应用于水力发电机组的继电保护探讨

肖湘婷

（广西西江开发投资集团有限公司百色分公司 广西百色 533000）

应用于水力发电机组的继电保护探讨

肖湘婷

（广西西江开发投资集团有限公司百色分公司 广西百色 533000）

水力发电机组的应用随着人们用电需求的不断上升，为确保该设备的有效运行，我们通常会将继电保护技术应用其中，本文主要分析继电保护的技术内涵与发展，探讨水力发电机组中继电保护技术的应用现状，同时研究水力发电机组继电保护技术发展趋势，以期促进我国水力发电厂发展与进步。

水力发电机组；继电保护；相关探讨

自从改革开放以来，国内经济发展迅速，在这一形势下，国内水力发电厂也迅速发展。在水力发电机组中，继电保护的技术有着重要作用，因此，水力发电厂应该科学、合理地应用继电保护的技术，这样可以有效提高水力发电机组运行安全性与稳定性，提高电力系统经营效益。

1 继电保护技术内涵与发展

1.1 继电保护的技术内涵

继电的保护技术主要指电力系统在发生故障与出现异常时，应用电气自动化的装置将系统故障的部分切除，或是及时将故障信号发出，降低故障损失与范围，有效保证系统运行安全性。而且继电保护的技术主要特点是可靠性比较高、选择性比较强、运行的速度比较快以及灵敏度比较高，该技术可以及时查出电力系统故障，能够保证电力系统的运行安全性与可靠性，防止发生重大安全事故。

1.2 继电保护技术的发展

目前，国内继电保护的技术发展主要包含以下两方面：①和西方发达国家比起来，国内继电保护的技术起步较晚，可是发展的速度比较快；②微型的机电技术发展迅速。在20世纪70年代国内逐渐开始研究继电保护的技术，初期主要研究晶体管这种继电的保护器，而随着晶体管不断发展与应用，逐渐研发出集成电路的保护装置。近几年开始推广微机继电的保护器，未来继电保护的技术将向着网络化与电子化方向发展。

2 水力发电机组异常故障原因及危害

2.1 水力发电机组异常故障原因

目前，水力发电机组振动异常故障原因主要有以下三种：①尾水管涡带，主要是指水力发电机组尾水管零件受到局部冲击，产生不稳定流体，这种流体会影响到系统正常运转，通过产生螺旋形低压脉冲，当这个数值达到某一临界值时，使得水力发电机组管道发生振动，如果这个数值频率与水电厂振动频率接近时，可能引发强烈振动，严重影响到水力发电机组的使用功能；②设备转轮出现空蚀的情况，主要是因为流通管的位置安装不科学，当水体进入系统时，可能会出现不平稳的现象，造成零部件剧烈振动；③水力发电机组轮片容易受到水体撞击，如果水体撞击的频率与水力发电机组频率相近时，引发水力发电机组轮片发生振动故障。从这三个故障原因可知，引发水力发电机组异常振动，主要是在安装过程中，没有科学确定设备零件位置。同时，判断不同的异常振动原因，可以根据振动频率，不同的振动频率反映出不同的异常原因。水轮发电机原理图如图1。

2.2 水力发电机组异常故障危害

图1

水力发电机组在运转过程中本身会发生一定的振动，只要这个振动频率处于安全范围内，都不属于故障情况，但是如果振动频率过快或者不稳定，则说明某个零部件出现了问题，会影响到整个系统的运转情况，其危害主要有以下三部分：从水力发电机组的使用年限的角度来说，如果零部件在振动过程中出现螺帽松动或其他部件断裂的情况时，可能会增加维护难度，缩短其使用年限，加大水电厂的经济负担；从电力生产程序的角度来说，水力发电机组振动异常故障可能会减缓整体生产速度，影响到水电厂的生产效率，最终造成水电厂的经济损失；从其他设备的角度来说，水力发电机组振动频率会影响到其他设备，引发设备共振的情况，会使得设备间磨损严重，从而造成整个发电线路的瘫痪。

3 如何促进水力发电机组中继电保护技术常规运行

3.1 减少水力发电机组运转过程碰撞次数

水力发电机组振动异常时，应该先根据其运转速度，准确判断振动频率，如果振动频率随着运转速度的升高而不断增加，可以检查系统发电机的零部件“转子”，看其是否有不平稳的现象，确定是发电机的问题后，可以增加转子动平衡，降低系统的振动频率；反之，则可以检查水力发电机组的零部件轴线，检查轴线是否和中心对称，假如存在不对称的情况，应及时调整，消除水力发电机组异常振动。对于水力发电机组整体设备都异常振动的情况，则需要把设备全部拆开，如底环、转轮等，并送到专业厂家进行相关维修工作，重新安装时，可以适当增加底环和系统顶盖之间的距离，减少水力发电机组运转过程碰撞次数，预防振动故障。应特别注意的是，在购进水力发电机组装备时，必须选择质量好、信誉高、售后服务全面的厂家，即使水力发电机组出现部分振动故障，也能配到原装零件，延长设备的使用期限，节约水电厂设备投入资金。

