發電機出口電壓互感器靜態反升壓試驗及應用

韓維峰

摘 要：發電機出口電壓互感器（PT）主要用于保護、勵磁、測量。然而實際生產中發電機出口PT由于制造或其他原因故障引起的異常時有發生，PT故障不僅影響測量而且可能造成與之相連的母線電壓降低，二次回路中出現零序電壓，引起發電機90%定子接地保護誤動作，造成機組跳閘，其安全性不容忽視。新更換的PT如何確保其二次回路接線、變比、極性的正確性成為重中之重。以往通過機組啟動時做空載特性試驗，可以驗證PT的正確性。但這樣延長了機組的啟動時間且增加了啟動用油量。陽城電廠7號、8號機組更換新的電壓互感器后通過PT靜態反升壓試驗來驗證PT的正確性。不僅可以節省燃油，更重要的是縮短起機時間，且保證機組安全并網。

關鍵詞：出口PT；反升壓；理論原理分析

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A

一、方案的提出

電壓互感器的基本結構和變壓器很相似，它也有兩個繞組，一個叫一次繞組，一個叫二次繞組。兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運行時，一次繞組N1并聯接在線路上，二次繞組N2主要用于保護、勵磁。測量。盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。

近幾年，國內部分電廠相繼出現由于發電機機端電壓互感器的制造缺陷而故障，導致“發電機90%定子接地保護”誤動的情況。為確保機組的安全可靠運行，需對現場使用的電壓互感器進行檢查，發現與存在缺陷電壓互感器是同批次的全部更換。眾所周知，在更換電壓互感器時，需要進行其二次回路的拆接線工作。為確保機組啟動時電壓互感器二次回路的可靠性、安全性及接線的正確性，必須在機組并網前進行發電機空載特性試驗來驗證。此過程一般需要大約1小時，這就延長了機組的正常啟動時間。為解決以上問題，我公司專業技術人員另辟蹊徑，對發電機機端電壓互感器的相關試驗研究論證，從機組的安全性和經濟性進行評價，尋求機組靜態情況下進行對電壓互感器的升壓核相、極性等二次回路的全面檢查方法，最終研究出一種新的方法——發電機機端電壓互感器進行靜態升壓試驗。即在機組啟動之前利用裝置對發電機機端電壓互感器進行靜態升壓試驗，來完成對發電機機端電壓互感器的全面檢查。

為了確保發電機出口PT的正確性，在機組大修以及更換PT后就必須做發電機空載試驗。發電機空載試驗實際上是在PT一次側加電壓，測量二次側的電壓、角度。來判斷其二次回路接線、變比、極性的正確性。但這樣成本非常高。如果通過三相隔離變器、三相調壓器在發電機出口電壓互感器其中一組二次繞組上加入電壓感應至一次繞組，在由一次繞組感應至另外兩個二次繞組上，再通過對二次繞組感應電壓進行核相來驗證PT二次回路接線、變比、極性的正確性。這樣起機時不再進行發變組空載試驗，不僅可以節省燃油，更重要的是縮短起機時間。

二、理論原理分析以及試驗方法

發電機靜態反升壓試驗主要是應用電磁感應原理，通過在發電機出口電壓互感器其中的一組二次繞組上加入電壓，這樣將會在一次側感應出相應電壓，一次電壓再感應到其他二次繞組上，再通過對二次繞組感應電壓進行核相來驗證PT二次回路接線、變比、極性的正確性。

由圖1可知如在一組二次繞組a上加入電壓，這樣將會在一次側感應出相應電壓，一次電壓再感應到其他二次繞組的a、b、c上以及開三角的繞組上。通過測量其他二次繞組的電壓并進行核相如A611-A611B611-B611C611-C611如果極性正確不應有電壓差值出現。當極性接反時核相電壓為所加電壓的兩倍，如果變比不一致時在二次繞組上感應到電壓幅值將不一致，在核相時將出現電壓差值。

三、試驗方法

1.#8機試驗接線原理圖（圖2）

2.試驗注意事項

（1）本次反升壓試驗選用發電機第一組PT的第二個二次繞組進行反升壓，根據PT銘牌可知；（1a，1n）繞組變比20kV/100/V容量30VA；（2a，2n）繞組變比20kV/100/V容量50VA；（da，dn）繞組變比20kV/100/3V容量100VA。

