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摘要：对于水电站而言，发电机变压器是其运行体系中的重要组成部分，而且水电站自身的稳定运行还会受到发电机变压器的直接影响，若是发电机变压器出现故障问题，则会影响到整个水电站的正常运行，因此，相关部门需要加强对发电机变压器的重视，做好发电机变压器继电保护工作，促使发电机变压器能够保持正常的状态运行，避免发电机变压器出现故障，基于此，相关部门要将继电保护设备有效应用到水电站的运行过程中。
关键词：水电站；发电机；变压器继电保护
1.发电机、变压器继电保护的意义
继电保护是一种能够通过对故障检测，将故障进行有效隔离或切除的措施。
1.1发电机继电保护的意义
发电机是电力系统中较为重要组成部分之一，其运行稳定与否直接关系到整个系统的运行可靠性。在发电机上加装继电保护装置后，能够使其故障发生率大幅度降低，从而保证了电力的正常输出。继电保护装置会在发电机出现故障时，以最快的速度将故障设备从机组中切除，这样便不会对周围的线路和其它设备的运行造成影响，而发电机在故障设备被切除后，仍然可以维持正常运行。这样便可以在不影响发电的前提下，对故障设备进行维修处理，当故障消除后，便可使其重新投入运行。针对发电机的继电保护方式有以下几种：纵差保护、横差保护以及接地保护等。按照不同的情况，可对继电保护方式进行合理选择。
1.2变压器继电保护的意义
电力变压器是一种处于静止状态的电气设备，其主要作用是变换交流电压和电流，是电力系统中不可或缺的重要元件之一，与供电可靠性具有密切的关联。变压器可以满足不同地区的用电要求，一旦发生故障，会对用户用电造成影响。通过继电保护，可以提高变压器的运行稳定性，降低故障发生几率，为正常供电提供强有力的保障。针对变压器的继电保护方式有以下几种：电流速断保护、瓦斯保护、过负荷保护、过电流保护、阻抗保护等等。可按照变压器的实际情况，对继电保护方式进行合理选择。
2.水电站发电机变压器继电保护的基本原则
水电站是将水的位能和动能转化为电能的工厂，因位置、径流的不同，其具体的形式也是不同的。与火电厂不同，大多数水电厂是采用发电机和变压器接线连接的方式，但需要注意的是，大多水电厂的发电机容量都以小型为主（容量在25MW）。一般采用扩大单元接线，将几台小型的发电机共用一台变压器，然后经断路器后并联于母线上。而大型水电厂一般采用单元接线，且大多设置有发电机出口断路器，一般水电厂的发电机和变压器的继电保护配置是分开的，通常采用双套保护配置。
3.水电站发电机变压器继电保护误动案例
从某水电站发变组保护误动导致的跳闸事故着手，主要分析可能导致发变组保护误动的主要因素，查找出了设备和管理方面存在的短板，对于提升发变组保护系统的定检及监督管理具有很好的借鉴作用。
3.1概述
某水电站发变组保护选其配置为：发变组保护、发电机保护、励磁变保护；主变保护、主变后备保护、高厂变保护；高公变保。12时21分主控制室有功显示为零，机组与系统解列12时25分保护人员检查发现一号高厂变第二套保护装置面板上报HALT ERROR 29报警，但发变组保护没有出口报警，查看1号机组故障录波器波形，机组跳闸前后电流电压无变化，开关量波形显示动作原因为高厂变差动保护动作。
3.2原因分析
3.2.1现场原因分析
（1）从机组电流、电压录波图上表明，机组电气一次设备的电流、电压没有突变，一次设备无异常。一号高厂变保护装置动作之前没有故障电流，并且差流远小于动作值，因此保护装置在二次侧无故障电流情况下出口，应属保护装置内部故障所致。
（2）对高厂变保护装置装置初步检查，装置处于异常状态，面板显示有故障代码#29，装置与工控机所有通讯中断。经查证故障代码29的含义为“可编程增益放大器运行检测失败”，说明该装置为“硬件故障”，正常报警时装置内部逻辑应闭锁“装置出口”，而当时没有闭锁该出口，引起动作跳闸。故判断为高厂变保护装置硬件故障造成机组停运。
