抽水蓄能电站继电保护问题探究

董洋

摘 要：本文主要从正确计算变压器两侧的短路电流、合理配置机变单元接线的主变压器相间短路后备保护、对高压厂用变压器和励磁变压器的主保护进行科学皮质这几个方面进行了探讨，有益于相关人员在设计继电保护期间可以准确地进行配置与计算，继而为增强主设备运作的可靠性提供应有的保障。

关键词：抽水蓄能电站;主变压器过电流保护;励磁变压器的主保护

針对抽水蓄能电站的继电保护设计来说，其依然有一些不正确的做法常被使用，这样久而久之下去就会对抽水蓄能电站的运作水平带来不利影响。像不能计算变压器两侧的短路电流、无法对机变单元接线的主变压器相间短路后备保护进行科学配置、无法对高压厂用变压器和励磁变压器的主保护进行合理配置等，本文对这些常见问题进行探讨，供以借鉴。

1 正确计算变压器两侧的短路电流

很多人都习惯将两相短路电流当做最小短路电流，其数值往往是三相短路电流的0.866倍，因此把三相短路电流乘以或0.866就叫做两相短路电流。倘若保护所在实际位置和短路点之间不存在变压器，那么以上计算两相短路电流的方法是无需质疑的。然而，倘若保护所在实际位置和短路点之间存在变压器，同时变压器的接线组别是Dy类亦或是d类的话，那么以上计算两相短路电流的方法就很容易产生误差。

从下图可以看到，yn侧的两相短路电流和yn侧故障相（B相和C相）对应的D侧两相绕组的相电流为：

接线组别为Dyn的变压器在yn侧发生两相短路时两侧的短路电流图

IBA=IBC=32×33=12=0.5（A）

所以，D侧的三相线电流分别是：

IA=0.5（A）

IB=1.0（A）

IC=0.5（A）

针对这一组值来说，其主要表示以下电流值：一是n侧发生两相短路时的D侧电流;二是yn侧发生三相短路时的D侧电流之比。显而易见的是，这组比值之中并没有看到0.866。上述研究对y类的接线组别的变压器一样可行。

2 合理配置机变单元接线的主变压器相间短路后备保护

针对抽水蓄能电站来说，其出现GCB断开，主变压器倒送厂用电的情况非常常见。显然这个时候无论是针对发电机的复压带记忆过电流保护来说，还是就变压器低压侧的方向通过电流保护而言，都无法达到后备保护的效果。基于这种状况之下，以下两种情况均实现了后备保护的效果：一是电流取自变压器高压侧的复压过电流保护;二是电压取自低压侧的复压过电流保护。但话又说回来，这一保护在GCB合上以及机组正常工作期间，倘若一直不退出运行，那么就一定要拥有指向变压器的方向性。科学的做法就是相关人员在充分利用GCB辅助触点的基础上实现该保护的投退，这是因为当GCB处于断开状态以后才能促使该保护实现投入的效果。有这样一种设想，倘若将主变压器低压侧的方向过电流保护取消，只借助于以下两种保护措施：一种是发电机的复压过电流保护;另一种是主变高压侧的复压过电流保护，那么能否实现全部状态之下的相间短路后备保护：当GCB处于合上状态时，机组发电亦或是抽水运作期间，倘若发电机和母线、高压侧外部等设备甚至线路始末均出现相间短路问题时，那么这个时候复压过电流保护都会及时启动，当做相应的后备保护跳开GCB并停机。假如相间短路出现在发电机和母线，那么这个时候马上切除短路，就可以确保余下设备顺利运作。倘若相间短路出现在变压器本体亦或是高压侧外部，这时跳开GCB后短路点没有将其切除的话，那么这时GCB会促使相关复压过电流保护自动投入，并在此基础上当做相应的后备保护去跳开高压侧断路器，继而将故障消灭在萌芽之中。由此可见，有些时候并不需要主变压器低压侧的方向过电流保护，将该保护装置去掉的话，并不会对保护的整体性能带来影响，反而在进行详细计算时可以大大降低动作时间。

3 对高压厂用变压器和励磁变压器的主保护进行科学配置

从抽水蓄能站的角度出发来讲，高压厂中所使用的变压器以及励磁变压器的总容量均小于6.3MVA，因此这些设备尽可能以电流速断为主，显然这对于三相绕组一起使用相同规格的变压器是合乎情理的。然而对于大型机组的出线来说，其主要以离相封闭母线为主。就高压厂使用的变压器以及励磁变压器而言，基本上都以干式单项变压器为主，且高压侧经分支封闭母线是从主母线直接引过来的。结合相关实践可以发现，尽管就大型电力变压器而言，出现短路的次数也比匝间短路的次数少很多，并且干式单相变压器绕组以及高压侧引出线相间短路发生的次数更是屈指可数。经过详细比较可以看到，匝间短路在高压厂用变压器以及励磁变压器当中发生故障的次数非常频繁。倘若出现匝间短路时，那么短路绕组的电流会逐渐呈现出大幅度上升的趋势，然而这时高压侧电流并没有产生太大的波动。站在电流速断保护的立场来讲，其实质上是将高压侧产生的最大电流当作参考依据的，当发生匝间短路时的高压侧电流是无法满足相关要求的。针对以上这些现象，笔者建议尽可能将差动保护当作相应的变压器绕组以及主保护。结合相关调查可以得知，差动保护对于所有匝间短路来说有着较强的灵敏性，且并不和《水力发电厂继电保护设计规范》中的相关规定背道而驰，具有一定的可行性。

4 结语

综上所述，就抽水蓄能电站的继电保护设计而言，有很多使用频率较高的方法经不起仔细揣摩。这就要求相关人员找到这些方法的问题所在，采取更为科学的配置方案以及计算手段，只有这样才能使得继电保护发挥出应有的价值。

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