水電站建設(shè)過(guò)程中水電站繼電保護(hù)的策略研究

馬嘯 王克

摘要：作為電力系統(tǒng)組成中重要的一部分，繼電保護(hù)裝置對(duì)于電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行、持久供電起到了驅(qū)動(dòng)的作用。繼電保護(hù)裝置的維護(hù)和檢修就成為影響供電安全的重要因素。

關(guān)鍵詞：水電站建設(shè)；繼電保護(hù)；策略研究；繼電器；變壓器；發(fā)動(dòng)機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0193-01

在發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的同時(shí)，我國(guó)一直面臨著能源緊缺以及環(huán)境每況愈下的難題，從而嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。為了減少不可再生能源的消耗，我國(guó)近幾年加大了水電站的建設(shè)，提高了再生能源的利用率。

1 水電站繼電保護(hù)裝置常見(jiàn)的事故分析

1.1 繼電器的觸點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)。

觸點(diǎn)的主要作用是完成繼電器符合的切換。繼電器常見(jiàn)的故障就是觸點(diǎn)開(kāi)裂或者觸點(diǎn)松動(dòng)，有些繼電器還出現(xiàn)了觸點(diǎn)的尺寸位置出現(xiàn)偏差。不管是那種情況的觸點(diǎn)出現(xiàn)故障，在很大程度上對(duì)繼電器的可靠性都產(chǎn)生了很大的影響

1.2 電磁系統(tǒng)鉚裝件出現(xiàn)了變形。

在正確按照條件鉚裝零件后，由于不正常使用導(dǎo)致了零件出現(xiàn)扭斜、彎曲等現(xiàn)象，最終給使得下道工序無(wú)法正常進(jìn)行，導(dǎo)致調(diào)整的巨大困難。

1.3 玻璃絕緣子出現(xiàn)損傷。

魄力絕緣子是將玻璃與金屬插腳經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜工藝燒結(jié)制成的。在裝配、檢查，調(diào)整或者運(yùn)輸過(guò)程中容易出現(xiàn)插腳彎曲，玻璃絕緣子開(kāi)裂或者掉塊等現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生漏氣，使得玻璃絕緣子的耐壓能力下降。插腳如果置放不當(dāng)，還容易出現(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)致接觸簧片的移位，極大地影響到產(chǎn)品的可靠性。

1.4 由于電流互感產(chǎn)生的電磁問(wèn)題。

由于使用的互感器質(zhì)量較差，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，其工作特性受到環(huán)境的影響發(fā)生改變，進(jìn)而影響保護(hù)裝置的技能。在實(shí)際的工作過(guò)程中就出現(xiàn)過(guò)，由于電流互感嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)，進(jìn)而引起了變壓器的越級(jí)跳閘現(xiàn)象。

1.5 電場(chǎng)的干擾問(wèn)題。

繼電保護(hù)裝置工作的附近，常常存在著較強(qiáng)的電場(chǎng)，電場(chǎng)的變化帶來(lái)了磁場(chǎng)的巨大變化。在磁場(chǎng)變化過(guò)程中耦合到周?chē)妮^弱的電子設(shè)備回路，回路則由出現(xiàn)很高的電壓，這個(gè)高頻的電壓會(huì)產(chǎn)生一種虛假的信號(hào)，繼電保護(hù)裝置收到這種信號(hào)之后就會(huì)產(chǎn)生不正確動(dòng)作。

1.6 線圈出現(xiàn)故障。

由于繼電器需要使用到的線圈種類(lèi)非常之多，既有外包的，也有無(wú)外包的。這些線圈必須要單獨(dú)使用，分件地放置在不同的用具之中，如果在動(dòng)作過(guò)程中出現(xiàn)碰撞交連，很容易在分開(kāi)時(shí)產(chǎn)生斷線的情況。

2 水電站建設(shè)中水電站繼電保護(hù)的策略研究

繼電保護(hù)系統(tǒng)中繼電器是關(guān)鍵，如果繼電保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度高，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的降低；如果繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性較高，那么其靈敏度也會(huì)直接受到影響。所以，繼電保護(hù)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期應(yīng)該首先在可靠性、靈敏性、選擇性以及速動(dòng)性四者取得一個(gè)平衡，從而提高繼電保護(hù)的作用。在水電站建設(shè)過(guò)程中應(yīng)該針對(duì)繼電保護(hù)采取相關(guān)的保護(hù)措施，以提高繼電保護(hù)的效率。下面將從發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置、變壓器的保護(hù)配置以及其他的保護(hù)配置進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置環(huán)境

變壓器的工作需要一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境，而這依賴(lài)于發(fā)電機(jī)的工作質(zhì)量。發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際的使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象直接導(dǎo)致了變壓器工作的不穩(wěn)定。其中就包括發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的定子繞組相互間短路；定子繞組電壓不穩(wěn)定，有過(guò)電壓的現(xiàn)象出現(xiàn)；發(fā)電機(jī)外部相間出現(xiàn)短路。

2.2 變壓器的保護(hù)配置

變壓器的保護(hù)配置是所有繼電保護(hù)措施中的重點(diǎn)，是針對(duì)變壓器的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確勘測(cè)和保護(hù)的。一般可以分為主變壓器保護(hù)以及廠變、閘壩、備用變保護(hù)這兩種主要保護(hù)配置。

