韓國強(qiáng)，杜寧寧，于愛民

（1.華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧 273522；2.華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014；3.華電青島發(fā)電有限公司，山東 青島 265200）

發(fā)電機(jī)出口PT用以反映發(fā)電機(jī)出口母線電壓，其二次輸出常用于發(fā)電機(jī)的測量、保護(hù)、勵(lì)磁控制等回路，是保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的重要設(shè)備。發(fā)電機(jī)出口PT故障經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，造成不必要的損失。

結(jié)合一起發(fā)電機(jī)出口PT故障跳機(jī)案例，分析PT故障原因及技術(shù)監(jiān)督工作中存在的問題，并提出提高發(fā)電機(jī)出口PT可靠性的措施。

1 故障經(jīng)過

2018-04-26，4號機(jī)組負(fù)荷227 MW，發(fā)變組保護(hù)A，B柜分別報(bào)“定子零序電壓高段保護(hù)動(dòng)作”，機(jī)組跳閘。保護(hù)動(dòng)作時(shí)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)3U0達(dá)到16 V，超過15 V的保護(hù)定值。發(fā)變組保護(hù)A柜機(jī)端零序電壓取自1PT，發(fā)變組保護(hù)B柜機(jī)端零序電壓取自2PT，兩柜中性點(diǎn)零序電壓均取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器二次側(cè)繞組中間抽頭。

測量發(fā)電機(jī)定子絕緣、中性點(diǎn)變壓器、電流互感器、電阻箱絕緣均合格，測試中性點(diǎn)聯(lián)絡(luò)電纜絕緣及交流耐壓試驗(yàn)合格?，F(xiàn)場檢查發(fā)電機(jī)出口2PT B相有焦糊味，測溫檢查該相PT本體溫度達(dá)到35℃，其他相PT為23℃，存在明顯的過熱現(xiàn)象。

2 PT故障原因及分析

2.1 2PT試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

4號發(fā)電機(jī)出口安裝有3組PT，2組采用分級絕緣電壓互感器，1組采用全絕緣電壓互感器。分級絕緣電壓互感器運(yùn)行中，其一次線圈末端必須接地；全絕緣電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過高壓電纜相連而不接地，構(gòu)成縱向零序保護(hù)，用于發(fā)電機(jī)定子匝間保護(hù)。發(fā)電機(jī)出口PT全部采用固體絕緣電磁式電壓互感器，型號為JDZX3-20、JDZX4-20。

對發(fā)電機(jī)出口2PT進(jìn)行了直流電阻、絕緣電阻、空載電流、勵(lì)磁特性及變比測試試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表1.發(fā)電機(jī)出口2PT B相一次側(cè)直流電阻相間與歷史值偏差達(dá)18.4%，超出10%的合格標(biāo)準(zhǔn)；相同電壓下的空載電流僅有正常PT空載電流的35.6%，超出不大于30%的合格標(biāo)準(zhǔn)；勵(lì)磁特性曲線三相對比差異明顯。

試驗(yàn)結(jié)果顯示發(fā)電機(jī)出口2PT B相電壓互感器一次繞組存在內(nèi)部匝間短路故障，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子電壓三相不平衡，中性點(diǎn)產(chǎn)生的零序電壓達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作跳閘。

表1 發(fā)電機(jī)出口2PT B相試驗(yàn)項(xiàng)目及數(shù)據(jù)

