溧阳抽水蓄能电站发电机出口PT断线故障分析

2019-01-19宋明亮

水力发电 2018年10期

宋明亮，仲鸣

(江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司，江苏溧阳213334)

0 引言

电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。电压互感器和变压器类似，都是用来变换线路上的电压。但是，变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大；而电压互感器变换电压则主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或用来在线路发生故障时保护线路中贵重设备、发电机和变压器[1]。因此，电压互感器无论一次还是二次回路出现故障，都将给整个二次系统带来严重影响。

1 发电机出口PT简介

发电机出口PT1、PT2和PT3二次侧均采用中性点直接接地方式。其中，PT1用于同期、励磁调节器三相电压测量和调速器调节器转速测量(残压测速)；PT2主要用于监控测量(三相电压、有功及无功)、调速器调节器功率测量、机组仪表柜转速测控装置转速测量以及发电机第一套保护和机组故障录波，同时，PT2另外引出一组开口三角电压获取零序电压(3U0)送至发电机第一套保护和机组故障录波；PT3主要用于机组电能表计量和发电机第二套保护。发电机出口PT接线示意见图1。

图1 发电机出口PT接线示意

2 发电机出口PT断线

2.1 PT一、二次侧断线

(1)PT一次侧断线将导致二次侧感应电势不平衡，开口三角处出现零序电压，而PT二次侧断线无此现象，这是区分一、二次侧熔断器熔断的最主要判据。

(2)PT一次侧断线将导致二次侧感应电压降低，因为另外两相绕组仍会在电压互感器铁芯中产生磁通，故二次侧会感应出电压，但二次侧的相电压会降低；PT二次侧断线时，绕组将从回路中切除，故该相电压为0，这也是区分一、二次侧熔断器熔断的一个判据。

(3)PT断线时发电机保护是不会动作的，因为保护装置有PT断线闭锁回路，只会发出PT断线报警。

(4)PT一次侧断线时，由于开口三角处出现零序电压，会导致发电机保护发出定子接地报警，此现象为“假接地”，可根据非故障相电压是否升高为线电压，以及有无PT断线报警来进行判断。

2.2 PT断线危害

(1)发电机出口PT1断线时，机组启动过程中可能会影响同期，造成同期失败；机组运行过程中影响励磁调节器电压测量及调速器调节器转速测量。由于励磁系统有PT断线保护，励磁调节模式将自动切至电流闭环调节模式，所以不影响励磁系统的调节；而调速器调节器测速通道将自动切至备用的齿盘测速通道，所以也不影响调速器的调节。此时，运行人员需对机端电压、励磁电压、励磁电流等参数进行监视，防止励磁调节模式没有正确切至电流闭环调节模式，励磁系统误判机端电压降低，进行强励，造成发电机过激磁保护和过电压保护动作。

(2)发电机出口PT2断线时，会造成机组有功和无功测值偏低、摆动，监控会一直给调速器开出增大负荷命令，调速器开导叶直至功率限制(260 MW)动作，造成机组有功实际值偏高。因此，在该故障情况下，机组发电工况运行时应避免有功、无功的调节，运行人员可将监控有功、无功自动调节功能退出，机组的有功实际值可根据主变有功进行判断。此外，发电机保护会报警，但PT断线时将闭锁相关保护，因此保护一般不会误动。

(3)发电机出口PT3断线时，机组可继续运行，主要影响机端电量，造成一定的电量统计偏差。

3 实例分析

3.1 PT断线案例介绍

溧阳抽水蓄能电站2号机组抽水工况运行时，上位机报警信号发出“2号机组发电机保护A套装置报警，2号机组发电机保护A套PT断线，2号机组发电机保护A套定子接地报警”。监控系统显示，2号机组机端A相电压UA=9.2 kV、B相电压UB=9.2 kV、C相电压UC=7.5 kV，A相、B相电压无变化，C相电压明显降低；机端AB相电压UAB=15.9 kV、BC相电压UBC=14.5 kV、CA相电压UCA=14.5 kV，AB相电压稍微升高，BC相、CA相电压明显降低。现场对PT二次空开、熔丝进行检查，没有发现异常情况，检修人员用万用表对PT二次回路电压进行测量检查发现，PT2C相二次侧对地电压明显降低，由此判断2号机组发电机出口PT2C相一次侧断线。2号机组停机后，检修人员对发电机出口PT2C相的熔断器进行检查后确认，该熔断器熔断。

4号机组发电工况运行过程中，上位机报警信号发出“4号机组发电机保护B套装置报警，4号机组发电机保护B套PT断线，稳控装置报警”。4号机组机端电压UAB=UBC=UCA=15.75 kV，有功测值250 MW，电压及有功测值均正常。现场检查4号机发电机保护B柜有PT断线报警，稳控装置有4号机组PT断线报警，4号机组出口PT二次空开未跳闸。检修人员用万用表对PT二次回路电压进行测量检查发现，PT3C相二次侧对地电压明显降低，由此判断4号机组发电机出口PT3C相一次侧断线。4号机组停机后，检修人员对发电机出口PT3C相熔断器进行检查后确认，该熔断器熔断。

3.2 PT断线原因分析

PT断线原因分析主要有：①电压互感器一次插头的动静触头因材质不同出现氧化层，造成接触不好。②电压互感器由于振动等原因，造成连接螺栓松动，熔断器夹座簧片松动。③机组出口断路器的突然合闸、断续弧光接地等引起铁磁谐振过电压，可引起电压互感器一、二次侧熔断器熔断。④电压互感器二次侧有短路等故障情况，造成一次侧电流升高。⑤熔断器所处环境温度较高，熔丝的材质较差，熔点比较低。同时，由于熔丝极细，即便是受到外力的振动，也有可能断裂。⑥熔断器本身质量原因，内部熔体存在局部损伤，载流能力下降。

针对溧阳抽水蓄能电站2、4号发电机出口PT一次侧高压熔断器发生熔断故障的问题，结合故障现象，并鉴于4号发电机出口设备在发生熔断故障前1个月刚刚做过预试后认为，故障主要原因为铁磁谐振过电压，次要原因为熔断器质量较差。大容量机组及其配套设备(尤其是抽蓄、燃机等启停频繁的机组)，每次启停或工况转换时，均会在系统内产生一定的冲击和干扰，系统电感、电容等参数恰好匹配时，会引起电压互感器的电磁耦合，产生铁磁谐振过电压，造成铁芯迅速饱和，绕组的励磁电流迅猛增长，引起电压互感器的熔断器熔断。