應(yīng)用于水力發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)探討

肖湘婷

（廣西西江開發(fā)投資集團(tuán)有限公司百色分公司 廣西百色 533000）

應(yīng)用于水力發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)探討

肖湘婷

（廣西西江開發(fā)投資集團(tuán)有限公司百色分公司 廣西百色 533000）

水力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用隨著人們用電需求的不斷上升，為確保該設(shè)備的有效運(yùn)行，我們通常會(huì)將繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用其中，本文主要分析繼電保護(hù)的技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展，探討水力發(fā)電機(jī)組中繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)研究水力發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以期促進(jìn)我國水力發(fā)電廠發(fā)展與進(jìn)步。

水力發(fā)電機(jī)組；繼電保護(hù)；相關(guān)探討

自從改革開放以來，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，在這一形勢(shì)下，國內(nèi)水力發(fā)電廠也迅速發(fā)展。在水力發(fā)電機(jī)組中，繼電保護(hù)的技術(shù)有著重要作用，因此，水力發(fā)電廠應(yīng)該科學(xué)、合理地應(yīng)用繼電保護(hù)的技術(shù)，這樣可以有效提高水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，提高電力系統(tǒng)經(jīng)營效益。

1 繼電保護(hù)技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展

1.1 繼電保護(hù)的技術(shù)內(nèi)涵

繼電的保護(hù)技術(shù)主要指電力系統(tǒng)在發(fā)生故障與出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)用電氣自動(dòng)化的裝置將系統(tǒng)故障的部分切除，或是及時(shí)將故障信號(hào)發(fā)出，降低故障損失與范圍，有效保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性。而且繼電保護(hù)的技術(shù)主要特點(diǎn)是可靠性比較高、選擇性比較強(qiáng)、運(yùn)行的速度比較快以及靈敏度比較高，該技術(shù)可以及時(shí)查出電力系統(tǒng)故障，能夠保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與可靠性，防止發(fā)生重大安全事故。

1.2 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)繼電保護(hù)的技術(shù)發(fā)展主要包含以下兩方面：①和西方發(fā)達(dá)國家比起來，國內(nèi)繼電保護(hù)的技術(shù)起步較晚，可是發(fā)展的速度比較快；②微型的機(jī)電技術(shù)發(fā)展迅速。在20世紀(jì)70年代國內(nèi)逐漸開始研究繼電保護(hù)的技術(shù)，初期主要研究晶體管這種繼電的保護(hù)器，而隨著晶體管不斷發(fā)展與應(yīng)用，逐漸研發(fā)出集成電路的保護(hù)裝置。近幾年開始推廣微機(jī)繼電的保護(hù)器，未來繼電保護(hù)的技術(shù)將向著網(wǎng)絡(luò)化與電子化方向發(fā)展。

2 水力發(fā)電機(jī)組異常故障原因及危害

2.1 水力發(fā)電機(jī)組異常故障原因

目前，水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常故障原因主要有以下三種：①尾水管渦帶，主要是指水力發(fā)電機(jī)組尾水管零件受到局部沖擊，產(chǎn)生不穩(wěn)定流體，這種流體會(huì)影響到系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通過產(chǎn)生螺旋形低壓脈沖，當(dāng)這個(gè)數(shù)值達(dá)到某一臨界值時(shí)，使得水力發(fā)電機(jī)組管道發(fā)生振動(dòng)，如果這個(gè)數(shù)值頻率與水電廠振動(dòng)頻率接近時(shí)，可能引發(fā)強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重影響到水力發(fā)電機(jī)組的使用功能；②設(shè)備轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)空蝕的情況，主要是因?yàn)榱魍ü艿奈恢冒惭b不科學(xué)，當(dāng)水體進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)不平穩(wěn)的現(xiàn)象，造成零部件劇烈振動(dòng)；③水力發(fā)電機(jī)組輪片容易受到水體撞擊，如果水體撞擊的頻率與水力發(fā)電機(jī)組頻率相近時(shí)，引發(fā)水力發(fā)電機(jī)組輪片發(fā)生振動(dòng)故障。從這三個(gè)故障原因可知，引發(fā)水力發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)，主要是在安裝過程中，沒有科學(xué)確定設(shè)備零件位置。同時(shí)，判斷不同的異常振動(dòng)原因，可以根據(jù)振動(dòng)頻率，不同的振動(dòng)頻率反映出不同的異常原因。水輪發(fā)電機(jī)原理圖如圖1。

