电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式研究

电厂发电机变压器保护原理及继电保护方式研究

武超

国电榆次热电有限公司，山西 晋中 030600

摘要：对发电机进行继电保护最为根本的目的是为了维持发电机的正常运作，以保证正常的电力输出，维持整个电网稳定运行。发电机的继电保护具有安全性、选择性、迅速性、可靠性和灵敏性五大性能。当发电机出现故障时，继电保护装置就会在最短的时间内尽快切除故障机组，不影响周围的线路及发电机运行。在故障排除后，发电机又可以正常地使用。由此可以看出，继电保护不仅是为了维持发电机的正常运行，也是为了保证周围线路及设备的安全，为尽快恢复正常的电力输出提供良好的条件。

关键词：发电机;变压器;继电保护;保护原理;电力设备

随着现代科学技术的不断发展，我国电力设备在制造原理、运转规律和维修保养等方面都取得了非常大的进步，大大提高了我国电力设备的使用质量和效果。为了满足人们对电力日益增长的需求，电厂对于发电机和变压器的性能要求也越来越高。文章阐述了发电机、变压器的继电保护方式及原理。

1电厂发电机继电保护的方式

发电机的继电保护方式主要有三种，分别是纵差保护、横差保护和接地保护。

（1）纵差保护主要针对于发电机内部出现短路的情况。这种保护方式能够在无延时的情况切断保护范围内的各种短路线路，并同时不影响发电机的过负荷和系统振荡，非常适用于容量在1MW以上的发电机保护中。

（2）横差保护是利用两个支路电流差的反应，来实现对发电机定子绕组匝间短路的情况。该方式主要通过两种接线方式实现：一是在每相装设两个电流互感器和一个继电器，以形成单独的保护系统;二是对于可以引出多个中性点的定子绕组，通过在各中性点引出线处增设零序电流互感器的方法，构成单元件横差或多元件横差保护。

（3）单相接地保护主要有四种实现方式，分别是发电机定子绕组单相接地、利用零序电流构成定子接地保护、利用零序电压构成定子接地保护或利用三次谐波电压构成定子接地保护。

2电厂发电机变压器继电保护具体措施

（1）变压器自动跳闸故障的处理。当火电厂运行当中变压器发生自动跳闸时，用以下方法进行解决。①当变压器各侧断路器自动跳闸后，将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置，并迅速投入备用变压器，调整运行方式和负荷分配，维持运行系统及设备处于正常状态;②检查掉牌属何种保护动作及动作是否正确;③检查系统有无故障;④如果属以下情况，可不经检查试送电：人为误碰保护使断路器跳闸;保护明显误动作跳闸;跳闸变压器下一级设备故障而其保护却未动作，故障已切除;⑤如属差动、重瓦斯或电流速断等主保护动作，有冲击现象，应对变压器及系统进行检查，停电并测量绝缘，在没有查清原因时，变压器不能投入运行。

（2）变压器油位异常故障的处理方法。变压器油位异常主要体现为油位过高、油位过低和假油位等现象;针对变压器油位异常故障的处理，首先，如果是油位过低，应进行补油，因为油位过低是因变压器漏油或者放油之后没能够及时补充造成的。其次，如果是假油位，则可以对储油柜进行注氮法来排气确认油位。因为假油位储油柜内部存在气体，当温度升高到一定值时，内部气体压力增大，能够使油表油位非正常升高造成的。最后，如果油位过高，可以启动全部冷却器降温;如果最高油温的油位可能高出油位指示计，则需要放油，使油位降低至适当的高度，以免溢出。

