溧陽抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)出口PT斷線故障分析

宋明亮，仲 鳴

(江蘇國信溧陽抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽213334)

0 引 言

電壓互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電和供電系統(tǒng)不可缺少的一種電器。電壓互感器和變壓器類似，都是用來變換線路上的電壓。但是，變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大；而電壓互感器變換電壓則主要是用來給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中貴重設(shè)備、發(fā)電機(jī)和變壓器[1]。因此，電壓互感器無論一次還是二次回路出現(xiàn)故障，都將給整個(gè)二次系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。

1 發(fā)電機(jī)出口PT簡介

發(fā)電機(jī)出口PT1、PT2和PT3二次側(cè)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。其中，PT1用于同期、勵磁調(diào)節(jié)器三相電壓測量和調(diào)速器調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速測量(殘壓測速)；PT2主要用于監(jiān)控測量(三相電壓、有功及無功)、調(diào)速器調(diào)節(jié)器功率測量、機(jī)組儀表柜轉(zhuǎn)速測控裝置轉(zhuǎn)速測量以及發(fā)電機(jī)第一套保護(hù)和機(jī)組故障錄波，同時(shí)，PT2另外引出一組開口三角電壓獲取零序電壓(3U0)送至發(fā)電機(jī)第一套保護(hù)和機(jī)組故障錄波；PT3主要用于機(jī)組電能表計(jì)量和發(fā)電機(jī)第二套保護(hù)。發(fā)電機(jī)出口PT接線示意見圖1。

圖1 發(fā)電機(jī)出口PT接線示意

2 發(fā)電機(jī)出口PT斷線

2.1 PT一、二次側(cè)斷線

(1)PT一次側(cè)斷線將導(dǎo)致二次側(cè)感應(yīng)電勢不平衡，開口三角處出現(xiàn)零序電壓，而PT二次側(cè)斷線無此現(xiàn)象，這是區(qū)分一、二次側(cè)熔斷器熔斷的最主要判據(jù)。

(2)PT一次側(cè)斷線將導(dǎo)致二次側(cè)感應(yīng)電壓降低，因?yàn)榱硗鈨上嗬@組仍會在電壓互感器鐵芯中產(chǎn)生磁通，故二次側(cè)會感應(yīng)出電壓，但二次側(cè)的相電壓會降低；PT二次側(cè)斷線時(shí)，繞組將從回路中切除，故該相電壓為0，這也是區(qū)分一、二次側(cè)熔斷器熔斷的一個(gè)判據(jù)。

(3)PT斷線時(shí)發(fā)電機(jī)保護(hù)是不會動作的，因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置有PT斷線閉鎖回路，只會發(fā)出PT斷線報(bào)警。

(4)PT一次側(cè)斷線時(shí)，由于開口三角處出現(xiàn)零序電壓，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)出定子接地報(bào)警，此現(xiàn)象為“假接地”，可根據(jù)非故障相電壓是否升高為線電壓，以及有無PT斷線報(bào)警來進(jìn)行判斷。

2.2 PT斷線危害

(1)發(fā)電機(jī)出口PT1斷線時(shí)，機(jī)組啟動過程中可能會影響同期，造成同期失敗；機(jī)組運(yùn)行過程中影響勵磁調(diào)節(jié)器電壓測量及調(diào)速器調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速測量。由于勵磁系統(tǒng)有PT斷線保護(hù)，勵磁調(diào)節(jié)模式將自動切至電流閉環(huán)調(diào)節(jié)模式，所以不影響勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)；而調(diào)速器調(diào)節(jié)器測速通道將自動切至備用的齒盤測速通道，所以也不影響調(diào)速器的調(diào)節(jié)。此時(shí)，運(yùn)行人員需對機(jī)端電壓、勵磁電壓、勵磁電流等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，防止勵磁調(diào)節(jié)模式?jīng)]有正確切至電流閉環(huán)調(diào)節(jié)模式，勵磁系統(tǒng)誤判機(jī)端電壓降低，進(jìn)行強(qiáng)勵，造成發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)和過電壓保護(hù)動作。

(2)發(fā)電機(jī)出口PT2斷線時(shí)，會造成機(jī)組有功和無功測值偏低、擺動，監(jiān)控會一直給調(diào)速器開出增大負(fù)荷命令，調(diào)速器開導(dǎo)葉直至功率限制(260 MW)動作，造成機(jī)組有功實(shí)際值偏高。因此，在該故障情況下，機(jī)組發(fā)電工況運(yùn)行時(shí)應(yīng)避免有功、無功的調(diào)節(jié)，運(yùn)行人員可將監(jiān)控有功、無功自動調(diào)節(jié)功能退出，機(jī)組的有功實(shí)際值可根據(jù)主變有功進(jìn)行判斷。此外，發(fā)電機(jī)保護(hù)會報(bào)警，但PT斷線時(shí)將閉鎖相關(guān)保護(hù)，因此保護(hù)一般不會誤動。

(3)發(fā)電機(jī)出口PT3斷線時(shí)，機(jī)組可繼續(xù)運(yùn)行，主要影響機(jī)端電量，造成一定的電量統(tǒng)計(jì)偏差。

