抽水蓄能電站繼電保護(hù)問題探究

董洋

摘?要：本文主要從正確計(jì)算變壓器兩側(cè)的短路電流、合理配置機(jī)變單元接線的主變壓器相間短路后備保護(hù)、對(duì)高壓廠用變壓器和勵(lì)磁變壓器的主保護(hù)進(jìn)行科學(xué)皮質(zhì)這幾個(gè)方面進(jìn)行了探討，有益于相關(guān)人員在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)期間可以準(zhǔn)確地進(jìn)行配置與計(jì)算，繼而為增強(qiáng)主設(shè)備運(yùn)作的可靠性提供應(yīng)有的保障。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站;主變壓器過電流保護(hù);勵(lì)磁變壓器的主保護(hù)

針對(duì)抽水蓄能電站的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)來說，其依然有一些不正確的做法常被使用，這樣久而久之下去就會(huì)對(duì)抽水蓄能電站的運(yùn)作水平帶來不利影響。像不能計(jì)算變壓器兩側(cè)的短路電流、無(wú)法對(duì)機(jī)變單元接線的主變壓器相間短路后備保護(hù)進(jìn)行科學(xué)配置、無(wú)法對(duì)高壓廠用變壓器和勵(lì)磁變壓器的主保護(hù)進(jìn)行合理配置等，本文對(duì)這些常見問題進(jìn)行探討，供以借鑒。

1 正確計(jì)算變壓器兩側(cè)的短路電流

很多人都習(xí)慣將兩相短路電流當(dāng)做最小短路電流，其數(shù)值往往是三相短路電流的0.866倍，因此把三相短路電流乘以或0.866就叫做兩相短路電流。倘若保護(hù)所在實(shí)際位置和短路點(diǎn)之間不存在變壓器，那么以上計(jì)算兩相短路電流的方法是無(wú)需質(zhì)疑的。然而，倘若保護(hù)所在實(shí)際位置和短路點(diǎn)之間存在變壓器，同時(shí)變壓器的接線組別是Dy類亦或是d類的話，那么以上計(jì)算兩相短路電流的方法就很容易產(chǎn)生誤差。

從下圖可以看到，yn側(cè)的兩相短路電流和yn側(cè)故障相（B相和C相）對(duì)應(yīng)的D側(cè)兩相繞組的相電流為：

接線組別為Dyn的變壓器在yn側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)兩側(cè)的短路電流圖

IBA=IBC=32×33=12=0.5（A）

所以，D側(cè)的三相線電流分別是：

IA=0.5（A）

IB=1.0（A）

IC=0.5（A）

針對(duì)這一組值來說，其主要表示以下電流值：一是n側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)的D側(cè)電流;二是yn側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)的D側(cè)電流之比。顯而易見的是，這組比值之中并沒有看到0.866。上述研究對(duì)y類的接線組別的變壓器一樣可行。

2 合理配置機(jī)變單元接線的主變壓器相間短路后備保護(hù)

