水电站主变压器电气保护设计与配置分析探讨

摘要：我国水力资源非常的丰富，水电站的建设有利于提高我国资源的利用率。水电产业作为一种无污染的清洁能源，在很大程度上推动了我国经济的快速发展。本文从我国水电站主变压器电气保护的现状出发，从高频方向保护、零序电流方向保护以及差动保护等方面对水电站的主变压器电气保护设计与电气配置进行了探讨。 关键词：水电站；主变压器；电气保护；设计；配置；分析 中图分类号：s611文献标识码： a 文章编号：

在中国经济快速发展的今天，资源使用和环境的保护成为了加快工业现代化进程必须注意的问题。水电事业能够缓解能源供应紧张的问题，同时还能够缩小城乡之间的差距，带同其他产业的共同发展。但是在水电站的主变压器运行中要注重电气保护的设计与配置问题，才能够使主变压器正常的运转，发挥最大的功效。 一、水电站主变压器电气保护存在的问题

根据我国水电站的设备运行情况，使用小型机组的水电站数量居多，而且发生事故的概率非常的高。由于水电站的电气设备的结构比较复杂，一旦发生故障就很难处理，而且维修费用和检修难度都很大。主变压器的运行故障主要包括匝间短路、单相短路以及相间短路等。在我国目前的水电站主变压器的保护中一般采用差动保护和瓦斯保护的方式，所以为避免水电站电力系统运行出现偏差以致出现严重的设备意外事故，必须采取一定的手段来保证操作安全，对变电设备进行定期检修。以往传统检修的方法一般是纠正检修与

周期检修，由于周期性检修不是依照设备现实的操作状态进行的，它要求“到期必修”，因此往往造成设备常处于不健康状态，降低了设备可用率，而当进行第二次检修前，认为时间周期未到，使检修不能及时开展，设备几乎长期处于不健康状态，寿命缩短明显。纠正性检修实现不了“在控”设备状态，一般出现事故，后果将非常严重。此种现象导致用电的客户和电力系统都遭到巨大的损失。很明显随着现代科技的发展，传统检修已经达不到用户要求了。状态检修策略在遭遇到上述种种情形之后，应用而生。 二、水电站主变压器电气保护的配置要求

在常规的电气保护当中，微机保护是最有效的保护措施。微机保护系统主要构成包括微机系统、模拟量输入系统、以及信号接口等组成。随着微机保护采取的工艺方式不断更新，所以在运行中的可靠性以及安全性都有很大提高。比传统的电磁型保护、整流型保护在功能的应用上有着无可比拟的前景。由于在硬件的结构上没有明显的差异，所以只需要将程序稍加变动就可以改变系统保护功能。在岁电站主变压器的电气保护配置中，微机保护装置在运行中有以下要求：①适用于220kv以上的高压电压网络线路，可以实现集中保护以及后背保护的作用，在一些大中型的电机组能够实现工作，完成双重化的保护任务。②可以进行远程的通讯功能。工作人员运用远程的通讯可以随时监控保护系统的工作状态，能够快速及时的进行数值的处理、调用、更改，在系统运行的管理上提供了很大的便捷。③能够自动检测出故障的位置。对于保护系统装置的安

全运行起到了保障的作用，在系统装置的检测周期上可以有效地进行延缓，而且减少了不必要的检测手段。 1、主变压器差动保护

主变压器差动保护可以将集主保护与后保护于一起的功能实现。主要控制组成是第一条通道有比例制动元件、励磁涌流检测以及过励磁检测通过与门和或门产生的跳闸反应。另外一条是由差电流速断直接作用于或门引起的跳闸反应。采用比率制动元件额可以在很大程度上提高保护的灵敏度，可以防止由于外界因素导致的电流突增的的动作保护。通过对励磁涌流元件判别可以用来闭锁比率制元件。