3 實(shí)例分析

3.1 PT斷線案例介紹

溧陽抽水蓄能電站2號機(jī)組抽水工況運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)報(bào)警信號發(fā)出“2號機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)A套裝置報(bào)警，2號機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)A套PT斷線，2號機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)A套定子接地報(bào)警”。監(jiān)控系統(tǒng)顯示，2號機(jī)組機(jī)端A相電壓UA=9.2 kV、B相電壓UB=9.2 kV、C相電壓UC=7.5 kV，A相、B相電壓無變化，C相電壓明顯降低；機(jī)端AB相電壓UAB=15.9 kV、BC相電壓UBC=14.5 kV、CA相電壓UCA=14.5 kV，AB相電壓稍微升高，BC相、CA相電壓明顯降低。現(xiàn)場對PT二次空開、熔絲進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，檢修人員用萬用表對PT二次回路電壓進(jìn)行測量檢查發(fā)現(xiàn)，PT2C相二次側(cè)對地電壓明顯降低，由此判斷2號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口PT2C相一次側(cè)斷線。2號機(jī)組停機(jī)后，檢修人員對發(fā)電機(jī)出口PT2C相的熔斷器進(jìn)行檢查后確認(rèn)，該熔斷器熔斷。

4號機(jī)組發(fā)電工況運(yùn)行過程中，上位機(jī)報(bào)警信號發(fā)出“4號機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)B套裝置報(bào)警，4號機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)B套PT斷線，穩(wěn)控裝置報(bào)警”。4號機(jī)組機(jī)端電壓UAB=UBC=UCA=15.75 kV，有功測值250 MW，電壓及有功測值均正常。現(xiàn)場檢查4號機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)B柜有PT斷線報(bào)警，穩(wěn)控裝置有4號機(jī)組PT斷線報(bào)警，4號機(jī)組出口PT二次空開未跳閘。檢修人員用萬用表對PT二次回路電壓進(jìn)行測量檢查發(fā)現(xiàn)，PT3C相二次側(cè)對地電壓明顯降低，由此判斷4號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口PT3C相一次側(cè)斷線。4號機(jī)組停機(jī)后，檢修人員對發(fā)電機(jī)出口PT3C相熔斷器進(jìn)行檢查后確認(rèn)，該熔斷器熔斷。

3.2 PT斷線原因分析

PT斷線原因分析主要有：①電壓互感器一次插頭的動靜觸頭因材質(zhì)不同出現(xiàn)氧化層，造成接觸不好。②電壓互感器由于振動等原因，造成連接螺栓松動，熔斷器夾座簧片松動。③機(jī)組出口斷路器的突然合閘、斷續(xù)弧光接地等引起鐵磁諧振過電壓，可引起電壓互感器一、二次側(cè)熔斷器熔斷。④電壓互感器二次側(cè)有短路等故障情況，造成一次側(cè)電流升高。⑤熔斷器所處環(huán)境溫度較高，熔絲的材質(zhì)較差，熔點(diǎn)比較低。同時(shí)，由于熔絲極細(xì)，即便是受到外力的振動，也有可能斷裂。⑥熔斷器本身質(zhì)量原因，內(nèi)部熔體存在局部損傷，載流能力下降。

針對溧陽抽水蓄能電站2、4號發(fā)電機(jī)出口PT一次側(cè)高壓熔斷器發(fā)生熔斷故障的問題，結(jié)合故障現(xiàn)象，并鑒于4號發(fā)電機(jī)出口設(shè)備在發(fā)生熔斷故障前1個(gè)月剛剛做過預(yù)試后認(rèn)為，故障主要原因?yàn)殍F磁諧振過電壓，次要原因?yàn)槿蹟嗥髻|(zhì)量較差。大容量機(jī)組及其配套設(shè)備(尤其是抽蓄、燃機(jī)等啟停頻繁的機(jī)組)，每次啟停或工況轉(zhuǎn)換時(shí)，均會在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一定的沖擊和干擾，系統(tǒng)電感、電容等參數(shù)恰好匹配時(shí)，會引起電壓互感器的電磁耦合，產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓，造成鐵芯迅速飽和，繞組的勵磁電流迅猛增長，引起電壓互感器的熔斷器熔斷。

3.3 預(yù)防措施

(1)1個(gè)熔斷器發(fā)生熔斷后，同一組互感器的3個(gè)熔斷器均應(yīng)更換。更換前，使用電阻測試儀對熔斷器進(jìn)行檢查，同組間的阻值偏差一般不超過10%，偏差較大的可能存在損傷等異常情況。

(2)設(shè)備檢修期間，對電壓互感器一次插頭進(jìn)行打磨處理并涂抹導(dǎo)電膏；檢查熔斷器夾座簧片是

否松動，如有松動應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

(3)檢修人員應(yīng)根據(jù)設(shè)備檢修計(jì)劃定期更換一次側(cè)熔斷器，同時(shí)，接觸面必須去氧化層處理并涂抹導(dǎo)電膏。

(4)在將PT小車推至運(yùn)行位置后，一定要檢查PT小車各導(dǎo)電金屬連接部分接觸良好，無松動，必要時(shí)將小車?yán)龊缶o固螺栓。

(5)目前使用的熔斷器對過載尤其是小電流過載起不到較大的作用。鑒于系統(tǒng)可能存在的干擾，建議將熔斷器的額定電流由0.5 A調(diào)整為1 A[2]。調(diào)整后，對短路保護(hù)幾乎沒有影響，但卻可有效避免小電流沖擊熔斷故障的出現(xiàn)。

(6)更換一次側(cè)熔斷器的廠家和型號，采用性能更好的高質(zhì)量熔斷器。

4 結(jié) 語

發(fā)電機(jī)出口PT配置比較復(fù)雜，不同PT所起的作用不同，斷線時(shí)的現(xiàn)象與危害也不盡相同。因此，在PT斷線時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)具體的現(xiàn)象及危害采取相應(yīng)的措施，最大程度地保證機(jī)組安全運(yùn)行。本文介紹的PT斷線運(yùn)行處理方法及檢修預(yù)防措施，可為類似故障的分析處理提供參考。