滇東電廠調試中電氣異常情況分析與處理

井雨剛，王 濤，蘇文博，姜保光

（1.山東電力研究院，山東 濟南 250002；2.國網技術學院，山東 濟南 250002；3.山東電力建設第二工程公司，山東 濟南 250100）

0 引言

滇東電廠一期工程為4×600MW火電發電機組，由于設計、安裝等方面的原因，在調試和試驗過程中均發現了一些問題，現就這些問題做簡單分析。

1 TV異常情況分析與處理

在500 kV升壓站的送電以及機組總起動試驗過程中均出現TV二次回路異常的情況。通過對這些TV二次回路異常情況的分析，建立起各種相量關系與各錯誤的二次回路接線之間的對應關系，從而在今后遇到TV二次回路異常的情況下，能夠更快、更準確的解決問題，節省試驗的時間，減輕試驗人員的工作量。

1.1 TV二次單相極性接反

500 kV升壓站送電時，5號主變高壓側TV二次測量值：UAN=61.2 V，UBN=61.2 V，UCN=61.2 V，UAB=61.2V，UAC=61.2V，UBC=106.2 V。從測量數據中可知三相相電壓平衡，線電壓不平衡，經分析為A相二次極性接反。

TV一次繞組和二次繞組有一同極性端,采用減極性標記，即從一、二次繞組的首端（或終端）看，流過一、二次繞組的電流方向相反。這樣當忽略電壓變比誤差和角誤差時，一、二次電壓同相位，并可用同一相量表示［1］。當三相TV接成Y形接線時，一、二次繞組接線必須對應起來，這樣二次繞組電壓之間的相量關系才能真實的反應一次繞組電壓的相量關系，如圖1所示。

圖1 TV的正常接線

當有一相極性接反時（假設A相接反）示意圖如圖2，此時表現出來的相量關系如圖3。

圖2 TV的A相極性接錯線

從中可以看出：UaUcN構成一等邊三角形；UaUbN構成一等邊三角形。因此TV二次繞組三相電壓之間的相量關系有Ua=Ub=Uc=Uab=Uac；Ubc=1.732Uab。可見此種情況下與測量的幅值正符合。停電后在TV根部將A相極性改正，再次送電，測量數據如下：UAN=61.2 V，UBN=61.2 V，UCN=61.2 V，UAB=106.2 V，UAC=106.2 V，UBC=106.2 V，TV二次回路正常。

圖3 A相極性接錯時的相量圖

1.2 TV二次回路斷線

1號機組總起動試驗至發電機空載特性試驗，勵磁升起一點后，接入電力系統參數錄波裝置的發電機電壓不平衡， 其值分別為：UAB=12V，UBC=UAC＝6 V。分析認為是C相斷線，具體分析如下。

考慮到裝置內部的電壓變換器無論是電磁回路結構還是負載，都基本相同，因此從裝置箱體外部觀察，可將三個電壓變換器模擬成Y形連接的三相阻抗負載［2］，則形成的等效電路如圖4所示。

圖4 等效電路圖

當C相在K點斷開形成斷線時，電路只形成一個完整的回路。設流經此回路的電流為I，則2I×X＝EA-E，解得 I＝（EA-EB）/2X；裝置中性點電位U4＝EA-X×I＝（EA＋EB）/2，裝置端子排處的測量值（以N 作為基準點） 為：UA＝EA；UB＝EB；UC＝（EA＋EB）/2；UAB=EA-EB；UAC＝（EA-EB）/2；UBC＝（EB－EA）/2。相量圖如圖5所示。可見，UAB電壓正常，UBC、UAC電壓減半，與測量值正符合。因此，C相二次回路斷線。檢查C相二次回路發現在端子箱處，發生“壓皮”導致C相斷線，處理后電壓恢復正常。

圖5 TV C相斷線時相量圖

1.3 二次接地不良

當TV一、二次繞組三相中性點沒有接地或接地不良的情況下，這樣就會造成中性點對地電位的“漂移”，使中性點對地電位不為零，從而三相對地電壓不再對稱，這種情況對二次核相的結果有很大的影響。