（2）根據PT二次側第二個繞組容量，可以計算二次繞組所允許流過的電流為：

因此在進行試驗的過程中試驗電流嚴禁超過0.866A。

（3）應嚴格按照圖2試驗接線原理圖完成現場試驗接線，并經試驗現場負責人和工作負責人檢查試驗接線，確保接線正確無誤方可進行試驗。

（4）在試驗過程中，應逐漸升高電壓，同時監視試驗電壓及電流的變化，如果試驗電流突然增大，應立即停止試驗，防止電流太高燒損PT二次繞組。

（5）當二次電壓升至10V時應在發電機PT端子箱處進行各PT二次電壓值測量及核相工作。各二次電壓值及相位均正確無誤后，全面檢查各發變組保護柜、故障錄波器、發電機測控柜、發變組變送器柜、發變組電度表柜、DCS畫面、勵磁系統控制柜、安穩裝置數據采集柜等裝置電壓顯示值及各電壓相位，并做好試驗記錄。

（6）以上工作檢查完畢后，繼續升高試驗電壓至100V，這時發電機PT一次側電壓已升至正常運行電壓（發電機PT一次側線電壓20kV）。在升壓過程中嚴密監視二次電壓及試驗電流的變化，發現電流突然增大時應立即停止試驗，查明原因并處理故障后再進行試驗。當電壓穩定升至100V后，全面檢查各二次電壓回路，測量各組PT二次電壓值，并進行二次電壓核相工作。

（7）發電機PT端子箱處核相工作完成后，全面檢查各發變組保護柜、故障錄波器、發電機測控柜、發變組變送器柜、發變組電度表柜、DCS畫面、勵磁系統控制柜、安穩裝置數據采集柜等裝置電壓顯示值及各電壓相位，并做好試驗記錄。

四、試驗具體步驟如下

1.按照圖3試驗接線圖檢查檢修箱與試驗用隔離變壓器及三相調壓器之間電纜已經連好。

2.先將三相調壓器調零。

3.檢查三相調壓器與PT二次回路的第一繞組電纜已連好。

4.合上試驗電源開關，將PT二次線電壓升至10V，對PT二次各繞組電壓進行測量，并將測量數據做好記錄。

5.測量個點電壓均正常后，對PT二次電壓進行核相，并將測量數據做好記錄。

6.檢查發變組保護柜、勵磁系統控制柜、變送器柜、故障錄波器柜、電度表柜、NCS柜、安穩裝置從柜電壓測量值正常，將PT二次線電壓升至額定電壓100V，對PT二次各繞組電壓再次進行測量，并將測量數據做好記錄。

7.測量個點電壓均正常后，對PT二次電壓再次進行核相，并將測量數據做好記錄。

8.檢查發變組保護柜、勵磁系統控制柜、變送器柜、故障錄波器柜、電度表柜、NCS柜、安穩裝置從柜電壓測量值正常，并將各裝置顯示測量值做好記錄。

9.待各點電壓均檢查完畢后，將試驗電壓降至0V后斷開試驗電源，拆除試驗接線。

10.試驗完畢后，恢復PT柜與離相封母之間的軟連接，并回復PT柜接地線。

本試驗。

五、試驗的優越性

1.成本低。本試驗使用了三相調壓器和三相隔離變，試驗使用電源電纜為1.5mm2三芯電纜約100m，電源開關及檢修插頭各一個。試驗所用器材均可重復使用，與在機組啟動時進行空載特性試驗相比，本次試驗成本為零。由于在機組啟動之前就可以完成對發電機機端電壓互感器的全面檢查工作，這樣可以保證機組的順利啟動，同時取消機組并網前的空載試驗時間，有效縮短機組啟動時間，節約啟動燃油約8t，安全效益和經濟效益良好。

2.可操作性高。本試驗無須太多人力物力，在機組停機檢修階段就可以完成本試驗，在試驗進行時做好試驗現場的安全措施即可，當發現有接線錯誤或其他問題時，可及時進行更正且不會影響機組的正常啟動及并網時間，。

3.安全性高。本試驗在初步試驗時所加電壓為額定電壓的10%，在這種情況下，即使出現接線錯誤也不會對設備造成損壞，在低電壓檢查完畢且一切均正常后再將電壓升至額定進行檢查，這時電壓互感器的運行工況與機組正常運行時的完全一樣，這時再次確定電壓互感器的完好及二次回路接線的正確性，這樣可以保護機組的正常啟動及穩定運行。

結語

發電機靜態反升壓試驗是驗證電壓互感器二次回路接線、變比、極性的正確性的一種簡單實用的方法。這樣機組啟動時不再進行發變組空載試驗，不僅可以節省燃油，更重要的是縮短起機時間，且保證機組安全并網。希望本試驗的步驟以及方法，能對各位同行有所幫助。由于本人的水平有限，在闡述過程中的不足之處敬請大家諒解。

參考文獻

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