度上增加发电厂经济效益。

4结论

综上所述，进一步强化电厂发电机变压器继电保护力度是合理利用继电保护基本原理的关键一步，电厂的相关负责人员应进一步增强对继电保护基本原理以及主要方式的探索，提升发电机—变压器的继电保护水平，及时排除负面威胁及隐患，应最大限度降低故障的发生概率及缩小波及的范畴，有效维护设施运行的稳定性。

参考文献：

[1]宋连会.水电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式探讨[J].中国高新技术企业（中旬刊），2021(9):116-117.

[2]王巨.研讨水电厂发电机变压器保护原理及继电保护方法[J].华东科技：学术版，2021(12):218.

[3]郭杰华.基于大型水电厂发电机变压器继电保护方式[J].中国科技信息，2021(11):158-159.

[4]张伟，周桂林.水电站发电机变压器保护原理及继电保护方式[J].科学与财富，2021(9):79-80.