水电站建设过程中水电站继电保护的策略研究

  摘要：文章围绕水电站在使用过程中的继电保护常出现的问题进行了简单的分析，然后探讨了水电站在建设中继电保护设计的要点，从而提高了继电保护质量。 

　　关键词：水电站建设；继电保护；策略研究；继电器；变压器；发动机 

　　中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0122-03 

　　在发展我国经济实力的同时，我国一直面临着能源紧缺以及环境每况愈下的难题，从而严重制约了我国经济的快速发展。为了减少不可再生能源的消耗，我国近几年加大了水电站的建设，提高了再生能源的利用率。 

　　1 继电保护中常出现的问题 

　　在继电保护中继电器起着关键的作用，通过继电器的工作能够直接影响到继电保护系统的整个工作质量。但是，通过分析总结继电保护系统维修工作，可以发现继电器出现故障的概率居高不下，特别是变压器。 

　　若在收集信号或者是判断分析信息时出现问题将会直接影响到继电保护的工作质量，从而影响到整个水电站的正常运转。特别是瓦斯保护方面，由于瓦斯保护需要极高的灵敏度，能够准确感知环境的变化。但是瓦斯继电器一般安装于户外，从而加大了监视与维护的难度。除此之外在继电器的使用中，一般存在出口中间继电器的选择问题以及出口中间继电器的接线问题，不同的方案有不同的影响。这也是在继电保护中常出现的问题，一般是由继电保护的设计初期的设计方案决定的。 

　　2 水电站建设中水电站继电保护的策略 

　　研究 

　　如上所述，继电保护系统中继电器是关键，如果继电保护系统的灵敏度高，势必会导致继电保护系统可靠性的降低；如果继电保护系统的可靠性较高，那么其灵敏度也会直接受到影响。所以，继电保护系统在设计初期应该首先在可靠性、灵敏性、选择性以及速动性四者取得一个平衡，从而提高继电保护的作用。在水电站建设过程中应该针对继电保护采取相关的保护措施，以提高继电保护的效率。下面将从发动机的保护配置、变压器的保护配置以及其他的保护配置进行详细分析。 

　　2.1 发动机的保护配置环境 

　　变压器的工作需要一个稳定的环境，而这依赖于发电机的工作质量。发动机在实际的使用过程中常常会出现一些异常现象，而这些现象直接导致了变压器工作的不稳定。其中就包括发动机对应的定子绕组相互间短路；定子绕组电压不稳定，有过电压的现象出现；发电机外部相间出现短路。 

　　2.2 变压器的保护配置 

　　变压器的保护配置是所有继电保护措施中的重点，是针对变压器的工作状态进行准确勘测和保护的。一般可以分为主变压器保护以及厂变、闸坝、备用变保护这两种主要保护配置。 

　　变压器在使用中会存在短路、过电流、过负荷、过励磁灯光现象，同时还会出现油箱压力过大、冷却系统故障等其他系统问题。针对短路问题，根据不同的短路发生位置采取不同的保护配置：如果发生在变压器的绕组和引出线之间，则采用纵联差动保护措施。如果发生在变压器外部，则应该根据不同的使用状况采取不同的保护措施，如果是正在进行倒送电运行，则应该将复合电压配置设置在变压器高压侧；如果是正在进行发电运行，则将复合电压配置设置在变压器的低压侧。而针对变压器油箱油面降低问题，应该采取瓦斯保护，其中重瓦斯和轻瓦斯分别有不同的作用。当变压器内部的故障尚且不引起工作故障之时轻瓦斯起保护作用；而如果变压器内部故障较为严重，油面急剧降低，则重瓦斯起保护作用。 

　　3 水电站继电保护反事故措施研究探讨 

　　在建设水电站的过程中不光要专门针对设计过程中的问题进行深入研究，还需要根据以往水电站在使用过程中的事故进行反复研究分析，从水电站继电保护的反事故方向思考，以提高水电站在使用过程中的效率与质量。具体来说，应该从两个大方面着手：其一是从保护原理上进行考虑，通过保护方案的确定选择继电器的型号，进而对继电器的质量要求以及工作需求有一个清晰的了解；其二是从二次设备以及回路接线上进行详细考虑，包括直流电源、保护屏上的设备、控制电缆、变压器瓦斯保护以及接地点的选择等。 

