水电厂发电机、变压器保护特点及配置方法研究

赵岳

（大唐岩滩水力发电有限责任公司广西南宁 530000）

水电厂发电机、变压器保护特点及配置方法研究

赵岳

（大唐岩滩水力发电有限责任公司广西南宁 530000）

水电站是一个国家和地区电力供应的场所，随着经济快速发展，人们对电力的需求也在逐步上升，而水电厂发电机、变压器安全问题是影响电力供应发展的重要因素。本文就以某地区水电厂发电机、变压器保护及整改措施展开相关论述。

水电厂发电机；变压器保护；配置

前言

随着经济快速发展，从生产到生活，电力对国民经济的提升有重要影响。水电厂发电机、变压器的保护及配置对整个电力行业的电力系统稳定运行，不但可以保障整个电力传输过程的安全，也可以延长电力设备的使用周期，满足我国日益增长的电力需求。因此，加强研究水电厂发电机、变压器的保护及安装配置对我国经济的平稳运行和发展有着直接的意义。

1 水电厂分类与主接线保护的配置原则

水电厂是将水能转化为电能的场所，因此根据地质状况以及水文特征的不同，水电厂也有不同的分类标准，我国水电厂有两种不同的分类标准：①按照水流的集中落差来分，可分为混合式水电厂、堤坝式水电厂以及引水式水电厂；②按照径流调节的程度来分，可分为有调节水电厂和无调节水电厂。我国水电厂的优点是，可综合利用水能资源、环境污染程度低、水能可调节和储蓄、运行灵活、发电成本低廉；但也有建设投资周期长、成本高、建水库需要占用大量居民用地、引发移民潮、会对生态平衡造成破坏等不足；水电厂受水文、地质情况等条件的限制，有枯水期和丰水期之分，因此水电发电不均衡，也不稳定。

根据水电厂的特点，分析主接线的可靠性时，要考虑变电厂与发电厂的电力负荷要求、设备运行的可靠性以及地理区位因素；尤其是对于大型的水电厂而言，电气的主接线应该确保具有很高的可靠性和安全性，操作过程要求具有灵活性、操作的方便性以及扩建的便捷性，这样可以保证断路器、母线以及二次设备的检修工作，也不会对整个电网的运行造成影响，通过简单的操作就可以保持电路通畅，节省了很多繁琐的步骤，不但便于操作人员运行掌握，更可减少技术失误。在灵活性方面，要符合电力调度要求，方便机组投切、调配电源以及改装变压器和线路，以满足不同运行模式的切换操作要求。根据具体扩建要求，在不影响连续供电的情况下以及满足电力正常运行要求的前提下，应本着节约的原则，主接线应力求简单清晰，节省断路器、隔离开关等一次电气设备；使控制和保护设备不过于复杂，节省二次设备与控制电缆；通过采取适当的节流措施，限制短路电流，选择物美

价廉的电气设备和轻型电器，一次设计、分期投资建设、投产。

2 水电厂发电机、变压器保护特点

水电厂发电机的保护主要有三种形式：①纵差保护，这种保护方式的优势在于便捷，纵差保护模式不仅具有很高的工作效率，而且使检测过程更加高效、灵活。②横差保护方式，主要起到保护匝间段异常的作用，操作简单、灵活应用，对发电机的维护提出了很高的要求，一旦不符合国家相关生产标准，就会导致保护措施出现延时。③失磁保护，主要是针对发电机的失磁现象采取的保护，如果操作不当，就会引发十分严重的后果。

变压器的保护相对与发电机保护而言，同样不能忽视。变压器保护主要包括变压器的主保护和变压器的后备保护两种。随着科研不断深入，人们逐渐意识到变压器保护的重要性，对于变压器的后备保护，由于选择的具体变压型号不同，就会有不同的保护操作方式，但具体主要有相间短路的保护和接地短路的保护两种方式。

