摘 要：近年來(lái)隨著發(fā)電機(jī)出口PT絕緣老化而引起的事故逐漸增加，直接威脅到機(jī)組的穩(wěn)定性，給發(fā)電企業(yè)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成很大影響。局限于當(dāng)時(shí)PT生產(chǎn)廠家制造標(biāo)準(zhǔn)較低、工藝及材料相對(duì)落后，確實(shí)存在較大安全隱患。發(fā)電機(jī)出口PT一旦發(fā)生故障，易造成保護(hù)動(dòng)作，本文針對(duì)一起PT故障引起的機(jī)組跳閘與事故范圍擴(kuò)大進(jìn)行詳細(xì)分析，以供其他單位參考借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)出口PT 保護(hù)動(dòng)作 故范圍擴(kuò)大

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）04-0-02

引言

PT又名電壓互感器，它的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，具有變換電壓的特性，它也有兩個(gè)繞組，一個(gè)叫一次繞組，一個(gè)叫二次繞組。兩個(gè)繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。在發(fā)變組系統(tǒng)中電壓互感器一般有多組二次繞組，主要是用來(lái)給測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置、勵(lì)磁系統(tǒng)供電，用來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的電壓、功率和電能，或者用來(lái)在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)系統(tǒng)中的貴重設(shè)備、發(fā)電機(jī)和變壓器等，它是繼電保護(hù)必不可少的重要組成部分，是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

發(fā)電機(jī)PT的絕緣性能的優(yōu)劣及自身的運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性如何，都將直接影響到發(fā)電機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。絕緣性能優(yōu)良的發(fā)電機(jī)PT可以保證發(fā)變組系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，而發(fā)電機(jī)PT一旦發(fā)生故障，則導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的事故停機(jī)，致使生產(chǎn)工藝流程被強(qiáng)迫突然中斷，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文針對(duì)一起發(fā)電機(jī)PT故障引起的機(jī)組跳閘進(jìn)行詳細(xì)分析，以供其他單位參考借鑒。

一、機(jī)組跳閘經(jīng)過(guò)

某公司4號(hào)機(jī)負(fù)荷500MW，發(fā)變組保護(hù)A、B屏發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)同時(shí)動(dòng)作跳閘，跳發(fā)電機(jī)出口斷路器，關(guān)閉主汽門(mén)，跳滅開(kāi)關(guān)，汽機(jī)聯(lián)跳、鍋爐滅火。

發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘后，主變轉(zhuǎn)為反送電模式，運(yùn)行人員按操作票要求，投入機(jī)組發(fā)變組保護(hù)A屏主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板時(shí)，主變低壓側(cè)接地保護(hù)動(dòng)作出口，500kV升壓站5042、5041斷路器跳閘，廠用A分支跳閘，啟動(dòng)A分支快切，廠用B分支跳閘，啟動(dòng)B分支快切。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)電壓互感器TV04C相有焦糊味，同時(shí)C相保險(xiǎn)燒損。在進(jìn)行直流電阻測(cè)試時(shí)，三相電壓互感器電阻值分別為2.8kΩ、2.8kΩ、2.0kΩ，發(fā)現(xiàn)存在明顯不平衡現(xiàn)象。對(duì)電壓互感器做耐壓試驗(yàn)后，耐壓試驗(yàn)不合格。

從上述現(xiàn)象及試驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷為主變低壓側(cè)C相電壓互感器故障，造成引起發(fā)電機(jī)出口三相電壓不平衡，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變副邊電壓達(dá)到發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，發(fā)電機(jī)跳閘。

二、發(fā)變組系統(tǒng)介紹

某公司4號(hào)機(jī)為東方電機(jī)公司設(shè)計(jì)制造的620MW汽輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組采用發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線，主變壓器低壓側(cè)經(jīng)出口斷路器與發(fā)電機(jī)連接。500kV配電裝置采用3/2單元接線。高壓廠用變壓器低壓側(cè)設(shè)置兩段6kV廠用工作段。發(fā)電機(jī)備用電源接至本廠變電站220kV系統(tǒng)，經(jīng)500kV第四串5042、5043間隔的聯(lián)變與500kV系統(tǒng)聯(lián)接。發(fā)變組保護(hù)A、B屏為南瑞公司生產(chǎn)的RCS-985型微機(jī)電量保護(hù)裝置，發(fā)變組保護(hù)C屏為南瑞公司生產(chǎn)的RCS-974型微機(jī)非電量保護(hù)裝置。在正常停機(jī)或事故解列時(shí)，發(fā)電機(jī)出口斷路器跳開(kāi)，廠用電系統(tǒng)不進(jìn)行切換，與發(fā)電機(jī)相連的500kV主變高壓側(cè)系統(tǒng)仍然保持合環(huán)運(yùn)行，廠用6kV系統(tǒng)由主變高壓側(cè)反送。發(fā)電機(jī)機(jī)端與出口斷路器之間有三組PT，分別為T(mén)V01、TV02、TV03。發(fā)電機(jī)出口斷路器與主變高壓側(cè)之間有一組PT為T(mén)V04。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變高阻接地，為T(mén)V05。其中，TV02、TV03為全絕緣電壓互感器，其一次側(cè)中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通過(guò)電纜直接連接且不接地，TV01、TV04為分級(jí)絕緣電壓互感器，其一次側(cè)中性直接接地。TV01變比為：kV;TV02、TV03、TV04變比為：kV;TV05變比為：22/0.22kV。