針對(duì)抽水蓄能電站來說，其出現(xiàn)GCB斷開，主變壓器倒送廠用電的情況非常常見。顯然這個(gè)時(shí)候無(wú)論是針對(duì)發(fā)電機(jī)的復(fù)壓帶記憶過電流保護(hù)來說，還是就變壓器低壓側(cè)的方向通過電流保護(hù)而言，都無(wú)法達(dá)到后備保護(hù)的效果。基于這種狀況之下，以下兩種情況均實(shí)現(xiàn)了后備保護(hù)的效果：一是電流取自變壓器高壓側(cè)的復(fù)壓過電流保護(hù);二是電壓取自低壓側(cè)的復(fù)壓過電流保護(hù)。但話又說回來，這一保護(hù)在GCB合上以及機(jī)組正常工作期間，倘若一直不退出運(yùn)行，那么就一定要擁有指向變壓器的方向性?？茖W(xué)的做法就是相關(guān)人員在充分利用GCB輔助觸點(diǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)該保護(hù)的投退，這是因?yàn)楫?dāng)GCB處于斷開狀態(tài)以后才能促使該保護(hù)實(shí)現(xiàn)投入的效果。有這樣一種設(shè)想，倘若將主變壓器低壓側(cè)的方向過電流保護(hù)取消，只借助于以下兩種保護(hù)措施：一種是發(fā)電機(jī)的復(fù)壓過電流保護(hù);另一種是主變高壓側(cè)的復(fù)壓過電流保護(hù)，那么能否實(shí)現(xiàn)全部狀態(tài)之下的相間短路后備保護(hù)：當(dāng)GCB處于合上狀態(tài)時(shí)，機(jī)組發(fā)電亦或是抽水運(yùn)作期間，倘若發(fā)電機(jī)和母線、高壓側(cè)外部等設(shè)備甚至線路始末均出現(xiàn)相間短路問題時(shí)，那么這個(gè)時(shí)候復(fù)壓過電流保護(hù)都會(huì)及時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)做相應(yīng)的后備保護(hù)跳開GCB并停機(jī)。假如相間短路出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)和母線，那么這個(gè)時(shí)候馬上切除短路，就可以確保余下設(shè)備順利運(yùn)作。倘若相間短路出現(xiàn)在變壓器本體亦或是高壓側(cè)外部，這時(shí)跳開GCB后短路點(diǎn)沒有將其切除的話，那么這時(shí)GCB會(huì)促使相關(guān)復(fù)壓過電流保護(hù)自動(dòng)投入，并在此基礎(chǔ)上當(dāng)做相應(yīng)的后備保護(hù)去跳開高壓側(cè)斷路器，繼而將故障消滅在萌芽之中。由此可見，有些時(shí)候并不需要主變壓器低壓側(cè)的方向過電流保護(hù)，將該保護(hù)裝置去掉的話，并不會(huì)對(duì)保護(hù)的整體性能帶來影響，反而在進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算時(shí)可以大大降低動(dòng)作時(shí)間。

3 對(duì)高壓廠用變壓器和勵(lì)磁變壓器的主保護(hù)進(jìn)行科學(xué)配置

從抽水蓄能站的角度出發(fā)來講，高壓廠中所使用的變壓器以及勵(lì)磁變壓器的總?cè)萘烤∮?.3MVA，因此這些設(shè)備盡可能以電流速斷為主，顯然這對(duì)于三相繞組一起使用相同規(guī)格的變壓器是合乎情理的。然而對(duì)于大型機(jī)組的出線來說，其主要以離相封閉母線為主。就高壓廠使用的變壓器以及勵(lì)磁變壓器而言，基本上都以干式單項(xiàng)變壓器為主，且高壓側(cè)經(jīng)分支封閉母線是從主母線直接引過來的。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，盡管就大型電力變壓器而言，出現(xiàn)短路的次數(shù)也比匝間短路的次數(shù)少很多，并且干式單相變壓器繞組以及高壓側(cè)引出線相間短路發(fā)生的次數(shù)更是屈指可數(shù)。經(jīng)過詳細(xì)比較可以看到，匝間短路在高壓廠用變壓器以及勵(lì)磁變壓器當(dāng)中發(fā)生故障的次數(shù)非常頻繁。倘若出現(xiàn)匝間短路時(shí)，那么短路繞組的電流會(huì)逐漸呈現(xiàn)出大幅度上升的趨勢(shì)，然而這時(shí)高壓側(cè)電流并沒有產(chǎn)生太大的波動(dòng)。站在電流速斷保護(hù)的立場(chǎng)來講，其實(shí)質(zhì)上是將高壓側(cè)產(chǎn)生的最大電流當(dāng)作參考依據(jù)的，當(dāng)發(fā)生匝間短路時(shí)的高壓側(cè)電流是無(wú)法滿足相關(guān)要求的。針對(duì)以上這些現(xiàn)象，筆者建議盡可能將差動(dòng)保護(hù)當(dāng)作相應(yīng)的變壓器繞組以及主保護(hù)。結(jié)合相關(guān)調(diào)查可以得知，差動(dòng)保護(hù)對(duì)于所有匝間短路來說有著較強(qiáng)的靈敏性，且并不和《水力發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定背道而馳，具有一定的可行性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，就抽水蓄能電站的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)而言，有很多使用頻率較高的方法經(jīng)不起仔細(xì)揣摩。這就要求相關(guān)人員找到這些方法的問題所在，采取更為科學(xué)的配置方案以及計(jì)算手段，只有這樣才能使得繼電保護(hù)發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

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