2.1 硬件工艺优良，未出现硬件损坏造成保护误动的情况

发电机变压器保护装置应该配置高速数字信号处理器DSP 和32位高性能处理器，确保每个CPU的负荷率应小于60%。除此之外，保护系统应该具有较好的人机交互界面，同时具备必要的参数监视功能，对于数字式继电保护系统的运行，应该由所有辅助性功能单元和电源装置组成，这些硬件设施都是标准化组件，全部的元器件都要经过严格的抗老化筛选，同时还应该合理利用每一个装置保护模块，能够确保被保护设施的高效运转。

2.2 保护的原理相对简单、保护判据准确可靠

相对于硬件设施而言，保护系统软件设施应该采用模块化设计模式，以满足多种不同的配置标准，同时也有利于组态的维护及运行。软件设计应该考虑纠错和防错措施的实施，确保保护工作的灵活多样与装置设施的有效整合、维护以及观测。在具体运行过程中硬件和软件会受多种因素干扰，例如供电厂家过多、中间供电调配环节冗杂等原因，在变电站安装调配时就会出现多种不同类型的故障，所以应该做好检查防范措施，如表1所示。

表1

2.3 软件人机界面非常友好

保护功能的软件应该按照不同的保护原理和人机交互程序经过数据采集与数字滤波以及电气参数的测算来实行型号的输出从而达到多种保护功能。具体如图1所示。

3 水电厂发电机、变压器保护的配置方法

3.1 发电机保护的配置

为了规避水电站发电机的转子接地常见故障，保护发电机的正常运行，在具体配置方面，应该配置完备的故障警报系统，当故障一旦、发生，机组人员就可以按照相关指令进行针对性的操作。

图1

3.2 主变保护的配置

变压器一旦发生故障，就会对整个线路造成短路现象，严重时甚至会将变压器内的铁芯烧毁，有时可能会引起变压器着火，所以在对主变保护的具体配置上，应该结合变压器电路短路故障具体情况以及低压过流保护、连续过电流保护、变压器过激磁保护等多个不同的方面制定一份完整的实施计划，以此保障整个水电站的变压器投入运行后稳定安全运行。

此外，还要安装好避雷设备。避雷设备有助于保护变压器和配电柜免受电雷袭击，同时也可以保障整个电力系统的稳定运行，也能够保证变压器以及其它设备进行同步投切方式的良好转换，但禁止在保险跌落之前进行避雷针的安装。其次还要安装好吸湿器。如果说避雷针能减少变压器整个设备被雷电击中的几率，吸湿器则同样能够为变压器的安全顺利运行提供良好的保证，吸湿器的主要目的在于通过空气的过滤将优质空气传输运送至变压器的储油柜内部系统，为变压器的顺利运行奠定基础。在安装吸湿器时，需要保证吸湿器运行的稳定性和安全性，所以首先要将变压器的密封垫进行拆除。对于接地设备的安装可以有效保证整个配电系统的运行，也是配电系统安装的重要技术之一。接地安装工作主要包括配单柜的外壳和高压侧接地点、低压侧接地点等的位置连接。

4 结束语

综上所述，当前电力设备已经无法满足人们日益增长的电力需求，这就在很大程度上加大了我国电力部门对电力能源的资金和技术投入，不断强化水电厂发电机、变压器的保护及配置，一方面有助于电力系统的顺利运行，将电力运行中的安全隐患控制到施工设计阶段，另一方面，也可以有效严格把控好电网线路变配电安装的质量。除此之外，通过不断加强电力施工人员的专业技术能力培训来使其能够快速适应不断变化的社会环境，从而确保我国电力施工技术有效提升。

[1]刘珊，桑振海，石爽，马力.大型水电厂厂用电继电保护系统设计研究[J].电网与清洁能源，2014，07：81～85.

[2]王喜志.水电站发电机及变压器继电保护的设计原则与配置方案[J].自动化应用，2014，11：69～71+100.

TV734

A

1673-0038（2015）47-0209-02

2015-10-25

赵岳（1988-），女，助理工程师，本科，主要从事水电厂二次继电保护方面的工作。