圖1 2PTA，B，C相勵(lì)磁特性曲線

2.2 電壓互感器故障原因分析

通過分析，得出電壓互感器故障原因如下：①產(chǎn)品生產(chǎn)制作工藝不良。固體絕緣電磁式電壓互感器外絕緣采用澆注式，由于生產(chǎn)廠家工藝水平參差不齊，外絕緣中澆注過程中易混入氣泡、金屬顆粒等雜質(zhì)，導(dǎo)致局部放電超標(biāo)。在運(yùn)行電壓下，外絕緣的局部放電情況會(huì)一直存在，在累積效應(yīng)下逐漸惡化，最終電壓互感器匝間絕緣破壞，出現(xiàn)短路現(xiàn)象。②電磁式電壓互感器工作在不接地系統(tǒng)中時(shí)，當(dāng)一相接地時(shí)，系統(tǒng)允許再運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)，非故障相電壓會(huì)升高至倍相電壓，這對于互感器尤其是分級絕緣互感器的絕緣狀況來說是個(gè)考驗(yàn)，分級絕緣電壓互感器的接地端絕緣水平只有3 kV或5 kV。同時(shí)，電磁式電壓互感器鐵芯會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致勵(lì)磁電流增大，甚至?xí)^最大允許電流，超出互感器熱穩(wěn)承受范圍，導(dǎo)致電壓互感器燒損。③電磁式電壓互感器應(yīng)用在不接地系統(tǒng)中時(shí)，由于系統(tǒng)對地分布式電容的存在，在外部某種激勵(lì)條件下，電磁式電壓互感器存在鐵磁諧振的風(fēng)險(xiǎn)，鐵磁諧振產(chǎn)生的高電壓和過電流可能造成互感器損壞，因此應(yīng)采取消諧措施消除諧振風(fēng)險(xiǎn)。

3 PT預(yù)防性試驗(yàn)現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 固體絕緣電磁式電壓感器定期試驗(yàn)及現(xiàn)狀

為檢驗(yàn)電壓互感器的絕緣狀況，根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596—1996）要求，干式電磁式電壓互感器定期例行試驗(yàn)項(xiàng)目有：絕緣電阻（1～3年）、交流耐壓（3年，分級絕緣的采用倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)）、局部放電測試（1～3年，20～35 kV電壓互感器）。

電廠干式電壓互感器日常開展的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：絕緣電阻測試、直流電阻測試和交流耐壓試驗(yàn)（分級絕緣的采用倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)）。局部放電試驗(yàn)受試驗(yàn)儀器的限制，多數(shù)單位未進(jìn)行；倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)前后額定電壓下的空載電流試驗(yàn)或勵(lì)磁特性試驗(yàn)的開展情況也不理想。

3.2 存在的問題

PT預(yù)防性試驗(yàn)存在的問題如下：①局部放電試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣在電場作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電，這種放電以絕緣局部短接（路橋）而不形成導(dǎo)電通道，每一次局部放電對絕緣介質(zhì)都會(huì)有一些影響，輕微的局部放電對電力設(shè)備絕緣的影響較小，絕緣強(qiáng)度的下降較慢；而強(qiáng)烈的局部放電則會(huì)使絕緣強(qiáng)度很快下降。干式PT內(nèi)部如果存在持續(xù)性局部放電會(huì)使環(huán)氧樹脂絕緣碳化，造成貫穿性放電，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。②倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，對固體絕緣電壓互感器的主絕緣和縱向絕緣有一定的危害，而且有累積效應(yīng)，因此耐壓試驗(yàn)前后應(yīng)對電壓互感器進(jìn)行絕緣測試、空載電流測試。電壓互感器空載電流或勵(lì)磁特性曲線不應(yīng)與出廠、歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大偏差，如果偏差較大，應(yīng)考慮匝間絕緣、鐵芯片間絕緣可能存在故障。

4 提高發(fā)電機(jī)出口PT可靠性的措施

現(xiàn)將提高發(fā)電機(jī)出口PT可靠性的措施作如下總結(jié)：①新采購的電壓互感器應(yīng)選用有優(yōu)良業(yè)績和口碑的廠家產(chǎn)品，在安裝尺寸許可條件下推薦采用全絕緣互感器，絕緣選用F級耐熱等級，有條件的可提高對互感器鐵芯勵(lì)磁特性的要求。到貨后的電壓互感器嚴(yán)格按照《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50150—2016）進(jìn)行交接試驗(yàn)。②加強(qiáng)發(fā)電機(jī)出口電壓互感器定期預(yù)防性試驗(yàn)工作，除原已進(jìn)行的絕緣測試、直流電阻測試、倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)外，重點(diǎn)加強(qiáng)局部放電試驗(yàn)、勵(lì)磁特性試驗(yàn)、空載電流測量等試驗(yàn)項(xiàng)目，并進(jìn)行縱向、橫向?qū)Ρ?，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓互感器異常并及時(shí)更換。③采取有效措施避免電磁諧振過電壓風(fēng)險(xiǎn)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中使用電壓互感器，可在電壓互感器中性點(diǎn)與地之間接專用的一次消諧裝置或在電壓互感器二次側(cè)開口三角形處接入二次消諧裝置，并選用三相防諧振電壓互感器，增加對地電容破壞諧振條件等。