3.2 取消水力发电机组内部紫铜垫

水力发电机组如果在带有负荷工作的情况下出现振动故障，可以先考虑内部零件问题，查看转轮和螺钉等部件是否正常，如果出现叶片脱落的情况，应马上停止水力发电机组，并进行维修，提高整个系统的运转安全性和稳定性。如果水力发电机组振动频率过高，可以对设备重新进行盘车，在零件“镜板”和零件“推力瓦”之间安装好绝缘板，在安装过程中，可以采用铲削等方式，移除水力发电机组内部紫铜垫，预防振动异常故障。需要注意的是，在移除零部件时，应确保其他部件的稳定性和安全性，基于水电厂发电系统整体视角，严格调整其他设备的水平位置和角度，通过打磨等方式，预防其他设备发生振动故障。因地域气候条件的不同、电力负荷方面都存在着比较大的差异，这使得继电保护系统的性能需求有所不同，在平常的操作中，需要注意继电保护系统的架构、性能和当地的环境条件是否相符，如果不符合应该立即向上级说明情况，尽可能的让继电保护系统更适合当地实际条件。

3.3 对一次设备运行进行维护

微机和电子技术在水力发电机组中的有效应用，可准确地判定保障电压的安全性与稳定性。这是因为微机与系统的电子及时按照合闸的具体位置及电压的波形图，来全面管理与控制设备的电压跳，这正是以往水力发电机组运行与维护技术所欠缺的地方。将继电保护技术应用水力发电机组中可以实行自我检测，如果水力发电机组断路器的设备在运行中发生异常，系统则会自行发出警报，同时还能提供相应的数据，以便设备维护人员参考。除此之外，在智能水力发电机组的数字化一次设备当中，电子互感器属于一个非常关键的元件，主要包括：合并单元、采集单元以及传输数据化一次设备等，在普通设备的运行与维护中，和传统电网间的差别较大，特别是在处理出现的误差与分析误差的过程中，两者之间的处理方法有很大差异。对继电保护系统运行维护时，技术人员应该正确采取检修的手段，尤其是二次回路等重点的设备系统，更需要用标准的操作方法来进行维护。要定期进行继电保护装置的维护工作，并对重点设备系统不定时选择性的检查。在检查的过程中发现问题，要及时向上级进行汇报，并立即采取措施进行维护，如果是紧急危险的情况，可以马上终止设备或系统的运行，等到切除故障问题之后，便可以继续使用。

3.4 重新组装水力发电机组

在处理好设备故障后，应该重新组装水力发电机组：①熟读其安装说明书，严格按照水力发电机组组装程序，确保各设备之间的距离，科学确定好机组安装位置，减少设备间共振的情况；②选择好技术人员，做好相关安装工作和测试工作，安装完成后，必须再一次进行确认水力发电机组运转状态，记录好每个部分的振动频率，为下次检修工作提供相关参考数据。总之，水力发电厂对现阶段的水力发电机组继电保护的运行与维护技术应多加重视，针对运行与维护中出现的故障，制定安全、高效的预防措施，不断更新与维护运行设备，及时升级水力发电机组设备，提升维护技术水平，以便做好水力发电机组继电保护系统的故障检修工作，进而提升继电保护的安全性与可靠性。

4 结束语

综上所述，水力发电厂中存在的水力发电机组振动异常故障，不仅缩短了发电机组的使用寿命，也严重威胁到整个发电系统的正常运转，对水电厂产生很大不良影响，据此，我们必须将继电保护技术应用其中，加大对水力发电机组振动的控制力度，增加巡查次数，实时监测水力发电机组运转情况，及时解决出现的问题，并提早做好相关防护措施，在最大程度上维护水电厂效益，保障整个发电系统的正常运转，更好地满足人们日益增长的电力需求。随着继电保护装置技术快速发展，为了保证我国电力系统能安全稳定的运行，需正确进行维护与检测，加强电力系统的维护，完善继电保护装置，便能提高电力质量与效率。

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TM31

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1004-7344（2016）07-0097-02

2016-2-20

肖湘婷（1983-），女，助理工程师，本科，主要从事电气设备维护工作。