非大型发电机组在机电方面设置的保护及调试探讨

郑华伟

（国网四川资阳雁江供电有限责任公司，四川 资阳 641300）

一、非大型电机组的保护装置

（一）微机保护的优势

对于发电机组的继电保护，实现了四次转变：电磁式，晶体管式，集成电路式，微机式保护。现在微机保护得到了广泛的应用。微机保护装置较为快速、灵敏和高可靠性，通过优化算法和程序能够完成许多功能。主要体现在：①微机保护程序具备自适应性，根据系统的运行状态，自动的转换特性曲线以适应运行工况的要求。②微机保护存储器可以存储多套参数设置数据，在现场改变继电器的特性上具备灵活性，采用数学方程的方法，改善了保护性能，保护性比较稳定，通常不会随使用时间发生转变，保护动作准确性比较高。③微机保护都具备自检的能力，一旦装置出现故障，可以发出报警的信号，对保护装置相应实行闭锁，以保证保护装置不会发生误动。④可以和计算机监控发系统进行信息的交换，对于电厂以及电站的信息进行采集和远程的控制。

（二）中小型发电机组的保护功能

1 中小型发电机组的故障分析

要想对发电机组进行机电保护配置，首先必须研究发电机常见故障，主要分为：①定子绕组相间的短路，指的是不同的相位之间发生短路。出现相间短路时，短路的电流比较大，绕组过热，有可能会导致着火现象。②定子绕组单相接地。在单相接地的时候，故障的电流为几安或者是几十安，接地点会出现间歇性的弧光或过电压。③定子绕组匝间短路，是同相位的分支之间发生短路。环流较大，故障处的温度较高，绝缘可能被破坏，转换成单相接地或者是相间短路。④转子绕组一点接地或者是两点接地，当发生一点接地的时候，励磁回路还是可以正常的运转，发电机可以持续的运行，如果不及时处理，会转化成两点接地。对于汽轮发电机，励磁回路的两点接地会形成轴系以及汽机的磁化现象。⑤发电机出现失磁现象，励磁系统出现故障，转子绕组出现问题，励磁电流出现下降或者消失的情况。

2 中小型发电机组应当装设的保护功能

（1）对于定子绕组相间短路的故障，超过1MW的发电机应当实行纵联差动保护；低于1MW的发电机根据实际的情况，在和其他的机组或者是系统并列运行的过程中，在发电机的出口侧需要装设三相式的电流速断保护，如果电流速断保护灵敏度不符合要求，可以装设纵联差动保护。现在的小型发电机超过750kW，多数采用的是纵联差动保护做短路主保护。

（2）对于直接和母线相连的发电机，定子绕组出现单相接地的故障，如果接地的电容电流超过或者是和允许值相等时，需要配置的接地保护是具备选择性并且可以进行跳闸动作的接地保护；如果低于允许值，需要装设对信号进行作用的接地保护。当发电机容量低于100MW，需要在保护区设置定子接地保护为超过90%；如果容量超过100MW，需要在保护区设置定子接地保护为100%。

（3）对于定子绕组匝间短路的故障，通常采用的措施是实行单元件的横差保护，和传统的纵差一起，组成双重化的主保护。对于汽轮发电机，中性点侧只能引出的端子数量为3个，可以装设的保护是：①故障分量负序方向的保护；②纵向基波零序的过电压式；③转子二次谐波电流式。对于小型的水机电组，没有必要思考定子绕组和转子绕组的匝间短路保护，目前主要是借助装在回路中的电流表或传感器，由值班人员进行近方或远方的监视运行。

（4）针对过电流的现象，可以采用的保护方式如下：①低于1MW的小发电机，，应用简单的保护就可以；②发电机超过1MW，采用的过电流保护应是由带低电压启动的方式；③低电压过电流不够灵敏，可采取复合电压启动的方式；针对自并励发电机，应当附加记忆的功能，以保证发电机近端短路时过流保护具有足够的灵敏度。

（5）针对发电机励磁消失的问题，在不能进行失磁运行的的情况，应当由失磁保护断开自动灭磁的开关，与此同时，把发电机断路器断开。如果发电机采用了半导体的励磁方式，应当进行专用的失磁保护。

二、非大型发电机组的调试工作

在发电机中，励磁装置是最主要的辅机，它的性能与电能生产有直接的影响，因此，在非大型发电机组的调试工作中，励磁装置的调试占据比较重要的位置。

对于励磁装置不能按照正常的方式进行升压的问题，首先应当确定励磁装置是否能够输出启励电压。其次，检查启励接触器的工作情况；再次，检查励磁变压器工作的回路；最后，对励磁装置整流情况进行检查，检查转子和励磁输出电缆的方向，看是否正常。

在运行中，励磁装置会出现故障。可控硅触发脉冲，影响到励磁装置的稳定工作。故障现象主要是励磁在投入使用的过程中，在某个工作点，励磁表计出现摆动的现象。对这种现象，需要对脉冲屏蔽线进行更换，使电缆屏蔽层能够接地。当励磁表记出现轻微的抖动时，属于比较正常的现象，如果摆动的幅度比较大，就是故障。这种情况下，应当对脉冲控制电压进行检查，脉冲控制电压是依赖于励磁量侧值，通过PID调节然后输出。因此，必须检查励磁装置的电源，然后检查给定值。可以采用万用表以及示波器对给定值进行检查。

励磁电压与电流也可能会出现问题。当电压正常，电流偏低的时候，会产生局部发热的现象。故障通常是因为转子回路的阻值增大导致的。高温迹象的原因有以下几个方面：①整流回路铜排各连接点接触不良；②分流器端子接触不良；③转子与电缆之间的连接问题；④集电环以及碳刷在有效的接触面积减小时，会使接触电阻增大等。

结语

为了保证电力系统的有效运行，需要做好发电机组的保护工作。对于中小型的发电机组，做好机电设置的保护和调试工作是非常重要的。在发电机组保护设置方面，针对发电机组经常存在的问题进行分析，并采取相应的保护措施。此外，还应当加强励磁装置的调试工作，从而使电力系统处于稳定运行的状态。

[1]刘玉福.改进中小型发电机传统的继电保护方式[J].电工技术，2009（04）.

[2]耿庆鲁，韩海鹏.氯碱企业中小型发电机组的继电保护[J].氯碱工业，2011（06）.