初探变压器继电保护在水电站中的应用

2014-03-20周辉

科技视界 2014年21期

周辉

（中水集团毛尔盖水电有限公司，四川黑水 623503）

0 引言

变压器继电保护在水电站中的运用十分广泛，当然也十分重要。那么继电保护装置在水电站中是如何发挥其作用的呢？在水电站中没有继电保护装置的保护是不可能的。继电保护决定了水电站的各项工作程序能否安全有效的进行。变压器继电保护装置分为很多个继电器，在水电站的电力系统的哪个环节发生了故障，这时候继电保护装置就会马上检测到并且很快的发出相应的信号给工作人员，让工作人员在第一时间内对发生故障的环节作出相应的处理和弥补，大大减少了不必要的更扩大化的损失。我们从整体分析，继电保护它是属于一种自动化设备，亦或者说是一种有效的措施，能够起到对电力系统中的事故、故障进行控制或者隔离的作用。现在在我国大大小小的水电站中使用这种变压器继电保护设备是很常见的，下面将更为细致的从三个大方面对其进行探讨，也提出更为有效的改进措施。希望对一些水电站有一定的启示作用。

1 变压器继电保护的基本原理及工作任务

1.1 电气量保护

首先提到的一个保护是电气量的保护，如果水电站中的电力系统在运行的过程中出现了故障的话，一般而言，其内部的电流、电压都会有一定的变化，比如说电压变得低了、电流比之前增强了或者同时变强等等相应的变化。在这些变化发生的时候，设置在一端的变换器就会检测到与正常运行下参数的不同来发现到这种变化，就这样可以形成针对不同原理的保护装置。

1.2 非电气量保护

另外一种就是与之不同的非电气量保护，前面提到的电气量保护是对电压、电流的变化，非电气量保护则是对变压器使用过程中在温度或者压力等方面的变化进行检测。一旦水电站的电力系统发生故障，温度也发生了一些变化的话，继电保护装置就相当于一个开环自动控制设备，能够针对温度发生变化时发出的信号进行有效控制。所有的控制环节包括：保护部分、控制部分、逻辑部分和执行部分。我们可以在被保护的环节输入相关信号，再与测量的部分进行一些比较，那么该电力系统是否处于正常工作的状态，就可以很明了了，还有一个部分叫做“逻辑部分”，在这一部分就是要求我们根据输出的性质或者顺序什么的进行科学的推理和分析，最后判断出设备发出的动作是不是合乎之前推理的逻辑的，最后还有一个执行部分，顾名思义，就是根据判断的结果发出相应的执行动作，也就是发出相应的信号，以此来及时阻断故障部分。

1.3 变压器继电保护的根本任务

变压器继电保护，系统的说其根本的任务肯定是保护的作用。具体一点来说就是，变压器继电保护装置可以将电力系统中有故障的部分及时的与其它正常工作的部分隔离开来，不会继续影响其它设备，尽量让整个电力系统被毁坏的部分越少越好，尽快保证水电站的电力系统能够马上恢复，不影响生产的正常进行。通常设备发生故障的时候，变压器的继电保护设备就会发挥其效应了，会发出相应的预警信号来提醒工作人员准备快速的采取措施来及时的对故障部分进行消除，减少损失。而且继电保护设备还可以联系实际情况对发生故障的部分进行自动回复，这也就使得整个供电网络的供电更安全可靠。

2 变压器继电保护在水电站中的具体安装应用

2.1 对屏上设备进行保护

首先就是要在屏上进行安装保护，就是要接地的一端（也就是“端子”）和所要保护的部分很好的进行连接，另外为了有效的阻隔故障部分蔓延，所以要用一些阻燃性质的材料。真正进行安装的话，就是在安装的时候将一个空端子将带正电的正电源与跳闸回路之间的端子排隔离开来，由于安装在保护屏上的各个设备单元都有明显的标志，设备接地端子与保护屏体要可靠连接，而且采用阻燃材料进行端子的制作！在安装过程中要，同时也要用空端子将强弱电端子隔离开来，然后交流电路的回路里也要用试验端子来进行可靠连接，控制跳闸的连接片安装在上面。这些零件连接好以后，必须要先实验检测再投入使用，保证屏上设备这一块的保护安装可靠。

2.2 对电缆进行控制

对电缆进行控制中，我们首先就是要保证选择性保护设备的交流回路中用的控制线缆界面可以控制电缆截面，画出对应的误差曲线图，再选择与电压降相对应的电缆截面。其中电缆里面的电缆芯也可以根据缆线的机械强度多少来决定，一般可能会受到一些高压线的干扰或者特别的搞磁场的排斥，所以我们可以在这方面进行回避，采取一些相应的措施，比如说可以比实际操作的时候高1 米多，以此来达到回避的目的。电缆安置的槽将其堵住，不让积水进入，这一点也是十分重要不可小觑的。

2.3 设置变压器瓦斯保护

设置瓦斯继电保护的过程中，箭头要指向油枕的那个方向，再然后就是给变压器加油，在这个过程操作之前，必须要把瓦斯的信号位置进行改变，最后就是将保护装置中积压的气体放出，一直放到放气口冒油就可以了。

2.4 接地点的选择

前面提到了，端子要接地。通常来说，电压与电流的互感设备二次侧中，只要其中一个接地就可以了。在差动保护设备和几组电流互感设备都连上了之后，就像前面提到的，在保护屏上将端子接地。

3 水电站中变压器继电保护的改造

目前我国采用的一些变压器继电保护都是老旧的，对一些故障可能不能灵敏的进行应对，所以我们不妨可以探讨一下水电站中变压器继电保护的改造。我们将讨论的就是将传统的变压器继电保护改造成水轮发电机变压器。改造后的保护装置在性能方面大大增强，处理过程都是采用的数字化，相较于传统的保护装置，这种数字性能可以对实际中的需要随时做出调配。

3.1 对保护原理进行创新

对变压器继电保护装置的改造就是着眼于其保护原理进行创新的。之前提到的继电保护可能或多或少会受到负电荷的影响，但是改造后的保护装置可以检测到很小的比率差，检测到这些比率差后，制成的曲线图可以对故障发生的部分进行高灵敏的区分和判断，这种判断和区分和传统的继电保护装置相比，显然会更快更准确。

3.2 采用高性能的硬件平台

采用高性能的硬件平台就是在对系统改造的过程中，采用双核处理器，然后每个处理器系统又是有很多个独立的微处理器构成的，再结合数字信号处理硬件系统，就形成了一个高性能的硬件平台，在这个硬件平台上，可以对故障程度动态计算，使得继电保护作出的动作更精准。

3.3 增设发电机出口断路器失灵保护功能

老旧的电力系统的发电机与变压器间有一个发电机出口断路器，这个断电器可以隔离故障部分，保护仍在正常工作的部分，可以有效减少因故障产生的损失。在对变压器继电保护进行改造之后，在发电机出口断路器处增加一个失灵保护设备，避免因为断路器失灵所带来的更严重的后果。如果电力系统发生故障，断路器失灵的话，依靠继电保护装置自身发出动作，时间花费很长，不能迅速的隔离故障区，原本正常工作的部分可能都会受到影响，从而导致整个电力系统瘫痪。所以这样看来，改造的继电保护措施中，增设发电机出口断路器失灵保护功能是十分必要和重要的。