水力发电厂机组继电保护的配置及运行维护

郭颜艳，徐 果

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司，湖南长沙 410002）

0 引言

继电保护主要指发挥自身触点作用的继电器，针对电力系统和相关元件开展保护操作，防止其出现被破坏等问题。在实际开展各环节管理操作的过程中，水电厂越来越重视继电保护工作。同时，继电保护系统能否稳定、优良的运行，将对厂内发电机组的正常、安全运行造成较大影响，因此，还需要重视开展高质量的运维（运行维护）管理操作。同时，针对系统故障及一些可能对系统正常运行造成影响的非正常状况展开分析，并探讨出相应对策的一种自动性的反事故措施[1]。

1 水力发电机组继电保护

继电保护主要指在电力系统发生非正常状况或出现故障问题时，尽快完成故障的处理或排除操作，或替换或淘汰故障设备，对相关人员进行报警提示，减少故障的不良后果和消极影响，确保电力系统运行可靠性及顺畅性。同时，在系统出现故障问题后，继电保护装置需要有选择地开展故障部位切断操作，优先断开和故障距离最小的断路设备，以确保不影响系统内其他非故障部位的运行。

为了保证装置动作安全可靠性，需要重视确保装置安装调试以及设计等，相关操作均精准、有效，不出现失误。保护装置内部各元件均应达到质量设计标准，所开展各环节运维操作均能发挥较高实效性，并可以针对系统开展核实的简化处理，有助于继电保护的有效发挥。

结合我国现阶段水力发电厂机组实际情况和特点，可以将其继电保护特征总结为：

（1）需要针对主保护展开双重或以上的设计，同时基于差异化的保护原理，开展具体的保护操作，从实质层面上确保继电保护实效性的良好发挥。

（2）对保护装置的性能指标具有较高要求。机组本身有容量较大等特点，结构较为繁琐，一旦出现故障将会有较为严重的后果，所以有必要对保护装置开展合理的性能指标优化操作。

（3）基于系统整体层面加以考量，优化以往应用的单一保护模式，从根本上实现对机组有效性及稳定性的保障[2]。

2 继电保护技术发展分析

20 世纪60 到80 年代，晶体管继电保护技术处于旺盛发展阶段；70 年代中期开始，由于集成电路保护研究正式启动，发展至80 年代末期，此项技术已经创设了完善的系列，并逐渐取代了传统的晶体管保护技术，此项技术的发展持续旺盛，并在应用、研发等方面占据主导地位，这种状态一直保持到九十年代初期。针对主设备的保护来讲，和微机线路保护、水力发电机失磁保护等相关的方式方法，也陆续完成鉴定。因此，基于差异化种类和原理的微机线路保护装置，对推动水力发电机组继电保护装置功能、作用及性能的优化和改良起到了促进作用。

通过不断推进对微机保护装置的研究进程，在微机保护算法和软件等方面也获取了诸多可观理论成果，标志着我国正式步入微机保护时代。目前继电保护不断趋于网络化、现代化，人工智能、保护、测量等对继电保护的要求和任务也发生了显著变化，扩大了相应的研究开发空间。改革开放以后，国民经济发展速度不断加快，继电保护技术取得显著进步，未来将为我国的经济发展做出更大贡献。

3 具体配置及运维分析

以A 水电厂为例，为了更好地满足C 市经济发展的现实需求，开展了一系列针对性的结构改良及升级操作，增加了电力实际产能，可以开展继电保护配置操作，保障机组稳定运行。

优化完成后，A 电厂内有5 台300 MW 发电机组，机组和主变压设备利用单元接线的形式连接，并于机组内安装了出口断路器，出口电压设置为18 kV，在C 市起到调压、调峰填谷以及事故备用等作用。结合水电厂发电机组特征，为了实现对系统安全的更好保护，针对继电保护装置展开了细化研究，参考现实具体情况展开了配置。

3.1 转子绕组保护

对于水电厂内各机组出现运行故障来讲，发电机的转子出现的绕组短路故障，具体可划分成匝间短路及接地短路故障。通过直流、交流双注入型电子一点接地保护，完成双套配置运行，该形式可划分成两段定值，且可以设计时间限制：水电机组基于低定值条件下，跳闸延长的时间较长；基于高定值条件下，信号发送延长时间较短。火电机组的具体作用为信号发送。

