水轮发电机组继电保护现状及改进

摘 要：水轮发电机组和大电网共同协作工作能够加强电力能源的实际需求满足，同时对环境的污染问题也能够从很大程度上得到缓解，而水轮发电机组继电保护是作业效率的保障。基于此，文章主要就水轮发电机组继电保护现状问题进行详细分析并结合实际情况对其改进优化的策略进行探究，希望此次理论研究对实际操作能起到一定指导作用。

关键词：水轮发电；继电保护；现状

引言

当前我国的电力改革正如火如荼的进行，由于我国在用电量上比较大，所以电力能源的实际供应还相对较为紧张，通过一些新的技术的发电就比较重要，水轮发电机组继电保护的问题是影响水轮发电效率的重要问题，加强对其理论研究就有着实质性意义。从水轮发电机组继电保护的现状来看还有诸多内容需要进一步的完善和改进，从而来促进水轮发电机组继电保护的优化应用。

1 水轮发电机组继电保护现状及问题分析

1.1 水轮发电机组继电保护现状分析

水轮发电机组继电保护装置对电力系统的保护来讲有着重要意义，在继电保护装置的作用下电力系统发生了异常就能够自行运行，将故障点进行断开，从而能够最大化的对电力系统设备的损害得以降低。从当前我国水轮发电机组继电保护和大电网的并列运行情况来看，继电保护的配置相对比较简单化[1]。水轮发电机在实际的运行过程中就可能出现定子绕组相间短路以及接地短路的故障问题，本应有相应的保护装置，但对于低压机组的容量小的现状考虑基础上以及从经济的角度出发考虑来说，基本就只是安装某一必要保护装置。

从实际的水电站的水轮发电机组继电保护装置来看，比较常见的有BKSF以及HFS型的配电屏，这些装置在保护以及控制和同期的功能上都有着较好的应用。在定子绕组接地保护瞬时动作于跳闸，以及过电压保护延时动作于跳闸，为能够有效防止机组甩负荷时飞车很多的电站还装有消能电阻自动投入装置和自动关导叶装置。将继电保护装置在水轮发电机组中的应用有着多种功能体现，其中的告警功能以及隔断功能和控制功能都有着重要体现，在告警功能上能夠对电力系统的工作状态实时监测，发现异常及时发出告警信号，在隔断功能上能够对突发性电路故障进行隔断，减小对水电站其它设备的危害影响[2]。

1.2 水轮发电机组继电保护问题分析

水轮发电机组机电保护的问题是多方面的，主要体现在用户电源频率发生偏移以及机组飞逸转速失控，部分的带恒压励磁装置的电站，当电站和系统突然解列之后，只要是电站侧在用户负荷电流不足过电流保护的整定值，那么发电机在保护装置层面就不能正确的动作。在用户的电源电压上虽然是基本恒定而在频率上偏离额定值比较大的电源就会对用户带来损害，加上反应在过电压或者是保护出口继电器动作而动作防飞车装置不能够正常的揉入实际当中使用，这样也就会造成飞逸转速的控制得不到有效实现。不仅如此，在继电保护动作于跳发电机主开关和灭磁的机组，保护动作后失去了作为操作电源的机端电压也会造成机组的过速问题出现。

还有就是由于同线用户受到危险过电压的问题，励磁装置无恒压功能机组在电站的故障一级系统的解列过程中，在线用户的总负荷比电站及时出力小，两者差值在相应范围内就比较容易出现电机输出电压的升高[3]。最终就会造成使用电设备长时间处在过电压状态而烧毁。对于以上的主要问题要能够详细的分析，针对性的加以解决。

2 水轮发电机组继电保护原理及改进策略探究

2.1 水轮发电机组继电保护原理分析

对水轮发电机组继电保护的原理方面，差动保护利用比较被保护元件两端电流的幅值以及相位原理构成，百分百定子接地保护通过反应三次谐波电压比值以及基波零序电压原理构成，而在95%定子接地保护是通过反应电机机端零序电压原理所构成，另外在失磁保护方面主要是通过反应励磁低电压以及系统低电压原理进行适当配置所构成。而对称过负荷保护以及不对称过负荷保护能够对发电机发热特性以及热积累过程进行模拟，从而实现t=K/[（I/Ie）2-B]的反时限延时功能运算，将发电机过负荷能力得到充分发挥。

