摘要：现阶段我国水电事业快速发展，水电站的继电保护问题成为水电站再发展的关键环节，因此本文从水电站继电保护系统运行中的应用入手，探讨分析水电站继电保护安全问题以及改善措施，期望对水电站的继电保护安全问题有所帮助。
关键词：小型水电站继电保护技术改进措施
1小型水电站继电保护的应用分析
继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。继电保护装置是继电保护系统最主要的控制部分，主要由电压互感器、电流互感器、继电保护设备、断路器以及相应的二次回路接线构成。互感器的作用是将电力系统一次大电流及一次高电压变换成与其成正比的小电流及低电压，以供给测量仪表、继电保护及自动装置，并起到一、二次的隔离作用。由于互感器的二次侧都接地，因此可以保证人员和设备的安全。
1.1继电保护装置
小型水电站的继电保护选型设计时，要考虑好继电保护、测量、信号、控制、计量等装置的相互配合，根据水电站系统运行要求进行合理配置。继电保护装置的配置与整定计算应充分考虑系统可能出现的不利情况，尽量避免在多重故障、复杂情况下继电保护的误动作，既能达到电力系统的四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性，又能充分的表现保护装置的性能，确保水电站安全稳定地运行。
1.2继电保护的整定
小型水电站中，继电保护的整定计算是继电保护工作中的一项重要工作，其目的是对水电站中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，是水电站各种继电保护有机协调地布置，正确地发挥其作用。继电保护的整定计算要特别注重水电站中每个系统之间的密切配合。在整定计算完毕后，模仿系统可能出现的各种情况，要确保装置的逻辑回路正确性能够得到验证；在整定艰难时，要尽可能在避免丢失的前提下，设置解列点；当选择性和灵敏性不能统筹时，要确保其灵敏度，避免保护拒动。
1.3继电保护装置的运行
依照有关要求，在装置运行之前完成常规保护传动实验，加强对继电保护装置的遥控、操作和验收。在装置运行阶段中，应加强对装置巡视以确保继电保护装置正常运行，并利用故障录波手段方法，对继电保护装置的动作进行分析和录波，从中找出薄弱环节和事故隐患，及时采取有效对策。操作运行人员自身也应提高警惕，避免人为因素造成的“误整定，误碰，误接线”等事故，在操作装置时采取有效办法。
1.4继电保护装置的维修
继电保护装置在维修时，应合理安排维修作业的程序，尽量缩短维修时长；要对继电保护装置整定动作的情况进行认真地查看；在电压闭锁与电压切换回路中，母线差动保护、断路器失灵保护、远切、联切、远跳等有关的二次回路维修时，应做好安全的阻隔办法。
2小型水电站继电保护的现状情况
发电机在运行中，有可能发生定子侧接地短路、定子绕组相间短路等故障和转子一点接地、失磁、过负荷等不正常运行情况，原则上应配置相应的保护装置，但考虑到小型水电站的装机容量较小、装置简便的特点，为降低资金投入，只装置了一些必要的保护装置。目前小型水电站中最为多见的一种成套配电装置就是BKSF型和HFS型的配电屏，两个配电屏均是集一次回路、保护、同期、控制等功能为一体。其中，HFS型的配电屏保护装置包含过电压保护和定子绕组接地保护两种类型，过电压保护是延时动作于跳闸，定子绕组接地保护是瞬时动作于跳闸；BKSF型的配电屏保护装置包含过电压保护以及三相过电流保护两种类型，两种均是延时动作于跳闸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，小型水电站为避免机组在甩负荷的时候出现机组飞逸的情况，通常还装有消能电阻主动投入装置和主动封闭导水叶装置，这两种装置保护大多反应于过电压及保护出口继电器动作而动作。
3小型水电站继电保护的存在问题
3.1使同线用户遭受风险的过电压
由于小型水电站输电线路通常与10kV乡村配电线路共用，当10kV的线路在跳闸以后，如果电站一侧的在线用户总负荷在小于水电站的即时出力，两者差值在一定规模内，发电机输出电压大幅增加，又不足以使过电压保护动作，导致用电装置仪器长时间处于过电压状态而遭到破坏。按照有关规定，低压水轮发电机的过电压保护整定值是1.5～1.7倍额外的电压，该电压值关于大多数用电装置都是难以承受的。小型水电站近几年就出现一些风险问题，形成发电、供电、用电之间的矛盾，例如由于发电机过电压形成同线的用电装置出现烧毁现象。
3.2用户电源频率出现偏移，机组飞逸转速失控
部分小型水电站带有恒压励磁装置，在10kV的线路跳闸后，只要用户负荷电流达不到过电流保护整定值，就使得发电机保护装置不能正确动作，即便用户电源电压是恒定的，频率较大于额外值，也会导致用户丢失。如果反应过电压及保护出口继电器动作而动作的防止机组飞逸装置不能正常投入，将无法控制机组的飞逸转速。
4小型水电站继电保护技术改进措施
4.1适当的降低过电压保护整定值
小型水电站发电机过电压保护的目的是为了防止发电机的定子绕组绝缘受到破坏，应依照定子绕组绝缘等级来确定整定值，通常为发电机额定输出电压1.5～1.7倍。事实上大多数低压发电机组励磁设备没有配置灭磁开关，机组的过电压保护就只能动作于跳开发电机出口断路器，不能动作于减磁或者灭磁。然而在发电机出口断路器跳开后，如果定子绕组不能防止过电压损害，那动作仅在跳开发电机出口断路器，对于保护发电机来说没有实际的意义，但可以对同线用户的用电设备起到保护效果，只是整定值较高。可以适当的降低过电压保护整定值，使其最大极限的保护同线的用户。
4.2增设高频率、低频率保护设备
高频率、低频率保护设备是利用其间的公共部分回路，高、低频继电器接于主开关电网则是为防止保护设备动作在机组并网之前。因为对于并网的发电机组，正常运转时的频率差错和电网频率差错是一样的，最大允许值是±0.5Hz，所以低、高频率的继电器整定值可以分设为49Hz和51Hz，在保护动作时，频率误差只能在额定值的1%内。当10kV线路在衔接开关跳闸之后，只需用户用电设备的负荷和电站即时出力有一点差异，低频率或高频率的保护设备就能动作。当发电机组出力高于用户负荷的时候，高频率的保护动作将反之低频率的保护动作。对于克服带有恒压励磁功能的机组保护拒动非常有效，对于非恒压的励磁设备的机组来说，保护灵敏度将大为提高，因为若按励磁设备的调差率为5%，高频率继电器的整定值为51Hz核算，高频率继电器动作时，发电机的电压值仅增加7%，远低于过电压保护的整定值。
结语
综上所述，继电保护是小型水电站建设的基石，在小型水电站建设及应用中发挥着举足轻重的作用，在实际操作中存在继电保护的安全问题，分析这些问题，尽量做到有效规避危险。不断完善建全责任制度，加大小型水电站继电保护中技术革新的力度，加强工作人员技术培训，确保继电保护装置运行的安全性和可靠性。
参考文献：
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[3]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析[M].北京：中国电力出版社，2016.
论文作者:杨俊,黄海
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/9
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