摘要：就水电站发电机变压器来说，继电保护装置能够起到十分重要的作用，不仅能够确保供电系统的正常运行，同时能够对于供电系统的设备提供非常强大的保护措施。继电保护系统一般都是由多个继电设备共同组成，当保护系统检测到整个供电流程之中发生运行故障现象，继电保护系统就会进行故障预警，相关从业人员就能进行故障的维护和修理，从而确保水电站的系统运行不会受到影响。
关键词：水电站；变压器；继电保护
引言：
继电保护设备本身的工作原理在于，当水电站在运行时，一旦发生电力系统故障，其问题元件之中的电流和电压就会发生改变，需要在保护元件之上安装继电保护的变换装置，使其能够对于水电站设备进行持续不断的检测。变换器在检测过程之中，一旦发现故障情况或者参数与正常参数不同的情况，就会对于故障发生的部位进行隔离。继电保护系统能够对于变压器的温度、电流流量以及内部电压变化进行综合反映，从而为变压器的保护工作提供具体条件。同时，根据信号的性质不同，可以将继电保护装置分为静态型、机电型、数字型三种方式。
一、水电站应用的继电保护装置的总体概要
对于水电站发电机变压器的继电保护设备，要求其能够对于供电系统发生的故障进行精准定位，从而迅速的将供电系统之内存在故障问题的元件进行隔离，使其对于系统的伤害控制在最低限度，确保供电系统能够在发生故障时仍然保持正常运行。同时，继电保护系统本身就有着警报系统，如果继电保护装置在检测过程之中发现设备之中存在着故障情况，则立刻会采取警报的方式来提升相关工作人员进行维修和处理。处理过程之中，从业人员应该要根据实际情况，选取正确的处理方式，通过合理的手段和措施将故障消除，维护水电站发电机变压器的正常运转。继电保护装置还拥有另一项实用功能，即是在水电站供电系统发生故障时，水电站的发电机变压器继电保护装置会根据实际的故障情况与类型在较短时间内恢复供电，减少了因为电力系统故障而造成的经济损失，提升了电力供电网络的可靠性与实用性[1]。
二、水电站发电机变压器继电保护系统的总体设计方案
（一）变压器常见故障的分析
变压器常见的故障类型主要分为油箱内和油箱外两种情况，油箱内的故障是指变压器发生相间短路的情况，大电流系统方向的电流发生接地故障，同相部分的分绕匝线发生短路等情况。而油箱外部的故障，在于变压器之上的绝缘体套管出现了故障，其中包括相间的短路故障以及大电流接地故障等等。而变压器在实际运行过程之中，也会因为整套变压系统之中的其他安全隐患而发生故障，严重时甚至会导致变压器因为温度过高而产生的停运现象。
（二）促进继电保护装置性能提升的对策
一旦水电站的变压器发生短路现象，就会导致变压器发生严重过热的情况，导致变压器绕组或者铁芯被烧毁。而变压器的短路故障如果发生在油箱内部，那么短路电流甚至导致发生火灾等情况。因此为了保护变压器安全平稳的运行，在发生变压器短路现象时，继电保护装置要求能够发出紧急警报并采取紧急的处理措施。继电保护系统一般都是由分相差动系统、涌流闭锁系统、差动速断系统、过激磁感应闭锁系统以及断线信号系统共同组成的，而其中差动元件的选择，应该根据水电站实际的运行情况，选择比率制动特性相符的差动元件。当变压器在进行正常运行时，变压器内部的流入电流与流出电流的参数基本相同，就不会触发水电站的继电保护系统，而如果变压器存在着内部故障或异常运行的情况时，在不考虑负载电流的因素时，变压器内仅仅存在流入电流而不存在流出电流，就会触发继电保护装置使其能够及时切断变压器，从而提升变压器的安全系数[2]。
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三、改进继电保护装置的方法与手段
为了解决继电保护装置上存在的问题，提升继电保护装置的工作效率与工作质量，应该对传统的水电站发电机变压器继电保护装置进行改造和更新，从而使其能够成为适合水轮发电机变压器的继电保护系统。新型的继电保护系统应该进行数字化的继电保护方案，主要是接收水电站供电系统的电子信号，并根据电子信号来进行操作反馈从而完成继电保护工作。改造后的设备可以满足水电站发电机变压器的电量保护要求，同时也可以根据实际情况的不同来配置更多的保护功能。