可以针对水电厂进行划分，即发电及水泵工况，依靠换相开关，经由变更相序的方式完成工况的切换。在实际开展继电保护配置操作的过程中，应充分考量工况实际需求，并在水泵开启的情况下保障定子绕组参数变化，以确保其随机组转速的改变而改变。此外，还应充分考量电压、电流等改变的影响，有助于保证在工况启动的情况下，避免误动风险或装置拒动等问题出现[3]。

3.2 轴电流保护

实际设置保护装置的过程中，应重视考量如下标准：①断路器处于非全相保护状态；②过流闭锁；③发电机处于停机状态下，并开启电气制动保护等。保护配置应符合有关规定和反措有关标准。对于水电厂来讲，开展继电保护配置的根本目的在于，对主变压设备及机组实施有效保护。

在开展发电机轴电流保护操作的过程中，需要通过ABB 产品来实现，针对主变压器和机组的保护，要应用效率和质量相对更高的设备，并针对低频及符合保护相关装置开展有效设置，以创设完善的继电保护系统。对于主变压器以及发电机等非电量保护设备来讲，可于E 柜开展具体设置。非电量保护通常存在独立的跳闸出口以及保护电源回路。

3.3 微机继电保护

水电厂机组和微机继电保护的有效融合，可以充分发挥此类继电保护的实效性。该保护系统利用数字信号处理等方式，能够完成参数的调试，使设备维护实效性更优良。进而通过多种处理软件，确保保护装置更为灵活、稳定的运转。此外，通过计算机和信息技术等，该系统可以主动识别机组运行故障，有助于降低误操作，更加充分地发挥保护装置的运行实效性。

3.4 SSJ-9000 配置

配置SSJ-9000 十分必要，可以充分发挥该装置机组振摆保护系统的实效性。将SSJ-9000 系统当做中心系统，可以使振摆保护装置充分发挥数据采集单元作用，实现信息的转换，并对传感器相关数据开展有效分析，能够结合传感器的具体种类，针对数据采集的模型构建开展有效配置[4]。

除数据采集以外，该系统还可以发挥较为优良的实时检测功能，分析机组的实际运行状况。结合A 厂5 号机组的实际运行情况，在应用电涡流传感器开展实际运行操作的过程中，基于上导测量部位影响，即励磁引线，产生了输出信号失真的问题，通过有关调试办法的应用，在较短的时间内对传感器进行了修复。针对此装置开展配置操作的过程中，创设了较为完善的机组保护系统，大大提高了机组的保护性能。

3.5 运维措施分析

3.5.1 开展高质量的装置故障解决

（1）转换法。通过该措施实现对故障的排查，具体是通过型号一致的元件，取代当前安装的保护装置，监督、观测元件的实时运行状态，明确元件实际情况，了解故障具体状况。该措施无需拆除装置，便捷性较高，可以保证替换元件作用的正常发挥。

（2）逐项检测的方法。该方法会花费较多的检测时间，但却能更好地保证检测结果的准确性。在实际检测过程中，需要一一拆除与故障电路存在并联关系的回路，并展开逐项检测，等到检测结束并针故障开展了有效的解决以后，再重新对其进行安装。

3.5.2 定期开展检查工作

实践工作过程中可以通过状态检修、开展在线监测的方式，了解装置的具体运行状况，一旦发现相关的故障问题，监测系统会及时作出反应，与继电保护原理一致。此外，还应确保日常的巡回检查和运行维护工作发挥出较高的实效性，组建独立的工作小组，针对装置开展高效的监管操作，对故障开展有效解决处理，并重视清洁装置，防止各类病患、污垢等对装置的正常运行造成不良影响，对于继电保护实效性更充分的发挥有积极影响[5]。

就微机装置而言，应重视开展高质量的系统维护操作，并科学设置系统密码和参数等，以优化装置运行的可靠性和稳定性。同时，也应重视针对装置跳闸故障开展细化探究、分析，对故障处理相关各环节开展细化记录，主要内容包括具体解决手段和故障诱发原因、因素等，注重总结实践经验，有助于各环节运维管理操作的实效性更充分发挥。

3.6 继电保护未来发展技术

未来继电保护技术势必会向智能化、信息化、保护、控制、数据统一化的方向发展。各类计算机硬件和软件的快速发展，提高了继电保护的任务和需求，不仅需要有效发挥基础性功能，还要具有优良数据处理及通信能力，实现全系统信息数据共享。

4 结论

综上所述，针对水电厂机组展开的继电保护配置工作，应基于现实机组的具体运行情况，针对各类保护装置开展科学设置，并通过对信息和计算机技术的有效应用，针对继电保护系统开展有效设计，促使系统的故障自动监控及处理功能充分发挥出来，有助于优化机组运维整体实效性。