淺議電氣設(shè)備發(fā)電機(jī)、變壓器繼電保護(hù)

王鈺

摘 要：發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響著電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，對(duì)其電氣設(shè)備發(fā)電機(jī)、變壓器繼電保護(hù)的要求也越來越高。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；變壓器；繼電保護(hù)；公用母線

1 發(fā)電機(jī)的保護(hù)

發(fā)電機(jī)在運(yùn)作過程中容易受到不同程度的損害，究其原因之一是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)行過程中難免會(huì)發(fā)生未知的故障或者出現(xiàn)異常運(yùn)行的狀態(tài)。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)是造成發(fā)電機(jī)損傷的另一個(gè)原因，尤其是單機(jī)容量大的現(xiàn)代大中型發(fā)電機(jī)。所以，實(shí)際運(yùn)作中，不能盲目斷定發(fā)電機(jī)的故障類型及非正常運(yùn)行狀態(tài)原因，要對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的分析，并依此作出相應(yīng)的保護(hù)措施。

1.1 定子繞組相間斷路

實(shí)際運(yùn)行中，定子繞組相間斷路會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成嚴(yán)重的損害，以為運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生巨大的短路電流，為了防止此類現(xiàn)象發(fā)生，發(fā)電機(jī)裝設(shè)瞬時(shí)動(dòng)作的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

1.2 定子繞組匝間短路

從整體來看，我們可以將定子繞組的匝間短路的情況分為兩種，其中的一種情況是同相同分支繞組的匝間短路，另外一種情況是同相異分支的匝間短路。這兩種短路情況都會(huì)由于強(qiáng)電流的產(chǎn)生而導(dǎo)致對(duì)發(fā)電機(jī)的損壞。鑒于這種情況，建議安裝使用保護(hù)性能較好的瞬時(shí)動(dòng)作專用的匝間短路保護(hù)。

1.3 定子繞組的單相接地

發(fā)電機(jī)最常見的一種故障就是定子繞組的單相接地，事實(shí)上這種故障是由于絕緣的損壞，讓繞組與貼心發(fā)生短接，定子繞組的單相接地。接地電流損害絕緣繞組并引發(fā)電弧灼傷鐵心，雖然此時(shí)電流并不是很大，但仍有幾率發(fā)展成為相間短路或有機(jī)會(huì)發(fā)展為匝間短路。所以，發(fā)電機(jī)安裝更為靈敏的定子繞組接地保護(hù)。

1.4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)接地

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)自繞組倆點(diǎn)接地會(huì)造成無法想象的嚴(yán)重后果，因?yàn)槿缛舭l(fā)生此類情況，轉(zhuǎn)子繞組就會(huì)因?yàn)槎探訌亩斐纱艅?shì)不平衡，這時(shí)候就會(huì)劇組的劇烈震動(dòng)。一點(diǎn)接地，對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行沒有明顯不利影響。但為了更有效的避免倆點(diǎn)接地，裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)也和安裝倆點(diǎn)接地保戶同樣重要。

1.5 發(fā)電機(jī)失磁

發(fā)電機(jī)的失磁現(xiàn)象會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)本身造成嚴(yán)重的危害，也會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)造成不可估量的損害，因此，發(fā)電機(jī)失磁是發(fā)電機(jī)要種故障之一，同時(shí)也是非常常見的故障，一般情況下，發(fā)電機(jī)的失磁故障表現(xiàn)為完全和部分失磁倆種情況。為了應(yīng)對(duì)這種情況，應(yīng)當(dāng)為發(fā)電機(jī)安裝失磁保護(hù)。除此之外，像電壓保護(hù)，電流，阻抗保護(hù)等后備保護(hù)也應(yīng)在發(fā)電機(jī)上裝設(shè)。比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流的相位和電流的大小是發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理，這個(gè)原因反應(yīng)的是相間短路故障。下面這個(gè)圖標(biāo)就展示了發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：將發(fā)電機(jī)兩側(cè)變比和型號(hào)相同的電流互感器二次測圖示極性端縱向連接起來，差動(dòng)繼電器KD接于其差回路中，當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，I1與I2反向流入，KD的電流為：

2 變壓器的保護(hù)

