浅议电气设备发电机、变压器继电保护

王钰

摘 要：发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响着电力系统的安全与经济运行，因此，对其电气设备发电机、变压器继电保护的要求也越来越高。

关键词：发电机；变压器；继电保护；公用母线

1 发电机的保护

发电机在运作过程中容易受到不同程度的损害，究其原因之一是因为发电机自身结构比较复杂，运行过程中难免会发生未知的故障或者出现异常运行的状态。与此同时，电力系统出现故障时是造成发电机损伤的另一个原因，尤其是单机容量大的现代大中型发电机。所以，实际运作中，不能盲目断定发电机的故障类型及非正常运行状态原因，要对其进行针对性的分析，并依此作出相应的保护措施。

1.1 定子绕组相间断路

实际运行中，定子绕组相间断路会对发电机造成严重的损害，以为运行中会产生巨大的短路电流，为了防止此类现象发生，发电机装设瞬时动作的纵联差动保护。

1.2 定子绕组匝间短路

从整体来看，我们可以将定子绕组的匝间短路的情况分为两种，其中的一种情况是同相同分支绕组的匝间短路，另外一种情况是同相异分支的匝间短路。这两种短路情况都会由于强电流的产生而导致对发电机的损坏。鉴于这种情况，建议安装使用保护性能较好的瞬时动作专用的匝间短路保护。

1.3 定子绕组的单相接地

发电机最常见的一种故障就是定子绕组的单相接地，事实上这种故障是由于绝缘的损坏，让绕组与贴心发生短接，定子绕组的单相接地。接地电流损害绝缘绕组并引发电弧灼伤铁心，虽然此时电流并不是很大，但仍有几率发展成为相间短路或有机会发展为匝间短路。所以，发电机安装更为灵敏的定子绕组接地保护。

1.4 发电机转子一点接地和两点接地

发电机转自绕组俩点接地会造成无法想象的严重后果，因为如若发生此类情况，转子绕组就会因为短接从而造成磁势不平衡，这时候就会剧组的剧烈震动。一点接地，对发电机的运行没有明显不利影响。但为了更有效的避免俩点接地，装设一点接地保护也和安装俩点接地保户同样重要。

1.5 发电机失磁

发电机的失磁现象会对发电机本身造成严重的危害，也会对发电机的系统造成不可估量的损害，因此，发电机失磁是发电机要种故障之一，同时也是非常常见的故障，一般情况下，发电机的失磁故障表现为完全和部分失磁俩种情况。为了应对这种情况，应当为发电机安装失磁保护。除此之外，像电压保护，电流，阻抗保护等后备保护也应在发电机上装设。比较发电机两侧电流的相位和电流的大小是发电机纵联差动保护的基本原理，这个原因反应的是相间短路故障。下面这个图标就展示了发电机纵联差动保护：将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次测图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD接于其差回路中，当正常运行或外部故障时，I1与I2反向流入，KD的电流为：

2 变压器的保护

电力系统的安全运行，一个重要的前提是变压器不会发生各种类型的故障或者是变压器不会发生不正常运行状态。发生以上俩种情况之一或者同时发生都会对变压器造成损害，危害电力系统的安全运行。根据相关规定，因当为变压器设置相应的保护。

（1）防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路的纵联差动保护。（2）防止变压器油箱内部各种短路或断线故障以及油面降低的瓦斯保护。（3）防止变压器过励磁保护。对于大型变压器而言，变压器差动保护必须是单独的。通常情况下，变压器差动保护是三测电流差动，也就是高压侧电流来自高压电流互感器。而对应的中压测电流则来自中压侧电流互感器。低压侧电流来自相应的低电流互感器。变压器差异保护作为变压器最为被重视的保护之一原因即是这种保护范围已经被严格限定的区域，从中可以了解彼此区域间各种各样的故障以及故障类型。变压器因为在某些诸如运行方式，构造等方面与发电机存在着巨大的差异，所以不能完全照搬发电机的差异保护模式，又因为以上俩种原理是基本相同的，所以差异保护原理如图2所示。

3 发电机变压器组公用母线保护

发变组，全称是发电机变压器组，如今已经在电力系统中的得到了大面积的应用，尤其是在300mw级以上的电厂。因此发变组的公共保护变得尤为重要，主要保护有如下几种：（1）发变组纵联差动保护，构成双重化保护。（2）反时限过励磁保护。（3）后备阻抗保护。（4）非全相运行保护。（5）断路器失灵保护。

快速保护的双重化是如今大型发电机和变压器必须采用的，这些做的目的是为了使保护动作更加的可以把握。一般情况下，并不是按着发电机的配套差异保护和变压器的差动保护分别进行保护，而是有目的的简化，采用大电机变压器组纵差保护。发电机变压器组纵差保护运用的输入电流是来自三个不同的电流互感器，它们分别是高压厂变侧电流互感器、电机中性点处电流互感器和主变高压侧断路器处的电流互感器。即所谓的三侧电流差动。发电机变压器纵差保护主要的保护对象是，变压器和发电机以及连接他们各自之间的连线，在就是他们各自之间与相关断路器与厂用高压侧见的引线，让出口动作在发电机变压器纵差保护下全停。大型的发电机和变压器的运行中难免会出现各种各样的，由于不同原因所引发的过激励现象，以下是常见的几种：（1）发变组与系统并列之前，由于操作错误，误加大励磁电流引起过激励。（2）发电机起动过程中，转子在低速预热时，若将电压升至额定值，则因为发电机和变压器低频运行造成过激励。（3）切除发电机过程中，发电机解列减速，若灭磁开关拒动，使发变组遭受低频引起过激励。

参考文献

[1]王维俭.大型机组继电保护理论基础[M].北京：水利水电出版社，2003：88-120.

[2]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（1、2）[M].北京：中国电力出版社，2002：98-110.