變壓器在使用中會(huì)存在短路、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁燈光現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)油箱壓力過(guò)大、冷卻系統(tǒng)故障等其他系統(tǒng)問(wèn)題。針對(duì)短路問(wèn)題，根據(jù)不同的短路發(fā)生位置采取不同的保護(hù)配置：如果發(fā)生在變壓器的繞組和引出線之間，則采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)措施。如果發(fā)生在變壓器外部，則應(yīng)該根據(jù)不同的使用狀況采取不同的保護(hù)措施，如果是正在進(jìn)行倒送電運(yùn)行，則應(yīng)該將復(fù)合電壓配置設(shè)置在變壓器高壓側(cè)；如果是正在進(jìn)行發(fā)電運(yùn)行，則將復(fù)合電壓配置設(shè)置在變壓器的低壓側(cè)。而針對(duì)變壓器油箱油面降低問(wèn)題，應(yīng)該采取瓦斯保護(hù)，其中重瓦斯和輕瓦斯分別有不同的作用。當(dāng)變壓器內(nèi)部的故障尚且不引起工作故障之時(shí)輕瓦斯起保護(hù)作用；而如果變壓器內(nèi)部故障較為嚴(yán)重，油面急劇降低，則重瓦斯起保護(hù)作用。

3 水電站繼電保護(hù)反事故措施研究探討

3.1 根據(jù)保護(hù)原理選擇繼電器

3.1.1 在發(fā)電機(jī)的保護(hù)設(shè)置中，為了能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部設(shè)置有過(guò)電流保護(hù)裝備。而這種過(guò)電流保護(hù)中的繼電器必須連接在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的電流互感器上，從而擴(kuò)大了保護(hù)范圍，即使發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)工作之前發(fā)生了故障，該繼電器也能夠起到保護(hù)作用。

3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置中常有的差動(dòng)保護(hù)設(shè)置對(duì)于回路設(shè)置也有講究。一般而言，差動(dòng)裝置的工作電流一般大于發(fā)動(dòng)機(jī)的額定工作電流來(lái)整定，此時(shí)的差動(dòng)回路的中線應(yīng)該配備有電流繼電器，并且該種電流繼電器必須具有監(jiān)視斷線功能。與此同時(shí)，電流繼電器在工作時(shí)通過(guò)延時(shí)發(fā)射相關(guān)信號(hào)。

3.1.3 不同規(guī)模的水電站在選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)有不同的考量因素，主要應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求以及工作需要進(jìn)行考慮。如一般的小型水電站，可采用可控硅勵(lì)磁的水輪發(fā)電機(jī)，并且電壓保護(hù)動(dòng)作的電壓一般取額定電壓的1.3倍，延長(zhǎng)0.3s后跳閘。

3.2 二次設(shè)備以及回路接線的選擇

3.2.1 直流電源的選擇。在水電站工作系統(tǒng)中，一般具有兩套電源，一個(gè)是直流電源，一個(gè)是交流電源。在直流電源上一般選擇鎘鎳蓄電池，而該種直流蓄電池的浮充電流的大小應(yīng)該控制在3～5mA/Ah這一范圍。并且，在保持電池外觀清潔的基礎(chǔ)上所有蓄電池的液面應(yīng)該保持在最高液面線和最低液面線之間。而交流電源則一般采用的是電容儲(chǔ)能電源，在遇到一些特殊情況時(shí)，例如無(wú)法提供交流電源，此時(shí)就要求電容儲(chǔ)能電源能夠使其他保護(hù)裝置以及斷路器均自動(dòng)轉(zhuǎn)到跳閘的工作位。

3.2.2 在保護(hù)屏上設(shè)備的選擇。保護(hù)屏的主要功能是為該工作單元提供安全可靠的工作環(huán)境，從而減少外界環(huán)境對(duì)氣電設(shè)備的干擾。因此首先要求保護(hù)屏上應(yīng)該有明顯的標(biāo)識(shí)，同時(shí)屏體的接地設(shè)備安全可靠；端子排在材料上最好選擇阻燃性材料，以排除潛在的火災(zāi)隱患。除此之外，各端子排之間應(yīng)該設(shè)置一個(gè)空的端子以隔開(kāi)，特別是在正負(fù)電源之間、帶電的正電源以及跳閘回路、強(qiáng)弱電端子之間等。而針對(duì)交流電路，一般為了提高接地的可靠性，可以將其回路接到試驗(yàn)端子上，以檢驗(yàn)其接地狀況。針對(duì)跳閘連接片，安裝時(shí)需要將其開(kāi)口端朝上，同時(shí)要連接到斷路器跳閘線圈的回路上。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站的繼電保護(hù)是判斷水電站運(yùn)轉(zhuǎn)順利的一個(gè)重要依據(jù)，同時(shí)也是監(jiān)測(cè)水電站工作狀況的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。因而，加大對(duì)水電站繼電保護(hù)是十分有必要的，希望有更多的專(zhuān)業(yè)人士能夠加入到這個(gè)行業(yè)中來(lái)，為我國(guó)水電站的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

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