1號機組并網后，對工作6 kV進線TV和6 kV母線TV二次核相時，發現A相對A相電壓有20V左右的壓差，經檢查是工作進線PT二次中性點未接地。

1.4 匝間專用TV一次電纜著火

4號機組總起動試驗進行至發電機短路試驗，當定子電流升到0.8倍的額定電流時，發電機匝間專用TV的C相TV柜有火光冒出，隨即跳開滅磁開關對發電機進行滅磁。檢查發現連接C相TV中性點的電纜和機端接TV的銅排緊密接觸在一起，電纜著火。因短路試驗是發電機-變壓器組的短路試驗，短路點在變壓器高壓側，因此在發電機機端與短路點之間有一變壓器的短路阻抗，當升流后機端會有一定幅值的電壓，使電纜發熱著火。幸而是在做短路試驗時發生此種情況，若是在額定電壓下，將會造成發電機C相機端和中性點的匝間短路，后果不堪設想。

2 CT異常情況分析與處理

2.1 110 kV母差報警

110 kV母差裝置報警，裝置顯示Ⅰ母差電流0.14 A，Ⅱ母差電流0.14 A，大差無差流，母聯電流0.07A。基于此種情況判斷出現異常的原因是母聯CT極性接反。本保護裝置將母聯作為Ⅰ母線上的原件，因此其CT極性與Ⅰ母線上其他原件極性相同，與Ⅱ母線上的原件極性相反。裝置計算Ⅰ母差流公式為 Id1=（I11＋I12+…＋I1n）＋Iml； Ⅱ母差流計算公式為 Id2=（I21＋I22+…＋I2n）－Iml； 大差差流計算公式為Id=（I11＋I12+…＋I1n）＋（I21＋I22+…＋I2n）。由以上公式可見當母聯極性接反時，大差電流平衡，而兩條母線差流都為母聯電流的2倍，正符合此時情況。后用電流相位表測量各個支路電流，證實確是如此。改正母聯CT的極性后，差流消失。

2.2 CT二次回路接錯線

1號機短路試驗測量電流相量時，廠變6 kV側的一組CT的測量數據為：三相幅值相等，都為0.5 A；而相角卻是A超前B 120°，A超前C 300°，即B、C相方向相反，相量圖如圖6所示。檢查CT二次回路發現在就地端子排處將B相CT二次線的尾S2與C相CT二次線的頭S1互換了位置，錯誤接線如圖7，改正后電流恢復正常。

圖6 CT測量相量圖

圖7 CT錯接線圖

2號機短路試驗測量電流相量時，發電機的一組 CT 在變送器屏測得的數據為：IA＝0.52 A，IB＝IC＝0.26 A，A相與B相和C相的方向都相反，在勵磁調節器屏測得的數據三相正常，因此問題存在于勵磁調節器屏到變送器屏的回路上，CT接線見圖8。仔細檢查發現在勵磁調節器屏端子排內側B、C相有一根短接線沒有拆開，如圖中虛線所示，從而形成B、C兩相短接。因此在變送器屏測量值為IB＝IC＝（IB1＋IC1）/2＝－IA/2 將短接線拆除后測量，結果正常。

圖8 CT回路接線圖

3 轉子一點接地保護動作

滇東電廠3號機發變組短路試驗時，發變組保護發轉子一點接地靈敏段信號，保護裝置測得接地電阻為18 k，裝置測量轉子正對地電壓為100.4 V，轉子負端對地電壓為-47.7V。

滇東電廠3號機勵磁系統是全靜止自并勵系統，使用的是ABB可控硅勵磁裝置。通過接于機端的勵磁變壓器提供勵磁整流裝置的功率。轉子一點接地保護的保護范圍為可控硅交流側即勵磁變低壓繞組、可控硅直流側系統包括直流母排、轉子繞組、以及接于轉子直流母排上的二次回路，因此轉子一點接地保護的動作原因應該是以上所述的回路中有對地絕緣不好的回路。

根據以上的分析進行了下面的檢查：發現轉子一點接地信號后停止短路試驗，跳開滅磁開關，保護裝置后斷開轉子電壓接入裝置的連接片，用500V兆歐表對轉子繞組進行絕緣測量，絕緣合格。用500 V搖表測量可控硅交流側對地絕緣電阻，絕緣正常。檢查保護裝置，重新做轉子一點接地靜態試驗，邏輯正常。基于一次系統沒有故障，重新開機進行試驗，等到勵磁電壓升到30 V以上時，轉子一點接地信號再次發出，仔細檢查二次回路，發現轉子電壓在保護B柜有并出線到故障錄波器，但轉子電壓線和大軸的線都是從端子排里面并接到故障錄波器的，因此上次測絕緣的時候因為連接片已經打開，并沒有包括到故障錄波器的這一段線。從故障錄波器后斷開端子排的連接片，轉子一點接地信號消失，仔細檢查此段二次回路發現設計院和故障錄波裝置定義不符，轉子電壓所接位置并不是故障錄波器所定義的轉子電壓的通道。