　　3.1 根据保护原理选择继电器 

　　3.1.1 在发电机的保护设置中，为了能够对发电机的电流进行实时监控，在发动机内部设置有过电流保护装备。而这种过电流保护中的继电器必须连接在发电机中性点的电流互感器上，从而扩大了保护范围，即使发动机在启动工作之前发生了故障，该继电器也能够起到保护作用。 

　　3.1.2 发动机的保护装置中常有的差动保护设置对于回路设置也有讲究。一般而言，差动装置的工作电流一般大于发动机的额定工作电流来整定，此时的差动回路的中线应该配备有电流继电器，并且该种电流继电器必须具有监视断线功能。与此同时，电流继电器在工作时通过延时发射相关信号。 

　　3.1.3 不同规模的水电站在选择发动机时有不同的考量因素，主要应该根据实际需求以及工作需要进行考虑。如一般的小型水电站，可采用可控硅励磁的水轮发电机，并且电压保护动作的电压一般取额定电压的1.3倍，延长0.3s后跳闸。 

　　3.2 二次设备以及回路接线的选择 

　　3.2.1 直流电源的选择。在水电站工作系统中，一般具有两套电源，一个是直流电源，一个是交流电源。在直流电源上一般选择镉镍蓄电池，而该种直流蓄电池的浮充电流的大小应该控制在3～5mA/Ah这一范围。并且，在保持电池外观清洁的基础上所有蓄电池的液面应该保持在最高液面线和最低液面线之间。而交流电源则一般采用的是电容储能电源，在遇到一些特殊情况时，例如无法提供交流电源，此时就要求电容储能电源能够使其他保护装置以及断路器均自动转到跳闸的工作位。 

　　3.2.2 在保护屏上设备的选择。保护屏的主要功能是为该工作单元提供安全可靠的工作环境，从而减少外界环境对气电设备的干扰。因此首先要求保护屏上应该有明显的标识，同时屏体的接地设备安全可靠；端子排在材料上最好选择阻燃性材料，以排除潜在的火灾隐患。除此之外，各端子排之间应该设置一个空的端子以隔开，特别是在正负电源之间、带电的正电源以及跳闸回路、强弱电端子之间等。而针对交流电路，一般为了提高接地的可靠性，可以将其回路接到试验端子上，以检验其接地状况。针对跳闸连接片，安装时需要将其开口端朝上，同时要连接到断路器跳闸线圈的回路上。 

　　3.2.3 控制电缆的选择。其一，在控制电缆的截面选择上，主要是以电流互感器的10%误差曲线为基准，然后再由电压降的大小进行选取；其二，控制电缆的电缆芯是以机械强度需求进行考量的。目前水电站的控制电缆一般选用铜芯，其截面大小应该大于1.5mm2。除了材料以及截面的选择以外，还需要注意控制电缆的铺设位置。为了减少磁场以及高频暂态电流的干扰，电缆需要远离高压母线和避雷器等物体。同时由于电缆需要敷设在地面以下，所以需要做好密封以及防积水的措施。 

　　3.2.4 变压器瓦斯保护。变压器瓦斯保护是继电器保护的一个重要措施，而其箭头指示也是对水电站工作状态的一个重要表征，通过箭头的变化可以判断变压器的工作运转状况。在开始之时，需要对变压器的瓦斯继电器进行有关调整：首先应该将瓦斯继电器的箭头指示调整到油枕一侧；其次需要将重瓦斯切换到信号位置；最后将继电器中的气体排出，直到排气口冒出油液为止。 

　　4 结语 

　　水电站的继电保护是判断水电站运转顺利的一个重要依据，同时也是监测水电站工作状况的一个重要数据。因而，加大对水电站继电保护是十分有必要的，希望有更多的专业人士能够加入到这个行业中来，为我国水电站的发展贡献一份力量。 

　　参考文献 

　　[1] 邓清福.对水电站继电保护装置分析[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（31）.