1.原因分析

1.1保護(hù)定值

1.1.1發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值

零序電壓定值：12.7V 零序電壓保護(hù)延時(shí)：0.5s

定子接地保護(hù)對(duì)應(yīng)跳閘出口方式為：跳發(fā)電機(jī)出口斷路器、跳滅磁開(kāi)關(guān)、關(guān)主汽門(mén)。

1.1.2主變低壓側(cè)接地保護(hù)定值

低壓側(cè)零序電壓跳閘定值：10V 低壓側(cè)零序電壓延時(shí)：3.5s

主變低壓側(cè)接地保護(hù)對(duì)應(yīng)跳閘出口方式為：跳5041斷路器I線圈、跳5041斷路器II線圈、跳5042斷路器I線圈、跳5042斷路器II線圈、啟動(dòng)5041斷路器失靈、啟動(dòng)5042斷路器失靈、跳發(fā)電機(jī)出口斷路器、跳滅磁開(kāi)關(guān)、關(guān)主汽門(mén)、跳廠用A分支、啟動(dòng)廠用A分支快切、跳廠用B分支、啟動(dòng)廠用B分支快切

2.發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作原理

發(fā)電機(jī)95%定子接地保護(hù)動(dòng)作邏輯：

Un0>U0zd

Uh0<40V

Ut0>U0zd

U0zd=0.95*U0zd*K

K=中性點(diǎn)PT變比/（3*機(jī)端零序PT變比）

式中Un0為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，Ut0為發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓，Uh0為主變高壓側(cè)零序電壓，U0zd為零序電壓定值，U0zd為保護(hù)裝置實(shí)時(shí)工況下自動(dòng)轉(zhuǎn)換出的閉鎖定值。

根據(jù)電壓互感器的及中性點(diǎn)接地變的變比可得：K=中性點(diǎn)PT變比/（3*機(jī)端零序PT變比）=100V/127V=0.7874;U0zd=0.95*（U0zd/K）=0.95*12.7V*0.7874=9.50V。

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)低值動(dòng)作必須同時(shí)滿(mǎn)足公式（1）、（2）、（3）。

定子接地保護(hù)動(dòng)作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓波形

4號(hào)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出現(xiàn)零序電壓波形，幅值為12.71V，達(dá)到保護(hù)動(dòng)作定值滿(mǎn)足公式（1）;因主變高壓側(cè)零序電壓未接入發(fā)變組保護(hù)，所以Uh0=0V<40V，滿(mǎn)足公式（2）;發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓為9.85V，大于定子接地保護(hù)機(jī)端電壓閉鎖開(kāi)放值9.50V，滿(mǎn)足公式（3）;發(fā)變組A、B屏保護(hù)裝置定子接地保護(hù)同時(shí)正確動(dòng)作出口，跳發(fā)電機(jī)出口斷路器、跳滅磁開(kāi)關(guān)、關(guān)主汽門(mén)。分析判斷，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)為正確動(dòng)作。

3.發(fā)電機(jī)解列后的操作

在檢修人員現(xiàn)場(chǎng)查找故障點(diǎn)的同時(shí)，運(yùn)行人員按照要求復(fù)位發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，確認(rèn)發(fā)變組保護(hù)無(wú)動(dòng)作信號(hào)后，投入發(fā)變組保護(hù)A、B屏的主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板。在投入A屏主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板后，A屏主變低壓側(cè)零序接地保護(hù)動(dòng)作出口，500kV升壓站5042、5041斷路器跳閘，廠用A分支跳閘，啟動(dòng)A分支快切，廠用B分支跳閘，啟動(dòng)B分支快切。

4.造成事故擴(kuò)大的原因分析

發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作后，發(fā)電機(jī)出口斷路器雖然已經(jīng)斷開(kāi)，但是主變低壓側(cè)的電壓互感器TV04仍帶電運(yùn)行，TV04的C相一次繞組繼續(xù)對(duì)地放電，TV04二次繞組開(kāi)口三角零序電壓為32.51V，且該零序電壓值已經(jīng)超過(guò)動(dòng)作定值10V，當(dāng)投入發(fā)變組保護(hù)A屏主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板后，經(jīng)過(guò)3秒延時(shí)，主變低壓側(cè)接地保護(hù)動(dòng)作。