2.2 水力發(fā)電機(jī)組異常故障危害

圖1

水力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中本身會(huì)發(fā)生一定的振動(dòng)，只要這個(gè)振動(dòng)頻率處于安全范圍內(nèi)，都不屬于故障情況，但是如果振動(dòng)頻率過快或者不穩(wěn)定，則說明某個(gè)零部件出現(xiàn)了問題，會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，其危害主要有以下三部分：從水力發(fā)電機(jī)組的使用年限的角度來說，如果零部件在振動(dòng)過程中出現(xiàn)螺帽松動(dòng)或其他部件斷裂的情況時(shí)，可能會(huì)增加維護(hù)難度，縮短其使用年限，加大水電廠的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；從電力生產(chǎn)程序的角度來說，水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常故障可能會(huì)減緩整體生產(chǎn)速度，影響到水電廠的生產(chǎn)效率，最終造成水電廠的經(jīng)濟(jì)損失；從其他設(shè)備的角度來說，水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)頻率會(huì)影響到其他設(shè)備，引發(fā)設(shè)備共振的情況，會(huì)使得設(shè)備間磨損嚴(yán)重，從而造成整個(gè)發(fā)電線路的癱瘓。

3 如何促進(jìn)水力發(fā)電機(jī)組中繼電保護(hù)技術(shù)常規(guī)運(yùn)行

3.1 減少水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程碰撞次數(shù)

水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常時(shí)，應(yīng)該先根據(jù)其運(yùn)轉(zhuǎn)速度，準(zhǔn)確判斷振動(dòng)頻率，如果振動(dòng)頻率隨著運(yùn)轉(zhuǎn)速度的升高而不斷增加，可以檢查系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的零部件“轉(zhuǎn)子”，看其是否有不平穩(wěn)的現(xiàn)象，確定是發(fā)電機(jī)的問題后，可以增加轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，降低系統(tǒng)的振動(dòng)頻率；反之，則可以檢查水力發(fā)電機(jī)組的零部件軸線，檢查軸線是否和中心對(duì)稱，假如存在不對(duì)稱的情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，消除水力發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)。對(duì)于水力發(fā)電機(jī)組整體設(shè)備都異常振動(dòng)的情況，則需要把設(shè)備全部拆開，如底環(huán)、轉(zhuǎn)輪等，并送到專業(yè)廠家進(jìn)行相關(guān)維修工作，重新安裝時(shí)，可以適當(dāng)增加底環(huán)和系統(tǒng)頂蓋之間的距離，減少水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程碰撞次數(shù)，預(yù)防振動(dòng)故障。應(yīng)特別注意的是，在購進(jìn)水力發(fā)電機(jī)組裝備時(shí)，必須選擇質(zhì)量好、信譽(yù)高、售后服務(wù)全面的廠家，即使水力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)部分振動(dòng)故障，也能配到原裝零件，延長設(shè)備的使用期限，節(jié)約水電廠設(shè)備投入資金。

3.2 取消水力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部紫銅墊

水力發(fā)電機(jī)組如果在帶有負(fù)荷工作的情況下出現(xiàn)振動(dòng)故障，可以先考慮內(nèi)部零件問題，查看轉(zhuǎn)輪和螺釘?shù)炔考欠裾?，如果出現(xiàn)葉片脫落的情況，應(yīng)馬上停止水力發(fā)電機(jī)組，并進(jìn)行維修，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性和穩(wěn)定性。如果水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)頻率過高，可以對(duì)設(shè)備重新進(jìn)行盤車，在零件“鏡板”和零件“推力瓦”之間安裝好絕緣板，在安裝過程中，可以采用鏟削等方式，移除水力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部紫銅墊，預(yù)防振動(dòng)異常故障。需要注意的是，在移除零部件時(shí)，應(yīng)確保其他部件的穩(wěn)定性和安全性，基于水電廠發(fā)電系統(tǒng)整體視角，嚴(yán)格調(diào)整其他設(shè)備的水平位置和角度，通過打磨等方式，預(yù)防其他設(shè)備發(fā)生振動(dòng)故障。因地域氣候條件的不同、電力負(fù)荷方面都存在著比較大的差異，這使得繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能需求有所不同，在平常的操作中，需要注意繼電保護(hù)系統(tǒng)的架構(gòu)、性能和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件是否相符，如果不符合應(yīng)該立即向上級(jí)說明情況，盡可能的讓繼電保護(hù)系統(tǒng)更適合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件。

3.3 對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)