对于各类型的保护配置性能方面，主要有集成电路型以及电磁型和晶体管型、微机型等几种保护装置，通过比较能够发现，微机型的继电保护装置的性能是最优的。其能够实现程序的自适应，能够按照系统运行状态自动的改变整定值及相关特性，并有着可存取存储器，同时也有着自检能力，对事故后的分析也比较有利[4]。

2.2 水轮发电机组继电保护改进策略

第一，完整的保护系统是通过管理系统下三个独立保护子系统所构成，并集中安置在一面保护屏内，从而来形成紧凑双重化发变组危机保护系统，而在每个保护子系统方面都有着自己的电源以及模拟量采集等系统。在保护的基本配置原则方面要能够得以遵守，主保护双重化以及要能够采用不同的原理，在主保护分配三个相互独立的子系统中。辅助保护以及异常运行保护和后备保护合理分配在这几个子系统当中。

第二，对并网机组而言，正常运行过程中的频率偏差和大电网频率偏差是相同的，允许值在±0.5赫兹，所以高低频率继电器整定值就在51赫兹和49赫兹上下，而在保护动作的频率偏差上只有额定值百分之二。在电站和系统的解列之后只要在线用户负荷和电站及时出力存有一定差异那么过频率及低频率的保护装置就能够动作。高低频继电器接于主开关电网侧主要是为能够避免保护装置在机组并网前动作。在电站出力大于用户负荷的时候，高频率保护动作，反则是低频率保护动作，这就对带恒电压励磁功能机组保护拒动比较有效，在保护的灵敏度方面也能够得到有效提升。

第三，水轮发电机组继电保护的优化还要在结构以及配置上能充分重视，对于完全独立的双套配置能够实现系统的双重化，同时也能够防止一套系统失效时失去保护，也能够实现不停电的检修对系统运行的可靠性得以有效提升[5]。各子系统电源的输入输出回路的独立能对子系统出故障以及退出运行过程中其它部分能够正常运行可以有效保障，然后可采用高可靠性指标的STD工控微机以及全部进口接插件，发挥各自的所长将系统的动作性能进行有效提升。

第四，对抗干扰的问题进行应对可以从多方面考虑，采用微机保护在抗干扰的能力上就比较强，要比其它的有源器件保护更加的优越，为能够将保护动作的正确性得到有效提升就可采用一些比较有效的抗干扰措施，例如隔离措施以及退藕和旁路、屏蔽、就近等措施的应用，另外也能够设置辅助的功能，也可以装设软盘驱动器以及必要的记录功能等。在相关的软件方面能够安装一些数据采集软件和保护功能软件等进行实际的应用。

3 结束语

总而言之，对于水轮发电机继电保护的优化措施的实施要能够从多方面进行，随着当前我国的相关技术的不断升级，生产现场所出现的技术问题都能够在微机保护的软硬件优化下得到有效解决。通过此次的相关措施的分析，能够从一定程度上提升实际作业的效率，由于文章篇幅限制不能进一步深化探究，希望此次理论研究能起到抛砖引玉的作用。

参考文献

[1]李刚，王翠霞，温渤婴.一种新型微机继电保护实验装置的研制[J].继电器，2014（22）.

[2]张秀芝，刘志清.木龙滩水电站水轮发电机组温度保护的实现[J].水力发电，2014（6）.

[3]周捷，杨永标.面向对象的微机保护测控软件开发与应用[J].电力系统自动化，2014（13）.

[4]姜富华，杜孝忠.我国小水电发展现状及存在的问题[J].中国农村水利水电，2014（3）.

[5]沈国荣，郑玉平，赵希才.继电保护技术的研究与应用[J].电力设备，2014（5）.

作者简介：肖亮（1988-），男，重庆市人，工作单位：重庆大唐国际彭水水电开发有限公司，职务：值班员。