過(guò)去理解發(fā)電機(jī)正常并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，主變低壓側(cè)發(fā)生接地時(shí)可由發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)起作用，在發(fā)電機(jī)解列后，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)失去保護(hù)主變低壓側(cè)接地的功能，可由主變低壓側(cè)接地保護(hù)起作用，所以要求運(yùn)行人員在電機(jī)解列后再投入主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板。但在TV04的繞組絕緣發(fā)生破壞造成接地故障的極端情況下，若按照規(guī)程機(jī)械性的操作，將不可避免的造成事故擴(kuò)大化。

三、應(yīng)對(duì)措施

1.發(fā)電機(jī)PT的絕緣預(yù)防性措施

隨著發(fā)電機(jī)PT運(yùn)行時(shí)間的增加，以及早年的PT制造工藝及水平的限制，PT繞組的層間絕緣逐漸下降，各項(xiàng)參數(shù)可能超出規(guī)定范圍，所以要定期做發(fā)電機(jī)PT的性能試驗(yàn)。

對(duì)試驗(yàn)不合格的發(fā)電機(jī)PT進(jìn)行更換，選取口碑及業(yè)績(jī)好的廠家，條件允許時(shí)可采用全絕緣電壓互感器。

2.通過(guò)發(fā)變組保護(hù)電壓采樣，排查PT故障

PT本身的劣化及鐵磁諧振產(chǎn)生過(guò)流是造成一次保險(xiǎn)劣化熔斷的原因之一。發(fā)電機(jī)PT發(fā)生故障時(shí)一般會(huì)伴隨著PT一次保險(xiǎn)的劣化熔斷，而PT一次保險(xiǎn)劣化時(shí)發(fā)變組保護(hù)裝置不一定發(fā)出PT斷線報(bào)警，因此需通過(guò)發(fā)變組保護(hù)電壓采樣，排查PT一次保險(xiǎn)及PT本身的劣化程度。

RCS-985保護(hù)裝置TV斷線報(bào)警動(dòng)作判據(jù)：

（1）正序電壓小于18V，且任一相電流大0.04In;

（2）負(fù)序電壓3U2大于8V。

發(fā)電機(jī)機(jī)端TV滿(mǎn)足以上任一條件延時(shí)10S發(fā)相應(yīng)TV斷線報(bào)警信號(hào)，異常消失，延時(shí)10s后信號(hào)自動(dòng)返回。

在4號(hào)機(jī)某次巡檢過(guò)程中，通過(guò)記錄發(fā)變組保護(hù)屏中1PT的電壓采樣為Uab=101.2V，Uac=99.8V，Ubc=96.3V。發(fā)變組保護(hù)裝置未發(fā)TV斷線報(bào)警。

進(jìn)一步研究分析認(rèn)為：4號(hào)發(fā)電機(jī)2PT、3PT、4PT電壓完全對(duì)稱(chēng)，5PT接地變二次電壓為0V，由此可以判斷發(fā)電機(jī)一次系統(tǒng)未發(fā)生故障。由于Ucn阻抗特性在故障狀態(tài)下產(chǎn)生變化，Un不直接接地，從而產(chǎn)生了電位漂移，由此判斷1PTC相保險(xiǎn)發(fā)生劣化。

3.優(yōu)化操作過(guò)程

若一次系統(tǒng)與本次事故機(jī)組一次系統(tǒng)相同，主變低壓側(cè)接地保護(hù)亦采用變低壓側(cè)PT。發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作停機(jī)后，則在投入發(fā)變組保護(hù)主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能壓板前，需要復(fù)位保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，檢查發(fā)變組保護(hù)主變零序電壓采樣，確定無(wú)故障后再進(jìn)行下一步操作，避免事故范圍擴(kuò)大。

結(jié)束語(yǔ)

本次發(fā)電機(jī)出口PT發(fā)生接地故障是由于發(fā)電機(jī)PT絕緣監(jiān)督工作缺位，發(fā)電機(jī)PT絕緣擊穿對(duì)地放電造成發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作。定子接地保護(hù)動(dòng)作停機(jī)后，事故處理過(guò)程組織不到位，在未查明故障原因的情況下，根據(jù)操作票進(jìn)行投功能壓板的操作，造成主變低壓側(cè)接地保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)一步擴(kuò)大了停電范圍。通過(guò)本次事故的分析與處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并填補(bǔ)了設(shè)備管理及運(yùn)行操作環(huán)節(jié)的漏洞，提升了企業(yè)的安全生產(chǎn)管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]肖華賓.600MW發(fā)電機(jī)出口PT故障技術(shù)分析及解決方案.神華科技，2009.

[2]劉增良.對(duì)電壓互感器飽和引起電位偏移和鐵磁諧振的分析.電力自動(dòng)化設(shè)備，2006.

[3]戴壽超.發(fā)電機(jī)出口PT接地故障的分析與處理.湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014.

作者簡(jiǎn)介：竺圓（1987-），男，江蘇省揚(yáng)州市，大學(xué)本科，內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司繼電保護(hù)室，助理工程師，技術(shù)員。