（一）对水电站的继电保护原理进行实质性的创新
新型的水电站继电保护装置，对于传统机电保护设备而言，其最为突出的新特性就是比率差动，能够以改变斜率比率制动曲线的形式来完成对于供电系统之中不平衡电流的多元化模拟。另外，新型的继电保护装置也可以通过工频分量技术来提升比率差动的灵敏系数，减少不稳定的负载电荷对于继电保护装置的影响，提升继电保护装置的抗饱和能力。在实际的系统运作过程之中，新型的继电保护装置可以通过过差电流以及对于制动电流流量的判断来对供电系统内部故障进行模拟和分析，从而精准定位故障发生的区域和方位，整个过程用时较短，效率较高，而且也可以以浮动门槛和电流制动的方式来提升继电保护横差的保护效率，从而对区外故障做到更好的制动效果[3]。
（二）提升继电保护系统硬件平台的性能
水电站发电机变压器的继电保护装置从根本上来说，是需要以硬件平台作为载体来实现继电保护功能的，也就是说，继电保护系统硬件平台的性能将对于继电保护系统的工作运行质量起到决定性的作用。在技术的应用之中，应该采用双CPU的硬件系统结构体系，并且每一个CPU系统都应该由相对独立的32位处理器和DPS想结合，从而提升继电保护系统动态计算的效率，在一定程度上避免继电保护系统因为硬件设施发生故障情况而造成继电保护装置误动的可能性。
（三）解决断路器失灵的问题
在传统水电站继电保护措施的设计之中，其主线设计往往会在水电站发电机以及变压器的中间加入发电机出口断路器的设计，采用断路器的设计形式来进行保护工作。其工作原理在于一旦故障发生之后，就采用断开发电机线路的形式来将发电机和变压器进行隔离。这种情况对于发电机的保护效力非常明显，而在过去的实际应用过程之中，也经常会出现发电机出口断路失灵的情况，这就需要我们在发电机的出口断路器之中设置一定的保护装置，从而减少发电机出口断路失灵的可能性。在水电站发电机变压器的继电保护过程之中，一旦发生断路器继电保护失灵的现象，那么保护装置就会迅速进行响应，将变高压一侧的线路进行断开处理，进而确保保护位置能够及时跳开，为故障区域的隔离效果提供有效保证，进而确保水电站的供电设备能够正常运行[4]。
四、结束语
综上所述，水电站发电机变压器继电保护系统的全面应用，不仅是水电站供电系统能够保持正常运行的保障所在，也是水电站之中重要的基础设施之一。而不断的改进和优化继电保护装置的结构，也能够对于水电厂的稳定运行起到一定的促进作用。随着我国时代的发展，信息通讯技术的不断革新，继电保护系统的硬件设备设施水平也在不断提升，为继电保护系统的改造提供了更加有效的技术基础。本文对于水电站发电机变压器继电保护系统进行了概述，并对继电保护装置的原理进行了深入分析，在原有传统的继电保护系统基础之上，对继电保护系统进行了创新和改造，从而促进我国水电站电力运行的可靠性与安全性。
参考文献：
[1]罗文雄.关于水电站发电机变压器继电保护的探讨[J].黑龙江水利科技，2017，（4）：101-102+122.
[2]沈冰珂，王为福.西霞院水电站发电机及变压器继电保护设计[J].水电自动化与大坝监测，2007，（5）：47-49.
[3]撒青平，马晓君，潘永康.水电站发电机变压器继电保护的探讨[J].建筑工程技术与设计，2018，（13）：2448.
[4]林金新.水电站发电机变压器继电保护研究[J].科技风，2016，（18）.
论文作者:张伟,向龙海
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：变压器论文; 水电站论文; 继电保护论文; 发电机论文; 系统论文; 故障论文; 保护装置论文; 《电力设备》2018年第33期论文;