电力变压器在运行的过程中主要有以下几种状态：正常状态、异常状态、注意状态以及严重状态四种。电力变压器的构成比较复杂，所以在运行的过程中出现故障的几率比较大，而且引起故障的原因有很多种。一般的内部故障包括放电故障和绝缘故障等，对于内部故障是可以通过定期的检修和检测诊断出来的，属于潜伏性的故障，可以通过一些手段排除这些故障发生的可能性。目前的诊断系统主要是根据油中气体的分析，但是这种检测手段在实际的使用当中还是存在一定的缺陷，所以对于电力变压器状态的分析要从多方面考虑，包括吸收比、介质损耗、油耐性等性能参数。电力变压器检测的方法要从以下几个方面进行：原始资料。包括出厂试验报告以及交接验收报告等；检修资料。包括变压器运行的状态报告以及诊断报告等；运行资料；包括检测的数据报告以及运行的工况等。

为了保证电力变压器的安全稳定性，将变压器的各个状态量划分成不同的等级，并设置相应的权重。在电力变压器的状态评估的过程中要对部件以及整体都要进行评估，同时还要具备查询和浏览的功能，实现各单位的信息共享，并能够输出所需要的报表。 2、母线差动保护

在进行母线差动的时候一般利用计算机进行数学计算，能够快速准确的实现带比率制特性的差动原理以及复试比率的差动原理。在稳态比率差动元件中的动作判距为：; 。其中k为比率制动系数。在抗过渡电阻的保护中，为了减少功角关系额影响，一般采用工频变化比率差动元件，其动作判距为：;。其中k代表为工频变化量比例制动系数。由于母差保护的运行方式以及技术等都相对来说比较薄弱，但是自身具有通讯接口，这就可以实现远程的监控、信息的远传等功能。对于完全分散式的变电站可以采用分散式的母差保护，在设备的安装时，可以将母差保护的装置安装在开关设备的旁边，通过对数据的收集和处理，实现微机型的母线差动保护作用。 三、主变压器电气保护设计与配置分析 1、距离保护的振荡闭锁

振荡闭锁是为了在系统装置中距离保护出现了问题，用手动或者自动装置减少装置前端的负荷，保持了系统的完整性。由于微机保护中留有距离保护的功能，所以在运行中如果保护被闭锁，距离保护会起到作用，将保护闭锁进入到振荡闭锁的状态中。观察几秒钟，如果振荡消失，才能重新开放系统的保护。在判断系统是否为振荡

时，可以用过流元件的3zj的判距作比较，如果它先行性动作，其他的故障反应就不会引起跳闸。 2、高频方向保护

由于距离保护和零序电流保护在功能上存在一定的局限性，不能进行全线路的保护。高频纵差保护实现了全线路上的功能保护。在方向元件上的选取要有一定的根据， 负序和零序方向上的元件一般不采用，正确的选取元件才能进行各种方式的方向保护。在传统的保护系统中常采用距离元件和零序元件相结合的方式进行工作，反映出高频距离保护的故障。但是在系统的运行中存在振荡现象，所以需要在振荡闭锁关闭以后才能运行。在高频保护中虽然可以进行开放式的工作方式，但是要注意快速的高频保护所引起的延时作用。在选取起方向元件的时候一般采用工频变化量方向的元件继电器，在危机高频方向的保护中发挥了很大的作用，所以被广泛的使用。

3、零序电流方向保护

在主变压器电气保护中对于保护元件的选取很慎重，零序电流保护由于具有操作简单、安全可靠以及抗过渡电阻能力强等特点，在电气保护中有着广泛的应用前景。电气微机保护中采用自产的3u0，要根据工作运行的情况，一般在pt断线时改用这种形式。由于在工作中零序方向的接线方式存在一定的弊端，给工作的运行带来很大的麻烦。但是自产的3u0解决了这种问题的发生。在实际运行中3u0的回路会影响到自产3u0，互感器的二次和三次没有进行划分，

所以在系统运行中要将二、三次的线分开，系统才能正常的运行。在pt断开的时候，距离保护和高频保护都要退出运行，零序方向也不能正常运作，所以要有保留无方向的零序电流保护和一相电流保护才能保护线路的正常运作。

综上所述，随着经济的快速发展，电力系统的不断更新对变压器电气保护提出更高的要求。为了满足我国水电站主变压器的电气保护的需求，就要不断测试其性能以及提高继电保护装置。智能化、计算机化、网络化的继电保护技术将会运用到实际中来，使电力系统能够安全、可靠、经济的运行，微机保护的安全可靠性能满足可超高压电网的要求。 参考文献：

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