关于发电机保护与监控的几点思考

前言

目前我国的用电量随着经济的快速发展而不断增加，不仅工业上对供电水平的稳定性提出的很高的要求，就连人们日常生活中电能的消费也对供电质量提出了更多精细的要求，而其中的企业供电安全一直是大家关注的焦点。发电机作为供电系统的核心部件，其性能的稳定性直接关系到整个供电过程的稳定和安全。在实际的供电工作中，发电机出现的故障会直接影响整个发电、供电系统的正常运行，因此发电机的日常运行维护中，对于发电机的保护和控制工作，就摆在了显著的位置。本文就发电机保护与控制的日常维护工作进行了浅析。

1、发电机保护的重要性

电能的供应对经济的影响越来越大，任何企业的发展都是无法离开电能的，所以，现在电能的正常供应就显得尤为重要。近年来，我国的电力行业得到了长足地发展，电力企业的发展与电能的远距离高压输送，已经解决了电能供应问题，随之而来的是电力系统的安全成为了关注的焦点。保证经济的发展，电力系统的安全性特别重要。在整个供电环节中，发电机组是电力系统的一个重要组成部分。发电机组除了造价昂贵，同时它的结构也非常复杂，整个操作运行维护的要求也相对别的电气设备要高很多。而发电机的正常运行是电力系统安全运行和平稳供电的前提，一旦发生发电机运行系统的故障，在没有正确处理的情况下，将会对电网形成非常大的冲击，不仅会导致发电机组设备的损坏，企业生产受到影响，造成巨大的经济损失，还会威胁到生产人员的人身和生命安全。在过去的时间里，发电机组的保护装置不管是从原理还是外型结构，都随着新技术新材料的普及得到了迅速的发展，发电机组的保护装置进入微机操作模式时代，使得发电机的保护反应更加的快速和灵敏。除了具备当保护装置自身故障时可以自动发出信号提示，闭锁保护装置的自检功能。还结合现代通讯技术，发电机组的微机保护装置可以与计算机进行信息的交换，便捷地实现发电机的远程监控操作。它的功能还体现在微机保护装置对于各种程序实现自适应，不同的生产环境要求，可以根据当时的运行情况，对保护自身的定值和特性进行合理的调整和改变，达到安全供电生产的基本要求。因此，对于发电机组的保护配置和维护，是发电机平稳运行工作中的一个重点，值得所有发电机组运行设计和日常维护工作人员们重视。

2、发电机保护功能的配置

发电机的保护配置应该按运行方式进行配置，发电机端有出口断路器，通过母线经过电抗器向自身的动力系统供电，同时母线与升压变连接，将剩余的功率经升压后输送至工厂的变电站，然后再将电能输送各个生产装置。对于发电机发生故障，应及时采取相应的保护装置进行故障隔离，确保生产锅炉的供汽，稳定其他生产装置的生产用汽。因此采用发电机差动保护与升压变保护分别配置的方案，并且采用双重化的保护配置，确保发电机组的可靠，稳定。一个发电机组有两套保护柜，每套保护柜分别有发电机保护、升压变保护、升压变后备保护，同时还有相应的转子接地保护，以及变压器的非电量保护，还有相应的励磁保护。能够在发电机发生故障或者出现非正常运行现象时，能够自动、迅速、有选择性地将发电机从系统中切除，或者根据发出的相关警告信号，减负荷或跳闸，保证发电机组的安全。发电机组的出口断路器是安全运行的关键，在发生故障的时候，通过出口断路器将机组与电网系统隔离，系统能够继续向动力系统继续供电，同时还可以避免升压变高压侧断路器跳闸，不会因为断路器出现延迟以及动力系统出现失电的风险，防止事故扩大。发电机因为是旋转的设备，会出现内部故障，其中有相间短路、匝间短路以及绕组分支开焊的情况，所以在进行发电机保护功能的配置时.对出现的内部故障要进行解决。常用的保护措施有以下两种，一种是纵联差动保护，这种保护对发电机组出现相间短路最佳的解决方式。这种保护的方式最大的优势就是对保护的对象有很强的适应性。在大多数的机组中采用纵联差动保护都可以对电机进行很好的保护，同时也会使得发电机不受励磁涌流的影响，使得发电机的两侧电流是相同的，在进行发电机保护的时候，可以做到平衡电流的作用，对保护的灵敏度也是很大的提高。另外一种是横差动保护，横差保护可以对内部故障的类型做出快速的反应，并且在发电机运行的时候可以不受到影响。对两种保护进行比较发现这两种方式各具不同的优点，所以在保护装置方面，可以根据发电机常见的故障进行保护的选择。

3、励磁保护与系统稳定

励磁系统为发电机转子绕组提供直流电，产生磁场，保证发电机与电力系统同步。在无刷励磁系统中，转子的直流电从永副励磁机的转子经过旋转二极管交直流转变的。除维持发电机同步以外，励磁系统还影响发电机吸收或输出的无功功率。励磁电流的加大会提高无功功率的输出并使电压升高，减小励磁会起到相反的效果，并且在极端情况下，可能导致发电机不再与电力系统同步。励磁控制是用来防止不被允许的工况强加于发电机上，维持机组稳定运行。励磁系统具有过励和欠励限制功能的AVR控制。过励控制可防止AVR試图提供超过了系统能提供的或发电机磁场能承受的更多的励磁电流。过励和欠励限制功能是为了防止发电机超出其额定功率MW或MVAR运行。励磁系统通过控制转子和定了绕组间的磁场，保证发电机组稳定运行。在欠励运行方式下，发电机通过从系统吸收无功功率来控制系统侧的高电压，此运行方式在自备电厂中一般不采用，这样会在工厂小型的电力系统中会产生很大的电压降，造成部分电机会欠压运行或停机，不利于安全生产。

4、发电机保护与监控

发电机保护装置应该采取保护与监控相结合的原则，保证设备运行的安全。当发电机故障发生时，应迅速将故障切除，并自动记录保护装置动作情况，发出故障报警信息。对发电机保护来说，当保护动作启动时，首先由保护装置本身发信号至出口断路器跳闸，同时将信号以及保护动作后的信息发送至监控系统，保护启动与监控信号相互独立。监控系统负责接收信号和发出遥控指令，不会干扰保护装置信号的执行。监控系统实时监控发电机组各组参数，运行人员能够从报警信号中及时了解机组运行情况，调整改变运行状态或者处理相应的故障，保证机组运行安全。

结束语

现在，企业对电量的需求在不断的增大，这是社会的发展与科学技术的进步，人们生活中无处不在使用电能，电能的供应情况时刻影响着企业的发展，也会给人们生活带来影响。企业的供电是有发电机实现的，电力系统的震荡可能使发电机误动作，这就要求对发电机进行保护与控制。在实际应用中，有多种保护同时采用，每一种方法对应不同的故障，保护参数的选择与设定，决定了发电机组的可靠性与灵敏性。通过保护与监控相互结合，保持机组运行稳定与设备安全。

（作者单位：中化泉州石化有限公司设备部）

作者简介

张永贵（1984-）男，福建泉州人.学历：本科.研究方向：电气运行.