发电厂发电机保护及监控探析

发电厂发电机保护及监控探析

董钰

内蒙古能源发电投资集团有限公司

内蒙古  呼和浩特市  010010

摘要：近年来，随着社会经济的快速发展，用电需求增加，电厂负荷也增加，因此，加强对发电机的保护和监测是十分必要的，这也是保障发电机正常运行的基础。发电机的稳定运行，是发电厂必须讨论和分析的问题之一。基于此，本文介绍了四个主要问题：发电厂发电机保护与监控的重要性、发电厂发电机的主要故障与保护、发电机保护功能的配置以及对发动机的保护，本文针对此进行了分析。

关键词：发电厂；发电机；保护；监护

一、发电厂发电机保护和监控的重要性

众所周知，发电机对于电厂来说非常重要，发电机是否正常工作直接影响电厂的生产效率和经济效益。但是，任何设备在使用过程中都不可避免地会出现故障，发电厂的发电机也是如此。由于发电机运行过程中人为因素和环境因素的影响，不可避免地会出现各种故障，如短路故障、失磁扰动、接地故障和非电气故障等，应及时采取适当措施解决故障。发电厂领导和工作人员还要加强对发电机的监控，最好是实时监控，这样就保证了如果一台发电机在运行过程中出现故障，可以第一时间发现，将故障和发电机的运行情况及时报告给相关部门和工作人员，采取相应措施解决，尽量减少发电站造成的经济损失。一般来说，发电站应加强对发电机的保护和监测，这对于保证发电机正常运行，实现发电站持续稳定发展非常重要。
     二、发电厂发电机的主要故障和保护

（一）短路故障保护

发电机短路故障，必须要运用双元件横差保护和不完全纵差保护有机结合当做主保护，在发电机定子绕组短路故障和支路开焊故障保护时灵敏性很强[2]。并且合理设置低压记忆过流以及负序过电流当做后备保护，通过将低电压、电流以及过电流相结合，在停机时应用延时动作。

（二）失磁故障保护

如果发电机励磁系统发生故障，就会降低励磁电流，甚至会出现失磁的情况，容易造成发电机和系统之间存在失步的问题，容易危害机组，而且导致系统不能正常运行。科学设置由PT断线闭锁以及边界阻抗等等组成的发电机失磁保护，一旦发电机励磁系统出现故障，这时失磁保护就必定动作于解列，导致发电机和系统不能有效连接在一起。

（三）接地故障保护

为了可以将接地故障有效解决，必须要合理设置定子单相接地保护以及励磁回路单点接地保护。首先，就定子单相接地保护来讲，其运用的基本原理是双频式零序电压，通常是由两个部分叠加组成的接地保护，一是三次谐波电压比元件，二是基波零序电压元件。其次，就励磁回路单点接地保护来讲，运用的基本原理是乒乓式，能够科学检测和保护转子对地绝缘电阻。

（四）非电量故障保护

一般来说，在C柜集中设置发电机的非电量保护，而发电机非电量保护设置有多种类型，比如：火灾保护，还有轴电流保护等等[3]。并且励磁装置事故和电量没有关系的事故以及励磁变温度偏高等等也都设置成保护，非电量保护的动作后果都是一样的，全部是为了达到停机的目的。

（五）低频累加故障保护

通常，如果低频累加保护反应系统频率下降会对汽车的累积效应造成影响，保护是由两个部分组成，一是频率继电器，二是计数器，经过出口断路器辅助接点闭锁，累积系统频率比频率定制47.5赫兹的时间小，如果累积时间超过整定值3000秒，那么经过延时30秒就会在发信号上有动作。装置在实际运行过程中能够实现24小时监控。

（六）发电机过电压故障保护

在发电机并网前，倘若机端电压超过1.3倍额定值，发电机过电压经过延时0.5秒在解列灭磁中产生动作。在确定发电机并网后，自动从这个保护直接退出来。可以利用主变220KV测开关辅助接点情况来正确辨别发电机—变压器组有无并网。

