水电站发电机变压器继电保护研究

郑冰涛 苏艳华

摘 要：水电站发电机变压器的稳定对于水电站的顺利发电和稳定运行具有重要的意义，水电站发电机变压器继电保护直接影响着水电站的稳定运行，在水电站运行过程中会不可避免地产生一些故障，导致线路短路、元件烧损，影响到水电站的正常运行。为了降低故障发生的概率，就要根据水电站的实际情况，科学的、合理的设置水电站发电机变压器继电保护装置，从而保证水电站发电机稳定的运行。

关键词：水电站;发电机;变压器;继电保护

一、 水电站发电机变压器的常见故障分析

水电站在运行过程中会不可避免产生故障，造成水电站发电机变压器线路短路甚至元件烧损，影响水电站的稳定运行。变压器发生故障的位置不同，故障原因也不同，油箱外的故障一般发生在变压器绕组引出短线和绝缘套管上的故障，包括低压接地故障、大电流接地故障、相间短路故障，油箱内的故障主要有同向部分绕组匝间短路、大电流系统不同点出现接地短路、各侧相间短路，此外，还有系统故障负荷故障，以及由于频率降低或系统电压增高产生的激磁现象，变压器中心点定位上升，油箱内部油位上升，会导致变压器温度升高，出现全面停运现象。

二、 水电站发电机变压器继电保护装置

（一）水电站变压器继电保护装置

变压器一旦短路，就会产生大量的短路电流，导致变压器温度升高，温度过高会导致变压器绕组和铁心直接被烧毁，造成变压器停运。变压器故障发生在油箱内部时，与电弧紧密相随的短路电流还会引发火灾，短路电流还会形成电动力，导致变压器形变甚至被损毁，变压器处于异常运行状态下也会威胁到变压器的安全，需要及时发现隐患并及时处理。要保证变压器的运行安全，就要尽量控制变压器发生故障的频率，将变压器故障损害降到最低。一旦变压器发生短路，就要立即将变压器切断，在发生故障后快速报警并及时处理。大型变压器一般采用纵差保护方式，保护系统包括短线信号、差动速断软件，在具体的纵差保护装置中，要有效保证内部故障系统的灵敏度，就要依靠比率来进行制订差动软件。变压器外部故障时，流出的电流和流入的电流一般相同，纵差保护系统不会被触发，变压器出现内部故障或异常运行时，只存在流入变压器的电流，在不考虑负荷电流的情况下，一般会触发纵差保护系统，切除变压器，有效保证变压器的安全。

（二）短路故障的主保护

水电站变压器定子绕组或输出端发生相间短路或接地短路，会在系统中产生很大的短路电流，损伤变压器内部零件，除纵差保护法外，还可以利用横差保护法进行主保护。

（三）短路故障的后备保护

1. 低压过流保护

低压过流保护是一种主要针对发电机的保护方法，同时也对周边其他设备进行保护。

2. 次同步过流保护

次同步过流保护主要针对发电机在进行变频启动时出现的短路情况，这种短路情况通常由定子绕组所导致。

3. 定子绕组保护

定子绕组保护主要针对定子绕组过负荷的情况，特别是发电器长期运转导致过热的情况。通过定子绕组负荷保护装置可以有效地防范发电机内部发生的短路故障。

4. 负序电流保护

负序电流保护主要用于防止转子受到损坏，通常，转子损坏主要由三项负荷不平衡造成，电力系统短路也可能造成转子的损坏。

（四）接地故障保护

水电站变压器定子绕组容量比普通发电机要大很多，变压器一旦发生接地故障就会发生很大的瞬间电流，影响到变压器的安全隐形，如果发生间低故障，还会出现弧光过电压，导致变压器绝缘位置损坏，产生更大的短路故障。一般变压器接地故障的保护方式包括定子绕组接地保护和转子接地保护，我国水电站变压器机电保护起步比较晚，许多技术还不完善，在电子绕组接地保护中存在一定的盲区，变压器正常运行的情况下还需要配备完善的预警系统，发生接地故障要及时切断电源，保护电子系统元件。

（五）增加发电机出口断路失灵的保护

传统的水电站主线连线方式都是在发电机和变压器中间加入出口断路器，这种装置可以最大程度上實现保护工作。工作原则具体来说就是当变压器运行出现故障时，可以通过断开发电机出口断路将发电机和变压器分离开来。为防止长电缆直流接地后电容电流导致保护装置误开入，引起误启动失灵保护动作，其他屏保护动作接点经大功率重动继电器后输入开入回路采用双开入，2个开入量同时置“1”，才认为该失灵开入有效，外部设计回路如图1所示。

所以在实际的运行工作中，一定要将发电机出口断路失灵的保护工作重视起来，结合实际情况进行技术创新。

三、 结语

综上所述，变压器的继电保护工作是水电站正常运行的基础工作，发挥着不可忽视的重要作用，相关工作人员必须对此引起高度的重视，及时对存在缺陷的机电保护装置进行改造，以确保继电保护装置的重要应用价值能够得以充分发挥，从而更好地推动水电站的发展。

参考文献：

[1]王冰冰.并网光伏电站LVRT特性对升压变压器继电保护的影响[J].电工电气，2019.

[2]杨乾纯.发电机励磁系统保护配置及整定分析[J].石油化工技术与经济，2019.

作者简介：

郑冰涛，国网湖南省电力有限公司凤滩水力发电厂;

苏艳华，国网湖南省电力有限公司水电分公司。