3.2.2制造厂原因分析
误动发生后，立即将故障保护装置发往保护装置制造厂家进行根本原因分析。
（1）如果继电器出现故障代码29，表明继电器有可能在如下硬件电路方面出现故障，如开关电源、模拟量多路复合器、可编程增益放大器或A/D转换电路上。一旦在运行的保护装置前面板HMI上发现除26、27、28、40、44、45以外的任何代码，即表示保护装置出现了严重的故障，就表明保护装置处于异常运行状态，装置自检接点会立即给出报警信号。此时不允许对保护装置进行任何面板按键操作，应立即采取安全措施，退出该保护装置，将该装置返厂处理。
（2）制造厂人员在实验室，对保护装置用一个独立的电源来做测试，当电压调整到低于4.9V时，保护装置产生了87跳闸。三星芯片指定的电源范围是4.5V到5.5V，显然这个芯片没有达到三星说明书提供的电压要求，当电压低于4.9V时存于内存芯片的数据就会被破坏。同时在仿真测试中，当保护装置面板HMI显示预先被点亮，当50（瞬时过流）元件动作点亮LED灯时三星芯片上的工作电压只会低到5.0V，87跳闸就不会动作。然而如果保护装置面板HMI预先没有被预先点亮，当50（瞬时过流）元件动作，电源将同时供应点亮LED灯、HMI显示，此时工作电压就会低到4.8V到4.85V，这就低于了三星芯片（批号TASL11QB）数据被破坏的极限电压值。
（3）经厂家测试，确认硬件故障是继电器的主处理器芯片DSP有问题，送往芯片制造厂商检验。
（4）经过主芯片的厂家检测，芯片的内部聚乙烯层第二管脚有发热点，发热是由于静电损伤导致。这种静电不是将芯片损坏，而是使芯片局部的绝缘变薄，出厂测试时一般检测不出来，运行一段时间后才会暴露出来。由于静电损伤部位在芯片的内部，此缺陷是在装置出厂前发生的。会议确认1号高厂变误动跳机的直接原因是保护装置的DSP主芯片质量存在问题。
（5）保护装置生产厂家在实验室对8台保护装置进行破坏性的模拟试验时，曾发生一次与我公司相同的误动现象。如果装置出现某种故障，破坏了A/D转换的采样电流，就有可能引起差动功能“87”在自检电路检测到装置故障闭锁继电器之前跳闸出口。装置的自检周期是20ms，采样频率是每周波16个点，按照目前设计，差动保护的出口速度比装置的自检周期快，所以在发生某种故障情况下，可能会发生差动保护抢先动作出口现象。由于此保护在设计理念上注重保护动作的快速性，只有“87（差动）”和“50（瞬时过流）”这两种快速保护的动作速度比自检快。厂家认为本次故障是由于主芯片的第二管脚出现静电损伤，使得DSP芯片检测到的A/D采样出现偏差，导致差动保护误判断出口。
3.3处理过程
3.3.1现场分析初步确认为高厂变保护装置故障后，立即更换了备件，新换保护装置进行全部检验合格机组并网。
3.3.2针对装置电源电压降低导致装置数据破坏，采取了如下措施：原设计用以延长数码显示的寿命，HMI显示是自动休眠的，鉴于保护动作的同时点亮HMI，造成保护装置电压下降保护误动，因此决定通过新版本的软件将持续点亮HMI显示。
3.3.4保护制造厂家决定对该高厂变保护软件进行升级，主要内容为：采取“处理器在存储器读写前插入一个等待周期27ns”提高装置自测试功能的速度，由原来的20毫秒提高至1.25毫秒。87差动保护加入了1.25毫秒的延时，用以在测试功能检测到可能的系统软硬件故障时，可以及时地闭锁差动保护动作。
3.3.5软件升级后对保护装置的零漂、线性度、逻辑关系、绝缘情况、定值校核及接线情况进行了全部检验静态检查各项试验项目均合格。后对其他高厂变保护装置进行了软件升级工作，全部项目检验合格。
4.结束语
电力系统的高速发展，要求水电厂的工作效率有所提高，继电保护技术的研究也会面临新的困难。为了适应经济的高速发展，继电保护技术要像以上所述方向快速发展，从而为安全、优质供电提供保障。
参考文献：
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