（3）变压器瓦斯保护故障的处理方法。当瓦斯保护发出信号后，多数情况下可能是变压器内部有故障产生或是其内部存在空气，也可能是二次回路出现故障，这种情况下需要立即进行检查，如果在检查过程中没有异常现象，则需要通过对气体进行取样，通过分析气体成分来对故障进行判断。当变压器内部出现较为严重故障时或是二次回路故障，会造成油分解出大量的气体，从而导致瓦斯保护跳闸。针对于这种情况下，应该立即将备用变压器投入运行，然后对故障变压器外部进行检查，特别是油枕防爆门及各处焊缝处，看是否存在异常情况，检查变压器外壳是否完好，然后对气体的可燃性进行检查。

（4）变压器分接开关异常的处理方法。火电厂电力变压器有载分接头开关，如果一旦出现分接开关卡涩、变形等情况就需要进行及时的复位，避免出现过热或者是烧损等严重后果。长期运行的有载分接头的操动机构也需要进行合理的控制和调整，调整分接头开关的联动作用，减轻发生位置失灵等现象，做好相关附件质量的处理工作。针对转轴轴销的发生，还可以进行必要的检修工作，严格把控好相关有载调压接头的质量，正确的运用相关调试工艺，并定期进行分接开关试验等，从而提高变压器设备的运行可靠性，延长设备的生命周期。

（5）变压器绕组故障的处理方法。在火电厂变压器的正常运行中，会发生不明原因的绕组接地故障、相间短路、断线以及接头断开等故障。针对变压器绕组故障问题，在进行处理的过程中，首先工作人员要定期开展配电变压器检修工作，及时修理发生故障的绕组线圈，定期更新绝缘老化的设备。其次，加强对于变压器的通风冷却，要防止变压器以及变压器内部油箱的油温过热，以免出现绝缘等老化情况;同时，要定期的对于变压器油枕油位进行检查，防止变压器内绕组漏出油面，造成短路放电。最后，在绕组进行制作时，要对线圈的材质进行严格把关以及对采用正確的绕制方法，当绕组故障出现时，进行绕组试验，分析故障原因，必要时吊罩更换绕组、衬垫。

（6）变压器着火故障的处理方法。火电厂变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪络，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧：变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。变压器着火应迅速做出处理：①断开变压器各侧断路器，切断各铡电源，并迅速投入备用变压器，恢复供电;②停止冷却装置运行;③若油在变压器顶盖上燃烧时，应打开下部事故放油至适当位置。若变压器内部着火时，则不能放油，以防变压器发生爆炸;④迅速用灭火装置灭火。如用于式灭火器或泡沫灭火器灭火。必要时应尽快通知消防队灭火。发生这类事故，变压器保护应动作使断路器断开。如果因故障断路器未断开，可用手动断开断路器，拉开通向变压器电源的隔离开关。

（7）变压器铁芯故障的处理方法。针对铁芯故障的处理，首先要对铁芯进行接地电流监测，通过加装铁芯电流监测装置，可以实现实时监测铁芯接地电流的功能，并进行数据存储、当接地线电流大于标准值时，进行报警，同时自动投切限流电阻，实现接地电流的限制。其次如果是铁芯绝缘层出现故障，可以采用涂漆的方法来进行处理，并对于绕组直流电阻进行测量，通过观察测量数值来判断绕组部分是否存在问题，如果出现问题要及时的进行更换。最后，在线检查来判断故障部位，即在变压器运行的过程中，采用钳形电流变测量铁芯在接地引线中的接地电流，其检测的目的是分析铁芯是否存在多点接地，一般铁芯的接地电流小于100毫安，如果超过就说明存在多点接地。

3结束语

综上所述，随着电力需求的持续增长，发电机变压器在电厂中的重要性越来越突出，只有加强其继电保护原理与方式的研究，才能够逐步提升其保护性能，防止各类故障引发的电力事故。未来发电机变压器继电保护会朝着微机化、智能化、网络信息化和多功能一体化方向发展，应该加强技术与设备的引进，逐步提升继电保护装置的性能，为电厂生产工作奠定基础。

参考文献

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[2]吕文虎.关于电力变压器运行维护及故障处理的分析[J].时代农机，2016（10）

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