電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，一個(gè)重要的前提是變壓器不會(huì)發(fā)生各種類型的故障或者是變壓器不會(huì)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)生以上倆種情況之一或者同時(shí)發(fā)生都會(huì)對(duì)變壓器造成損害，危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，因當(dāng)為變壓器設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)。

（1）防止變壓器繞組和引出線相間短路，直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路以及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。（2）防止變壓器油箱內(nèi)部各種短路或斷線故障以及油面降低的瓦斯保護(hù)。（3）防止變壓器過勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)于大型變壓器而言，變壓器差動(dòng)保護(hù)必須是單獨(dú)的。通常情況下，變壓器差動(dòng)保護(hù)是三測電流差動(dòng)，也就是高壓側(cè)電流來自高壓電流互感器。而對(duì)應(yīng)的中壓測電流則來自中壓側(cè)電流互感器。低壓側(cè)電流來自相應(yīng)的低電流互感器。變壓器差異保護(hù)作為變壓器最為被重視的保護(hù)之一原因即是這種保護(hù)范圍已經(jīng)被嚴(yán)格限定的區(qū)域，從中可以了解彼此區(qū)域間各種各樣的故障以及故障類型。變壓器因?yàn)樵谀承┲T如運(yùn)行方式，構(gòu)造等方面與發(fā)電機(jī)存在著巨大的差異，所以不能完全照搬發(fā)電機(jī)的差異保護(hù)模式，又因?yàn)橐陨蟼z種原理是基本相同的，所以差異保護(hù)原理如圖2所示。

3 發(fā)電機(jī)變壓器組公用母線保護(hù)

發(fā)變組，全稱是發(fā)電機(jī)變壓器組，如今已經(jīng)在電力系統(tǒng)中的得到了大面積的應(yīng)用，尤其是在300mw級(jí)以上的電廠。因此發(fā)變組的公共保護(hù)變得尤為重要，主要保護(hù)有如下幾種：（1）發(fā)變組縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，構(gòu)成雙重化保護(hù)。（2）反時(shí)限過勵(lì)磁保護(hù)。（3）后備阻抗保護(hù)。（4）非全相運(yùn)行保護(hù)。（5）斷路器失靈保護(hù)。

快速保護(hù)的雙重化是如今大型發(fā)電機(jī)和變壓器必須采用的，這些做的目的是為了使保護(hù)動(dòng)作更加的可以把握。一般情況下，并不是按著發(fā)電機(jī)的配套差異保護(hù)和變壓器的差動(dòng)保護(hù)分別進(jìn)行保護(hù)，而是有目的的簡化，采用大電機(jī)變壓器組縱差保護(hù)。發(fā)電機(jī)變壓器組縱差保護(hù)運(yùn)用的輸入電流是來自三個(gè)不同的電流互感器，它們分別是高壓廠變側(cè)電流互感器、電機(jī)中性點(diǎn)處電流互感器和主變高壓側(cè)斷路器處的電流互感器。即所謂的三側(cè)電流差動(dòng)。發(fā)電機(jī)變壓器縱差保護(hù)主要的保護(hù)對(duì)象是，變壓器和發(fā)電機(jī)以及連接他們各自之間的連線，在就是他們各自之間與相關(guān)斷路器與廠用高壓側(cè)見的引線，讓出口動(dòng)作在發(fā)電機(jī)變壓器縱差保護(hù)下全停。大型的發(fā)電機(jī)和變壓器的運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的，由于不同原因所引發(fā)的過激勵(lì)現(xiàn)象，以下是常見的幾種：（1）發(fā)變組與系統(tǒng)并列之前，由于操作錯(cuò)誤，誤加大勵(lì)磁電流引起過激勵(lì)。（2）發(fā)電機(jī)起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子在低速預(yù)熱時(shí)，若將電壓升至額定值，則因?yàn)榘l(fā)電機(jī)和變壓器低頻運(yùn)行造成過激勵(lì)。（3）切除發(fā)電機(jī)過程中，發(fā)電機(jī)解列減速，若滅磁開關(guān)拒動(dòng)，使發(fā)變組遭受低頻引起過激勵(lì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王維儉.大型機(jī)組繼電保護(hù)理論基礎(chǔ)[M].北京：水利水電出版社，2003：88-120.

[2]能源部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（1、2）[M].北京：中國電力出版社，2002：98-110.