发电厂继电保护的配置研究

周贇

摘 要：发电厂的主设备包括发电机、主变压器、电动机等，它些对电厂的正常运行和电能质量有决定性的作用。但是，在这些设备运行的过程中，它们很可能出现故障，而且检修工作时间长、操作复杂，对电网的正常供电有很大的影响。因此，需要对其配置继电保护，以便在发生故障时能够迅速发出告警信号或者做出相应的动作。简要研究了发电厂内几种重要一次设备的继电保护配置，分析了设置的保护类型及其针对的故障，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：发电机；继电保护装置；告警信号；发电厂

中图分类号：TM774 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.145

发电厂继电保护的配置直接关系着各个设备的正常、可靠运行，它与电厂运行的安全性和稳定性息息相关。因此，相关单位必须配置功能完善的继电保护装置，一旦发生故障，继电保护装置能够快速切除故障。例如，當发电机发生故障时，应立即停运，并灭磁。虽然发电机没有出现严重故障，但是，一旦其出现了部分安全隐患，处于不正常运行状态，继电保护装置就会及时发出告警信号，以提醒工作人员及时处理。为了保证继电保护方案的科学性，还应考虑到发电厂自身的特点。本文主要研究了几种发电厂内重要一次设备的继电保护，这对实现发电厂继电保护配置的优化有重要的参考价值。

1 电厂发电机的继电保护配置

1.1 发电机的故障类型

发电机故障主要包括以下几类：①定子绕组相间短路。这种故障会产生巨大的热量和电应力，会严重破坏绕组的绝缘，严重时还会烧毁铁芯和绕组。②定子绕组匝间短路。这种故障发生时间过长可能会引发接地故障或相间短路故障。③定子绕组单相接地短路故障。一般情况下，这种故障是绕组与铁芯发生短路，接地处的短路电流产生的高温会使得铁芯部分熔化，修复起来非常困难。④励磁回路故障。励磁回路一点接地故障不会造成直接的破坏，但是，如果不及时处理，发展成两点接地或多点接地，形成电流通路，将会破坏转子绕组和铁芯。同时，如果不再满足转子磁通的对称性，电动机将会发生振动，产生更加严重的后果。

发电机不正常运行状态有以下几种：①低励磁或失磁。在这种状态下，发电机吸取不功功率，容易引起定子过电流，发电机失去同步状态，严重时还可能导致电压下降。②定子过负荷。当发电机定子电流过大时，温度可能过高，从而加快绝缘老化的速度，缩短发电机的使用寿命。③定子过电压。当发电机负荷突然变小时，发电机输出电压会变大，可能就会将定子绕组的绝缘击穿，引发事故。④发电机失步。这种状态会导致系统震荡，导致定子绕组过热，或受到机械损伤。⑤频率降低。当负荷过高或者发电机动力突然消失，但发电机断路器没有跳闸时，发电机将从发电状态过渡到电动机状态，形成逆功率。

1.2 发电机继电保护的配置

从发电机的故障类型来看，发电机需配置以下继电保护：纵联差动保护、过流保护、过负荷保护、定子绕组匝间短路保护、定子绕组接地保护、励磁回路接地保护和失磁保护。

纵联差动保护是发电机的主保护，一般采用比率制动方式。当发电机内部发生故障时，第一时间停机，即断开发电机的断路器，并灭磁，同时，关闭原动机。比率制动差动纵联差动保护的保护动作电流不是固定的，当外部短路电流越大时，其动作电流越大，以确保外部故障时保护不误动而内部故障时可靠动作。过流保护反映的是发电机内的电流故障，按照躲过发电机额定电流来整定。一般情况下，电流采用复合电压进行闭锁。其中，低电压按照躲过发电机失磁运行或者电动机自启动出现的低电压整定，负序电压按照躲过相邻线路末端发生故障时的负序电压整定，动作时间按照躲过相邻元件后备保护最长一级时间来整定。定时限过负荷保护动作电流按照发电机允许长期运行的负荷电流来整定，而反时限过电流保护是为了防止发电机定子过热。发电机定子接地保护反映发电机零序电压的大小，可发信或者跳闸。发电机过电压保护反映发电机机端电压的大小，按照发电机允许最大过电压和允许时间来整定。发电机的失磁保护使用无功和过电流判据，将失磁与短路、系统震荡、TV断线区分开来。当出现逆无功和定子过电流时，判断发电机失磁，保护自动降低发电机有功功率。

2 电厂其他主设备的继电保护配置

2.1 变压器保护

变压器的保护包括电流速断保护、纵联差动保护、过流保护、单相接地零序电流保护和中性点零序电流保护等。变压器的电流速断保护是为了在保护范围内发生单相或多相短路故障时迅速切除故障点。其整定值应同时考虑外部发生故障时的最大短路电流和变压器的励磁涌流，保护动作值取这两个值的最大值。为了与其他保护配合，一般采用速断保护。变压器的纵联差动保护主要针对变压器绕组内部以及引出线上发生的故障，动作值按照躲过外部故障时最大不平衡电流整定，保护动作时将变压器各侧断路器跳开。过流保护、单相接地零序电流保护、中性点零序电流保护等属于变压器的后备保护，使得变压器的保护更加完善、可靠。

2.2 电动机保护

对于高压电动机或者大容量的低压电动机，要求采用较为完善的保护，一般配置纵联差动保护、电流速断保护、过流保护、过热保护、单相接地保护、堵转保护、过负荷保护和欠电压保护等。其中，堵转保护属于电动机的特殊保护。电动机发生堵转，是指电动机长时间没有达到额定转速，流过电流变大。当单独传情况严重时，很容易使得电动机被烧坏，因此，设置堵转保护。堵转保护需要躲过电动机的正常启动，因此，在整定的启动时间内，需暂时退出堵转保护。堵转保护的动作电流和延时整定是由电动机的启动特性和耐受过电流决定的。一般情况下，可将堵转电流整定为2.5～3倍的额定电流。

3 总结

发电厂内设备种类比较多，保护配置复杂，对继电保护配置的研究任重而道远，还有大量繁重的工作需要开展。本文简要分析了发电厂内主要设备配置的保护类型，希望为发电厂继电保护更深入的研究提供参考。

参考文献

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〔编辑：白洁〕