兰溪电厂励磁系统PT异常检测工程实践分析

许林波

（浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江 金华321100）

1 问题提出

调研国内现阶段的励磁调节器，某些厂家的产品处理PT慢熔的方案并不可靠，往往很难甄别出PT慢熔工况，不能及时切换电压采样通道，以致励磁调节器会误认为是故障状态，将不断增加励磁电流甚至达到强励状态，从而可能导致发电机组发生过激磁事故，危害机组安全，也有可能造成发电机变压器组保护动作，带来跳机等不良后果，影响电厂的安全生产。

某电厂励磁调节器为ABB产的Unitrol 5000型调节器，自带的PT断线判别功能不够灵敏，必须在所引用的机端三相电压平均值与三相同步电压平均值超过15%时才判断为PT断线，在PT二次熔丝出现慢熔的某些特定工况下将无法准确判别。2011年1月31日，该电厂2号发电机PT二次熔丝慢熔，因励磁调节器自身PT断线判别功能不够灵敏，未能准确判断出PT断线的异常情况，从而导致励磁调节器误强励，最终造成过激磁保护动作，动作后关主汽门解列停机。

图1 机端PT1异常判别逻辑

2 解决方案

发电机PT一次保险“慢”熔断引起的二次电压小幅降低，可以从电压降落、相位偏移两方面来着手改进“PT断线”判别逻辑。关键在于降低判别定值，同时避免误报“PT断线”进而切换运行通道。

四方公司研制的CSC－306GB PT断线检测装置可准确检测出发电机机端PT断线等异常状况，识别精度为压差0.3V。对机端两组PT异常可分别提供断线出口、断线告警的不同输出，其中PT1、PT2断线出口为脉冲方式，PT1、PT2断线告警为自保持方式，需手动复归。

2.1 判别方法及逻辑

判别方法是检测发电机机端电压和开口三角零压，两者相“或”。检测机端电压时，利用发电机机端的两组PT比较其对应相的相间电压差异；检测开口三角零压时，比较机端零压与中性点零压的差异。以第一组PT1断线检测为例：将PT1的3个相间电压与第二组PT2的进行比较，任一个差值超过相间电压差定值Uzd1，且这时PT2电压正常（PT2 3个线电压均大于有压判别门槛Uzd2）；PT1开口三角与中性点零压的差异超过零序电压差定值Uzd3。

机端第一组电压互感器PT1的异常判别逻辑如图1所示。

判别还受PT1断线检测压板、来自励磁系统的电压通道CH1＿ON开入的控制。

机端第二组电压互感器PT2的异常判别逻辑如图2所示。

PT断线判别中的电气量定义和PT1断线检测中的定义类似。发电机机端U01、中性点零压UL1都经过了高性能的3次谐波滤波环节，滤过比高达100以上，可有效滤除其中的3次谐波成分，保留基波分量，从而提高PT异常检测的精度和准确性。

图2 机端PT2异常判别逻辑

2.2 两组PT初始不平衡调整

装置还具备对机端两组线电压值的初始不平衡进行调整的功能，由用户通过装置参数控制字来实现。此调整通常在机组投运后进行，换熔丝后要校正。调整时以PT1的线电压为基准，对PT2的线电压进行调整。线电压不平衡补偿方法为：

式中，UAB1、UBC1、UCA1、UAB2、UBC2、UCA2为调整时刻的装置电压测量值。

保护逻辑中用到的PT2电压为经过如下补偿的值：

正常时两组机端PT的对应电压值应基本相同，在调整的过程中若两者差异较大（Kbph＜0.8或Kbph＞1.2），装置报“电压不平衡超范围”、“不平衡调整失败”，保护维持调整前的比例系数。

调整过程中假如0.8＜Kbph＜1.2，但两组PT的电压差超过装置参数中设置的“自平衡调整线电压告警”定值，装置报“自平衡调整告警”、“不平衡调整成功”，保护采用调整后的比例系数，但调试人员需确认此时两组PT采样值相差较大是否正常（检测二次回路接线或一次PT特性）。

3 实施案例

兰溪电厂#3机组采用的是ABB的Unitrol 5000调节器。2014年5月，基于此励磁调节器不能有效判别励磁PT断线而导致误增励的问题，电厂按照检修计划进行了有步骤的现场改造，在励磁小室选取合适的位置放置励磁PT断线保护柜，按照双重化配置的方式，引入2组励磁PT的三相电压及开口三角电压、机端电流以及中性点零序电压，同时接收励磁传递的励磁电压通道开入位置，通过CSC－306GB励磁PT断线判别装置来进行内部逻辑的搭建，从而完成现场励磁PT断线的判别。

在完成了现场安装后，装置经单体静态调试合格。输出至ECS柜“装置异常”、“TV1断线”、“TV2断线”、“TV1断线出口”及“TV2断线出口”等信号进行远方监视。每台装置通过装置上的“TV1断线出口”、“TV2断线出口”压板输出指令至励磁调节器的外部切换通道，励磁调节器接收后进行通道切换。2014年6月底开机并网后，结合调节器动态试验模拟PT断线，通道切换正确。目前，PT断线装置运行正常，而且由于该装置对PT一、二次回路故障反应的灵敏度很高，2014年8月装置正确报警，使检修人员及时发现了机端PT端子箱接线松动的缺陷，及时消除了安全隐患。

4 结语

励磁PT慢熔的问题多有发生，如果未能及时判别，励磁调节器会误增励甚至强励，导致保护动作，危及主设备的安全。（1）通过外加励磁PT断线判别装置，可以有效判别出励磁PT慢熔的问题，及时输出信号给励磁调节器，励磁调节器通过切换励磁通道来保证正常的励磁电压输出。（2）励磁PT断线装置可以准确定位发生慢熔的励磁PT，方便检修工作的开展。（3）励磁PT慢熔的判别方法可以扩展到发变组保护装置中，作为机端普通PT和匝间专用PT的慢熔及断线判别方法。

［1］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用.第2版.中国电力出版社，2002

［2］CSC－306GB数字式发电机保护装置说明书