微機(jī)和電子技術(shù)在水力發(fā)電機(jī)組中的有效應(yīng)用，可準(zhǔn)確地判定保障電壓的安全性與穩(wěn)定性。這是因?yàn)槲C(jī)與系統(tǒng)的電子及時(shí)按照合閘的具體位置及電壓的波形圖，來全面管理與控制設(shè)備的電壓跳，這正是以往水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)所欠缺的地方。將繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用水力發(fā)電機(jī)組中可以實(shí)行自我檢測(cè)，如果水力發(fā)電機(jī)組斷路器的設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生異常，系統(tǒng)則會(huì)自行發(fā)出警報(bào)，同時(shí)還能提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以便設(shè)備維護(hù)人員參考。除此之外，在智能水力發(fā)電機(jī)組的數(shù)字化一次設(shè)備當(dāng)中，電子互感器屬于一個(gè)非常關(guān)鍵的元件，主要包括：合并單元、采集單元以及傳輸數(shù)據(jù)化一次設(shè)備等，在普通設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)中，和傳統(tǒng)電網(wǎng)間的差別較大，特別是在處理出現(xiàn)的誤差與分析誤差的過程中，兩者之間的處理方法有很大差異。對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該正確采取檢修的手段，尤其是二次回路等重點(diǎn)的設(shè)備系統(tǒng)，更需要用標(biāo)準(zhǔn)的操作方法來進(jìn)行維護(hù)。要定期進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的維護(hù)工作，并對(duì)重點(diǎn)設(shè)備系統(tǒng)不定時(shí)選擇性的檢查。在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)向上級(jí)進(jìn)行匯報(bào)，并立即采取措施進(jìn)行維護(hù)，如果是緊急危險(xiǎn)的情況，可以馬上終止設(shè)備或系統(tǒng)的運(yùn)行，等到切除故障問題之后，便可以繼續(xù)使用。

3.4 重新組裝水力發(fā)電機(jī)組

在處理好設(shè)備故障后，應(yīng)該重新組裝水力發(fā)電機(jī)組：①熟讀其安裝說明書，嚴(yán)格按照水力發(fā)電機(jī)組組裝程序，確保各設(shè)備之間的距離，科學(xué)確定好機(jī)組安裝位置，減少設(shè)備間共振的情況；②選擇好技術(shù)人員，做好相關(guān)安裝工作和測(cè)試工作，安裝完成后，必須再一次進(jìn)行確認(rèn)水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，記錄好每個(gè)部分的振動(dòng)頻率，為下次檢修工作提供相關(guān)參考數(shù)據(jù)?？傊?，水力發(fā)電廠對(duì)現(xiàn)階段的水力發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)的運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)應(yīng)多加重視，針對(duì)運(yùn)行與維護(hù)中出現(xiàn)的故障，制定安全、高效的預(yù)防措施，不斷更新與維護(hù)運(yùn)行設(shè)備，及時(shí)升級(jí)水力發(fā)電機(jī)組設(shè)備，提升維護(hù)技術(shù)水平，以便做好水力發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障檢修工作，進(jìn)而提升繼電保護(hù)的安全性與可靠性。

4 結(jié)束語

綜上所述，水力發(fā)電廠中存在的水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常故障，不僅縮短了發(fā)電機(jī)組的使用壽命，也嚴(yán)重威脅到整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)水電廠產(chǎn)生很大不良影響，據(jù)此，我們必須將繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用其中，加大對(duì)水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的控制力度，增加巡查次數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)解決出現(xiàn)的問題，并提早做好相關(guān)防護(hù)措施，在最大程度上維護(hù)水電廠效益，保障整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，更好地滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。隨著繼電保護(hù)裝置技術(shù)快速發(fā)展，為了保證我國電力系統(tǒng)能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，需正確進(jìn)行維護(hù)與檢測(cè)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的維護(hù)，完善繼電保護(hù)裝置，便能提高電力質(zhì)量與效率。

[1]柴波陽.應(yīng)用于水力發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)探析[J].機(jī)電信息，2013，15：30～31.

[2]江學(xué)文.水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)保護(hù)工程應(yīng)用研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2012，06：128～131.

[3]陳俊，劉洪，嚴(yán)偉，沈全榮.大型水輪發(fā)電機(jī)組保護(hù)若干技術(shù)問題探討[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012，04：41～44.

TM31

A

1004-7344（2016）07-0097-02

2016-2-20

肖湘婷（1983-），女，助理工程師，本科，主要從事電氣設(shè)備維護(hù)工作。