数字式继电器在发电机保护中的应用
林延澄
[摘 要]发电机作为我国电厂的重要组成部分之一，对其提供继电保护，确保发电机机组的正常运行，是保护整个电力系统、提升经济价值的必要前提。本文介绍了发电机继电保护的概念和基本原理，阐述了发电机继电保护技术的现实应用，以期为我国发电机继电保护的有效推广及应用，提供一定参考。
[关键词]电厂；发电机；继电保护；装置；应用
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0365-01
引言
当前，我国经济社会对于电力资源的需求量不断增大，对电力的安全性、稳定性要求也越来越高。电厂发电机的继电保护技术，能够保障发电机组正常运转，还能时时监控发电机的各项参数，从而防患于未然，避免诸多问题及故障带给电力系统损伤，这有助于提高整个系统的稳定运行，创造出更多的经济收益。
1.发电机继电保护的概念
发电机继电保护是一种自动化设备。在火力发电厂运行过程中，发电机及其连带系统有可能发生故障，当这种故障威胁到整个电力系统的安全运行时，继电保护装置就会让其自身控制的断路器发生跳闸，进而停止运行、减少损失；它也可以向电厂工作人员发出指令，以便采取处理措施。由此可见，发电机继电保护技术，能够对发电机提供可靠的保护作用。
发电机的继电保护装置需要满足一定的条件，才可以顺利服务于电厂的电力系统。具体来说，第一，发电机继电保护技术，要求能够对所有发电机的非正常运行以及故障状态，做出正确的判断和灵敏的反应，这是发挥其自身保护功能的必要前提。第二，面对故障，要求继电保护装置及时切除故障，时间上具有紧迫性，以此最快地缩小受损范围，避免发电机过流损坏。第三，当发电机的继电保护对故障作出反应时，会隔离故障原件，这一动作应当控制在最小的范围内，使停电不至于影响到整个发电机的正常运行。同时，继电保护技术还应具备可靠性，不能误动或者拒动。
以上这三点要求，相互联系性很强，在实际操作中，需要根据发电机的自身结构和生产情况，协调配合地予以应用，从而更好地维护发电机运行。与此同时，根据这几项要求的应用情况，也可以正确地分析和评价发电机的继电保护技术。
2.发电机继电保护的基本原理
电厂中应用的继电保护装置，能够区分发电机是否处于正常的运行状态，即使发生了故障，也能够判断出故障是否发生在保护区域内，判断的依据在于：发生故障前后，发电机及其连带系统的电气物理量变化情况，比如系统电压、系统电流、电流与电压二者的相位角、阻抗值等等。通过监察发电机系统的电气物理量变化情况，还可以探寻到多种途径，用于发挥继电保护技术对于电厂发电机的保护功能。
就发电机继电保护的方案与配置而言，應当做到科学与合理。具体来说，第一，针对发电机的全停故障，需要设置发电机灭磁开关联跳保护。第二，发电机的主保护、后备保护以及异常运行保护中，都需设置有继电保护的双套配置方案。第三，发电机组中，要配备继电保护压板，并注意保持发电机纵差保护、定反实现转子表层负序过负荷保护、电压平衡功能这三者之间的协调性。
3.继电保护技术的应用
3.1 退出发电机定子单相接地保护
发电机在运行过程中，定子绕组接地会烧坏铁芯，据此，大型机组要求设有定子接地保护，它用于保护整个发电机定子绕组，而且灵敏度较高。但是，当发生发电机出口PT熔断的故障时，会引发出口处单相接地现象，此时，在定子接地保护的作用下，虽然能够确定接地故障的位置，但是对于发电机中性点附近的单相接地故障，却没办法检测到。这种情况下，退出定子接地保护是很有必要的。
3.2 逆功率保护
虽然逆功率运行对于发电机是无害的，但是当故障发生时，主汽门关闭，发电机从电力系统中吸收有功功率、并且拖动汽轮机的转子进行旋转，这种情况下，鼓风摩擦而产生热量，致使汽轮机的叶片和汽缸因高温而受损。由此可知，汽轮机在逆功率状态下，需要继电保护技术及时退出保护，以保护汽轮机、避免保护动作开启。一般来说，发电机在逆功率运行之下，继电保护所提供的逆功率保护，会与主汽门的电路器相互配合，让汽轮机的剩余功率消耗殆尽，使汽轮机免受损伤。
3.3 发电机失磁保护
当发电机励磁回路发生故障时，往往会引发出口PT熔断，发电机发生失磁或者低励。这时，继电保护就会发挥其失磁保护的效应。这种故障会造成一系列的电气量改变，比如，发电机的电子回路中出现差频电流，电压下降，电源支路出现过电流，向电力系统吸收的无功功率越来越多，等等，同时，还伴有摆动现象。这种状况下，继电保护技术能够在最短的时间内退出保护，一方面避免了正常切除故障系统操作所导致的电能大量流失，另一方面，也为及时检修故障赢得了时间。
3.4 启停机保护
在发电机运行过程中，发电机的机端发生单相接地故障，继电保护技术就会积极地切断故障；同时，为了避免保护动作开启，它能够即时退出保护，继之进行有效的检修。
4.小结
综上所述，电厂中发电机的继电保护装置，在系统发生故障时，做到了合理地退出保护，并且及时报警，为电力企业创造经济效益提供了可靠的保障。目前，在我国电厂发电机的应用中，退出发电机定子单相接地保护、逆功率保护、发电机失磁保护、启停机保护等，已经收到了较好的效果。当然，现阶段应用的发电机继电保护技术仍然有待提高，比如，在失电问题、整定值范围以及灵敏度等方面，继电保护还存在很大的研发空间。在这些方面做努力，会促使继电保护技术为我国的电力系统发挥更大价值。
参考文献
[1] 张兵海，王献志，李晓文，抽水蓄能机组几种特殊发变组保护整定配置原则探讨[J]，水电自动化与大坝监测，2010年1月.
[2] 邵玉槐，《电力系统继电保护原理》教材内容选择与结构优化的探讨[A]，第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）[C]，2010年.
[3] 朱浩骏，蔡泽祥，侯汝峰，面向对象的图形化地区电网继电保护整定软件研究[J]，电网技术，2012年2月.
