抽水蓄能电站继电保护的常见问题分析

姬生飞

（南京南瑞继保电气有限公司，南京210000）

1 引言

根据当前抽水蓄能电站的实际运行方式能够看出，传统模式不仅缺乏现代化技术的支持，而且还存在一些不正确的做法，这样虽然可以在短时间内保证抽水蓄能电站的运行，但是久而久之会对蓄能电站的运作水平造成严重影响，例如，无法对变压器两侧的短路电流进行准确计算，影响变压器的运行质量，无法在变压器出现故障时及时进行修复。同时无法对单元接线提供保护，也无法对变压器制定合理的控制策略，这些都会影响继电保护装置的运行效果。因此，本研究重点对抽水蓄能电站继电保护装置的常见问题进行分析，旨在促进抽水蓄能电站的运行质量。

2 正确计算变压器两侧的短路电流

首先，计算变压器的短路电流。对于抽水蓄能电站，变压器是保持配电网络稳定运行的基础保障，当变压器产生短路现象时，如果可以及时检测短路电流，并且利用继电保护装置进行调整与修复，这样就可以降低短路问题对配电网络造成的影响[1]。但是，在当前的抽水蓄能电站中，习惯将两相短路电流当作最小电流，这样会影响电流检测工作的准确度。虽然短路电流的数值通常情况下是三相短路的0.866 倍，可以通过三相短路电流计算出两相短路电流。但是，由于不同供电区域与配电网络运行模式的不同，变压器产生短路故障时的电流数值也会存在差异。虽然上述计算方式在理论层面是成立的，但是如果保护所的实际位置与短路点位之间存在变压器，同时变压器的接线方式为d 类或Dy 类，利用三相短路电流换算两相短路电流时，很容易产生计算误差。具体的电流分布情况如图1 所示，根据图1 可以看出，yn 侧两相短路与yn 侧故障相对应的D 侧电流数值存在差异。

图1 电流分布情况

同时，D 侧的三相电流数值分别为IA=0.5A，IB=1.0A，IC=0.5A，对于这组数据情况，其主要表示的电流情况如下：（1）yn 侧发生两相短路时的D 侧电流；（2）yn 侧发生三相短路时的D 侧电流。这组对比情况中明显没有看到0.866。因此，今后在针对变压器的两相短路电流进行计算时，还要通过数据计算，不能单纯采用公式代入模式，这样很容易产生计算误差，从而影响抽水蓄能电站继电保护装置的运行质量[2]。

3 合理配置机变单元接线的主变压器相间短路后备保护

对于抽水蓄能电站的运行模式，机变单元接线也是影响设备短路的主要因素，例如，GCB 断开与主变压器倒送厂用电的情况非常常见，这时如果未能根据配置机的运行要求进行调整，则无法保证配网电路的电流稳定性。因此，这时需要针对发电机的过电流保护进行控制，并且还要对电流的运行数据进行对比分析，以此及时准确地判定变压器与配网线路的运行情况[3]。

该环节需要利用继电保护装置的数据采集功能，通过电流的日常运行情况进行记录，这样在电流运行数值异常时，可以将2 种数据进行对比分析，并且对隐患区域进行调整。基于这种状况可以实现后备保护效果。一方面是电流取自变压器高压侧的复压过电流保护；另一方面为电压取自低压侧的复压过电流保护[4]。但是，在进行电流保护调整的过程中，还要在GCB 合上以及机组正常工作模式下进行。如果在电流计算环节未能退出运行，会产生指向性的变压器变化。因此，为避免此类问题的发生，相关工作人员应加强对GCB 辅助触点的管控，以此实现该保护措施的投退自如，即当GCB 装置处于断开模式时，变压器可以马上采用投退功能进行电流保护取消[5]。

此外，本环节还需要借助相关的保护措施，包括发电机的复压过电保护和主变高压侧的复压过电保护，具体作业模式如下：（1）当GCB 处于闭合模式时，保证机组正常运行或抽水运作，这时如果发电机的母线与电流等情况未出现异常情况，则说明GCB 可以对当前运行模式提供保障；（2）当GCB 遇到相关情况而停机时，如果短路电流出现在母线与发电机中，这时应马上切除短路，可以保证其余设备与电路的正常使用，并且在后续的计算环节还可以节省动作时间。

4 对高压厂用变压器与励磁变压器的主保护进行科学配置

从抽水蓄能电站的角度来说，当高压厂中的变压器与励磁变压器容量小于一定数值时，并且产生电力故障时，设备会作出电流速断反应。然而对于大型机组的出线模式，如果离相封闭模式中以母线为主，这时都会以干式单相变压器为主，通过对主母线的运行方式进行调整，尽可能地保证电压侧的电流不会产生大幅度变化。此外，电流速断保护问题实质上是将高压侧产生的最大电流作为参考依据，并且根据短路时的实际情况进行综合分析，因此，处理此类现象时，应将差动保护当作相应的变压器的主保护方式，这样才能强化继电保护装置的可行性。

对于水电站，尤其是抽水蓄能电站，变压器在运行时会出倒送厂用电。此时，发电机的复压带记忆过电流保护和变压器低压侧的方向过电流保护对变压器都起不到后备保护作用。这种情况下，电流取自变压器高压侧、电压取自低压侧的复压过电流保护就起到了变压器相间短路后备保护的作用。但是，这个保护在机组正常发电或抽水时，如果不退出运行，会影响变压器的运行方向性，并且会与线路的后备保护配合，增加整定的困难。所以，合理的做法是利用辅助触点，并且根据变压器的运行情况制订科学合理的配置方案，这样才能强化抽水蓄能电站的运行质量。

5 结语

综上所述，通过对抽水蓄能电站的继电保护问题进行研究，能够看出传统的运行模式已经无法满足蓄能电站的发展需求，必须采用现代化技术对继电保护装置进行优化革新，并且结合实际应用效果与存在的问题不断展开分析，这样才能使蓄能电站的配置方案更具科学性与可行性，使继电保护装置发挥自身的最大作用与价值。基于此，本文对抽水蓄能电站的继电保护问题进行研究，主要分为计算变压器的短路电流，合理配置机变单元接线，对变压器的运行模式进行科学配置，这样才能保证抽水蓄能电站的稳定运行，对我国电力事业的发展提供良好助力。