发电机变压器继电保护应用

发电机变压器继电保护应用

徐迟

国家能源集团谏壁发电厂 江苏省镇江市 212006

摘要：电力企业在持续发展的环节中，电力设备的运转效率有了非常大程度的提升，这也得益于人们对电力能源的大量需求。鉴于社会生产活动对电力能源的需求量在不断增大，这为我国的电力企业发展提供了动力。面临这种发展形势，对电力系统的运行带来较大压力，此时就突出了变压器保护装置的重要性。在水电厂发电过程中，变压器的保护以及继电保护装置均是保证电力系统稳定运行的关键内容。本文，就针对发电机变压器保护原理以及继电保护措施进行探讨，希望可以全面提升电力系统的运行质量。
关键词：发电机；变压器；继电保护；应用
1、发电机继电保护的意义
　　发电机是电力系统中较为关键性构成内容之一，其运行稳定与否直接关系到整个系统的运行可靠性。在发电机上加装继电保护装置后，能够使其故障发生率大幅度降低，从而保证了电力的正常输出。继电保护装置会在发电机出现故障时，以最快的速度将故障设备从机组中切除，这样便不会对周围的线路和其它设备的运行造成影响，而发电机在故障设备被切除后，仍然可以维持正常运行。这样便可以在不影响发电的前提下，对故障设备进行维修处理，当故障消除后，便可使其重新投入运行。针对发电机的继电保护方式有以下几种：纵差保护、横差保护以及接地保护等。按照不同的情况，可对继电保护方式进行合理选择。
2、发电机变压器的常见的故障分析
　　发电机变压器常见故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障有绕组的相间短路、接地短路、匝间短路和铁芯的绕损等。当邮箱内故障发生时，在其内部会产生电弧。从而以兴起绝缘物质剧烈气化，最终可能会引起火灾、爆炸等安全事故。油箱外故障包括绝缘套管和引出线上发生相间短路和接地短路。当发生故障问题时不但会伤害电力变压器，还会影响继电保护设备的功能和运行安全。当外部短路发生在电力变压器高压侧时，会因为电压过高而出现严重损害。此外，发电机变压器在正常运行时会受到继电保护的制约和保护，但是在继电保护出现故障以后，发电机变压器的功能就可能因失去保护而出现损害，导致变压器温度上升，出现放电等危害。在继电保护没有启动时，使得发电机变压器的故障问题更加严重，给变压器带来严重损害。
3、发电机变压器继电保护及应用
　　3.1差动保护设计
　　差动保护装置在设计时，手心必须保证纵联差动保护设计有效，也就是在电力变压器并列运行并且容量在6.3MVA以上，单独运行容量超过10MVA时采用该保护设计方式。为保证设计有效，比逊遵循发电机变压器低压侧和高压侧互感器环流接线的原则，高于330KV的高压侧应将差动保护装置设置在引出线部分。其次，应根据变压器和断路器设置差动保护装置数量如果在安装断路器的情况下，则应在发电机变压器和发电机间安装独立的差动保护装置，如果还没有设置断路器，则应根据发电机变压器容量确定要安装的保护装置数量。此外，在设置差动保护装置中CT二次绕组时要注意：第一套差动保护回路时要连接独立的CT绕组，保证旁代切换，第二套差动保护回路则应在主变套管中接CT绕组，但是不用切换旁代。
　　3.2继电保护在发电机中的应用
　　（1）定子绕组的继电保护。发电机在运行时，定子绕组的故障发生几率较高，为此，应当针对具体的故障类型，对继电保护进行合理应用。当发电机的定子绕组发生相间短路时，由于运行中会产生巨大的短路电流，从而很容易造成发电机损坏，对于这种情况，可以应用瞬时动作的纵差保护；当定子绕组发生匝间短路时，强电流可能影响到发电机的运行可靠性，对此，可应用保护性能较好匝间短路保护，这种继电保护方式具有迅速动作的特点，能够满足保护需要；对于定子绕组的单相接地故障，可以应用接地保护。（2）发电机失磁保护。失磁是发电机运行中较为常见的一类故障问题，当失磁现象出现，会对发电机造成非常严重的损伤。失磁分为两种情况，一种是部分失磁，另一种是完全失磁。针对失磁问题，可以应用继电保护中的失磁保护。采用失磁保护后，保护装置会在发电机励磁电流衰减为零后，使出口断路器断开，并将发电机从电网中隔离出去，这样既可以防止发电机损坏，又能保持电网的稳定运行。在应用失磁保护时，必须对重要判据进行合理确定。
　　3.3过电流保护设计
　　过电流保护装置的作用是在电力变压器各侧母线出现故障时起到一定的制约和保护作用。在设计时要根据不同的电压侧实际情况开展。一般而言，在变压器低压侧采用的是三相式三卷变压器，在中高压侧设置复合电压闭锁过流保护装置、间隙保护装置和零序方向过电流保护，在低压侧采用复合电压锁闭过流保护。在设置复合电压锁闭过流保护时考虑到保护装置元件复杂，所以电流元件一般要大于发电机变压器的额定电流，在低压侧还应安装一套低电压锁闭元件。
　　3.4变压器继电保护
　　（1）接地保护。继电保护装置对直接接地的变压器所采取的保护策略为：通过对其接地的左右两侧采取零序电流保护措施，对没有直接接地的变压器，则采取零序电压保护措施。（2）发电机变压器的瓦斯保护方式。所谓瓦斯保护，针对的为变压器运用相关变压器油当成绝缘和冷却介质的一种电力变压器保护方式。通常来说，处于变压器油箱故障情况下，受到故障点电弧与电流的影响，此时变压器油和绝缘材料由于较热出现分解而形成大量的气体。而发电机变压器和气体排出量、相应速度密切相关。气体达到保护目的的设备便是瓦斯。这种保护方式以气体继电器装置为目标，将其装设到油箱与油枕间的管道中。对于电力变压器较小故障的情况，此时油箱中形成很少的气体，速度缓慢，而借助其上端的油枕，使相应气体可以顺着管道向上走，让气体继电器中的油面得以降低，在降低至动作门槛后，瓦斯会形成一定动作，产生相应的警示信号。一旦产生严重故障，故障处周围温度将提高，并形成大量气体，导致变压器中的压力增加，同时让变压器油通过油箱的管道朝油枕流淌，达到一定的保护目的。依靠此种保护方式的优势在于不但可以体现出电力变压器中的各类故障，而且也能够呈现出相应的铁心故障与匝间短路问题。如果电力变压器中存在空气，能形成一定的反应，所以，凭借应对快速、敏感性强的优点，使瓦斯保护发挥出良好的保护作用。当然，瓦斯保护也存在不足，在外部影响方面的抵抗能力不高，当出现外部的故障问题后难以迅速进行应对，需要配合其他类型的保护措施共同运用。（3）短路保护。发电机变压器在实际的运行过程中会受到多种不利影响，其中短路故障是最为常见的，其对变压器的影响非常大。当变压器发生短路后，继电保护装置主要是通过采取电流和阻抗两种保护措施，进而避免电压器受到过大的影响，从而确保变压器的安全平稳运行。

结语：综上所述，发电机和变压器作为电力系统的核心部件，它们的运行稳定与否关系重大。为此，对发电机和变压器进行有效的继电保护就显得尤为必要。在具体的应用中，应当结合实际情况，选择适宜的继电保护方式，从而确保继电保护的作用能够获得最大限度地发挥，这对于推动我国电力事业的健康发展具有重要的现实意义。

参考文献：

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