4 發電機三次諧波異常

滇東電廠3號機電氣總啟動進行至空載試驗時，發電機機端TV開口三角及發電機中性點的三次諧波電壓異常，測量值為機端零序三次諧波電壓5.85V，基波0.02V，中性點零序三次諧波電壓0.09V,基波0.00 V，發變組保護A、B兩套裝置測量值基本相同。

三次諧波電壓式定子接地保護是利用發電機機端和中性點的三次諧波電壓在正常和定子繞組接地故障時的特點構成的。發電機正常運行時，發電機中性點的三次諧波電壓比機端的略大，而在發電機中性點及其附近發生接地故障時，發電機中性點的三次諧波電壓減小，發電機機端的三次諧波電壓增大［3，4］。利用其變化特點，使發電機機端三次諧波電壓作為動作量，發電機中性點三次諧波電壓作為制動量，利用絕對值比較原理，當發電機機端三次諧波電壓與中性點三次諧波電壓比值大于整定值時，繼電器動作，三次諧波電壓式定子接地保護報警。

從測量值可以看出，發電機機端三次諧波電壓明顯偏大，中性點三次諧波電壓近乎為零，存在明顯異常。出現這種情況的可能原因有發電機機端TV和發電機中性點TV二次回路存在錯誤，或發電機定子繞組非常接近中性點處發生接地故障。

因總啟動試驗進行之前，剛剛檢查了系統，測量發電機定子繞組絕緣正常，因此首先懷疑TV二次回路或保護裝置存在異常。斷開裝置連接的外回路，從端子排用繼電保護測試儀加入基波及三次諧波電壓，保護裝置采樣準確，排除保護裝置存在異常的情況。發變組A套裝置機端三次諧波電壓的采樣是來自發電機出口1TV，B套裝置是采自發電機出口3TV。從其兩套裝置采樣基本相同，可以初步判定TV二次回路沒有存在錯誤。為防止1TV、3TV同時出現錯誤的情況，對TV二次回路進行仔細檢查，無異常，測量TV特性正常。因此，排除TV回路存在異常的想法。

二次回路及保護裝置沒有異常，肯定是一次系統出現了故障。對一次系統進行絕緣測量，拉開發電機中性點接地刀閘，用2 500 V水內冷專用兆歐表測量發電機定子繞組對地絕緣，絕緣正常，符合要求，定子繞組不存在接地故障，這與分析的原因不一致。仔細檢查一次系統，發現將發電機中性點接地刀閘拉開后，所測定子繞組的絕緣沒有包括中性點接地變壓器高壓側。斷開接地變壓器原邊的接地銅排，用2 500 V兆歐表測量接地變壓器原邊的對地絕緣，對地電阻為零，因此接地變壓器原邊存在接地故障。仔細檢查，發現發電機出口2TV中性點與發電機中性點連接電纜的屏蔽層的接地銅辨接觸到了接地變壓器高壓側，從而造成接地變壓器高壓側金屬性接地，如圖9。當發電機中性點接地刀閘合閘，發電機正常運行時，相當于發電機中性點直接接地。

圖9 匝間專用PT中性點電纜屏蔽層接地銅辮造成接地變壓器高壓側接地

顯然，接地變壓器高壓繞組接地是造成三次諧波電壓異常地原因。將接地銅辨固定在遠離接地變壓器的架構上之后，測量接地變壓器高壓側對地絕緣，絕緣正常。合上發電機中性點接地刀閘，對發電機進行零起升壓到額定值，發變組保護A、B套裝置三次諧波電壓采樣為：發電機機端1.10 V；發電機中性點2.01 V，從上可以看出發電機三次諧波電壓異常的情況消失。發電機并網，實測三次諧波電壓分別為：發電機機端：1.21V，發電機中性點：2.28 V，按此實測值對三次諧波電壓并網后定值進行整定。

5 結語

通過滇東電廠一期工程調試過程中電氣專業異常事故的分析，可以看出無論是在安裝，還是在設計甚至調試等方面，都有待于改進和提高。這其中既涉及到一次設備，也包含二次回路。這些問題的出現，延長了試驗時間，增加了試驗人員勞動強度。同時，三次諧波電壓定子接地保護是靠首次并網及帶負荷后的實測值進行定值整定的，因此首次起動前系統的絕緣檢查非常重要。而絕大多數情況下，都會測量定子繞組的絕緣，卻忽略了接地刀閘下面的接地變壓器的高壓繞組。因此以后的起動試驗前的系統檢查，應注意接地變壓器高壓繞組的絕緣檢查。