     三、发电机保护功能的配置

     就发电机的保护配置来讲，必须要根据运行方法来合理配置，发电机端存在出口断路器，利用母线经电抗器将电能提供给动力系统，而且将母线和升压变进行连接，将剩下的功率进行升压后，向工厂的变电站及时输送，再向所有生产装置输送电能[4]。发电机出现故障后，必须要迅速运用合适的保护装置来有效隔离故障，保证生产锅炉可以正常供汽。因此，需要分开配置发电机差动保护和升压变保护，而且选用双重化的保护配置，可以保证发电机组既稳定又可靠。通常，一个发电机组的保护柜不会少于两套，各套保护柜都有发电机保护以及升压变保护等等。在发电机出现故障以及异常运行时，可以在很短的时间内自动选择在系统中将发电机切除干净，也可以结合所发的有关警告信号，将负荷适当的减少，以确保发电机组没有危险。其实，要想保证发电机组正常运行，必须要重视出口断路器，在出现故障时利用出口断路器将电网系统和机组分开，系统依旧可以将电力不断供应给动力系统，也可以在很大程度上防止升压变高压侧断路器出现跳闸的情况，不会由于电路器延迟或者动力系统失电而存在风险，避免事故得不到有效控制。由于发电机属于旋转设备，有可能发生内部故障，其中，包括绕组分支开焊，还有相间短路等等，所以在配置发电机保护功能时必须要及时处理发生的内部故障。普遍采用的保护方法有多种，比如：纵联差动保护以及横差动保护等等

[5]。第一，就纵联差动保护来讲，该保护可以迅速处理好发电机组的相间短路。此保护最明显的优势是可以适应各种保护对象。在大部分发电机中应用该保护方法可以有效保护电机，而且励磁涌流不会对发电机造成任何的影响，导致发电机两侧电流都是一样的，在发电机保护时能够发挥出平衡电流的重要作用，甚至可以显著提升保护的灵敏度。第二，就横差动保护来讲，利用横差保护能够很快对内部故障的类型有所反应，也不会对发电机运行造成任何的影响。通过对比以上两种保护方法，不难发现，各有各的优点。因此，必须要结合发电厂发电机有可能发生的故障来正确选择保护装置，以起到保护的作用。

     四、发动机保护和监控的整合

对于发电机保护装置来说，必须要将保护和监控进行结合，确保设备在实际运行过程中不会出现异常。如果发电机出现故障，必须要及时切除故障，还要自动将保护装置动作的实际情况详细记录下来，迅速将故障报警信息进行发出。就发电机保护来看，如果启动保护动作，先由保护装置向出口断路器跳闸发出信号，而且向监控系统及时发送信号和保护动作后的信息，监控信号和保护启动必须要彼此独立。利用监控系统将信号及时接收，而且将遥控指令迅速发出，不会对保护装置信号的执行效果造成任何影响。监控系统可以对发电机组每组参数进行全天候监控，运行人员可以结合报警信号迅速掌握机组的具体运行情况，对运行状态作出适当的调整和改变，以确保机组正常运行。

    结语：

    综上所述，就现代电力企业来讲，必须要重视发电厂发电机的保护和监控，这样有利于保证电力能源迅速配给。在新时期背景下，必须要及时跟上时代发展的步伐，采取有效的措施和先进的技术，积极保护和监控发电机，这是确保现代电力企业在运行中不会出现异常的有力保障。

    参考文献：

   [1]任建军,毛青海,熊杰.发电机失磁保护的可靠性研究[J].小水电,2021(06):52-54.

   [2]袁明玉,张岩.火力发电厂发电机组集控运行技术研究[J].电站系统工程,2021,37(03):65-66.

   [3]周精明,程俊才,郝慧贤,陶太宏,张凌云.大藤峡水力发电厂发电机出口PT断线动作信号分析[J].水电站机电技术,2021,44(04):28-30.