发电机出口PT接地不良引起高压保险慢熔分析及防范措施

发电机出口 PT接地不良引起高压保险慢熔分析及防范措施

武民，何志军，潘红军

北方联合电力有限责任公司乌拉特发电厂；内蒙古 巴彦尔市 014400)

摘要:本文将针对乌拉特发电厂300MW机组实例为据，对发电机出口PT高压保险慢熔异常现象，从PT高压保险、励磁装置，保护逻辑、设备工作接地管理等方面分析原因，并提出了针对性的防范措施，为相关研究者提供一些有益的参考和借鉴。

关键词：PT高压保险慢熔；误强励；过激磁；误跳机

0引言

发电机出口电压互感器(PT)高压保险熔断时，从熔断器的设计原理来看，若有大的故障电流经过熔丝时，由于金属效应(难熔金属在某种合金状态下会成为易熔材料)，熔丝将首先在焊有锡球的地方熔断，随之在电弧的作用下使熔丝沿全长迅速熔化，所产生的电弧在石英砂的作用下迅速熄灭。正常情况下其二次侧电压应该瞬时降至零电压(快熔);实际运行中，因保险管老化、质量不良等原因，使熔丝在重力和热积累的作用下出现老化，可能导致高压保险在正常的工作电流下发生断裂，由于熔断器是在正常的工作电流下熔断的，熔丝的熔断时间比较长，在熔丝阻值逐渐变大的过程中，造成该相二次侧电压会出现缓慢下降的现象(慢熔)，电压的幅值下降，从而导致误强励、机端电压上升、过激磁保护动作等连锁反应，甚至造成误跳机。因此，对该现象进行原因分析并提出防范措施有着积极意义。

1事件过程概述

乌拉特发电厂#5机组为300MW机组，发电机出口配置了三组PT，第一PT用于测量、保护1及励磁调节器1，第二组PT分别用于计量、保护2及励磁调节器2回路; 第三组PT匝间保护专用。励磁装置为四方公司GEC-300系统，发电机额定励磁电流为2645A。2021年11月9日到12月12日发生2次发电机出口PT高压保险慢熔，且最多一次相继熔断4只高压熔断器。

当时发电机励磁系统投AVR模式运行，AVC投自动调节模式。A调节器运行B调节器备用跟踪。

发电机出口PT高压保险两次慢熔现象近乎一致，发电机出口电压PT非熔断相电压逐渐升高，厂用系统电压随着升高，三相平衡。经过分析发现发电机机端PT一相保险熔断后，熔断相所在两组线电压会逐渐下降，当作为励磁系统主通道的机端电压下降时，励磁系统会误认为机端电压出现了降低，进而自动增磁将电压调至给定值，此时就出现了机端PT保险未熔断相所在线电压升高并且厂用母线电压升高、220kV母线电压升高的现象，这个电压升高是真实存在的，当过激磁报警值达到保护定值1.06倍时，发变组保护装置报警“过激磁告警”动作，此处要说明一下，我厂发变组保护是北京四方继保公司CSC-300G保护装置，它的PT断线判据为保护A屏是机端1TV与匝间保护专用3TV之间线电压的比较，保护差值内部固定为8V时，报TV断线，保护B屏是2TV与匝间保护专用3TV之间线电压的比较，当差值达8V时，报TV断线；我厂励磁调节器是北京四方吉斯电气公司GEC-300调节装置，它采集机端1、2TV两组电压分别作为A、B通道的主控制电压，它的PT断线判据为两组TV线电压进行比较，当差值达到15V时，报PT断线告警，同时所在主控制电压断线时，通道将弃主切手动；经过以上分析，当机端TV保险开始出现慢熔到调节器PT断线定值动作切换手动过程中，因机端电压的降低，励磁调节器会自动增励磁将机端电压调至给定值，导致发电机电压过高，可能引起保护动作跳机或对发电机绝缘造成影响；机端电压PT保险熔断还会导致有功功率变送器失真进而影响DEH功率调节，致使机组负荷突变、参数异常变化等不安全事件。

2故障原因调查和分析

2.1 故障过程解析

对故障录波器和DCS系统进行了数据收集、分析，事故过程分析如下。

（1）PT一次高压保险慢熔，引起励磁装置、故障录波器C 相电压下降，待励磁调节器检测到PT断线时需要一个时间过程，励磁调节器自动增磁维持给定值，引起发电机过激磁、过电压等不安全事件。

（2）现场检查发电机出口PT，发现PT一次绕组工作接地连接弹性滑片有变形、接触不良现象；发电机出口PT柜接与地网未牢固连接。

2.2 原因分析

1）由于PT一次绕组工作接地连接弹性滑片有变形和断裂，运行中PT一次电流通过小车底部铁轮途径PT柜体将三相PT一次绕组尾端连接到一起，由于小车与柜体运行中的振动，车轮与PT柜体接触面氧化锈蚀，是造成发电机出口PT 一次绕组中性点接地不良主要因素，再则柜体没有与地网可靠接地，是造成PT慢熔的主要原因。

2）机端PT保险一相熔断后，造成机端PT中性点侧电压不平衡，且又因为PT中性点接地不良、所以中性点对地有放电现象，产生的电流超过熔断器的额定电流是导致PT保险再次熔断的原因。

3）生产技术培训不到位，检修、运行人员对此类异常运行情况缺乏经验，既没有事先制定应急方案，也没有做过相应的事故演习，使得事故临场处理时间偏长，导致机组无功巨幅波动、机端电压升至过高。

4）我厂#5机组机端PT于2021年5月全部更换为大连北方互感器厂的，经过两次机端PT保险熔断的异常情况，我们查看了机端PT的厂家试验报告和交接试验报告未发现异常情况，对机端PT二次负载进行了测试，最大为1TV的B相测量回路的负载为0.114A，并没有超过额定值。对#5机机端PT二次电压进行了谐波测试，测试结果未见异常。

5）查看了两次机端PT保险熔断的录波图形与DCS系统调取的波形，在熔断开始前和熔断过程中均没有发现铁磁谐振的现象。

6）通过以上分析，判断这两次#5机机端PT一次保险熔断原因为PT中性点接地不良引起。

3 防范措施

1）在DCS中对“PT断线”逻辑进行修改，励磁装置发“PT 断线”报警信号，自动将A、B调节器切换至“电流调节”方式，从而避免发电机电压异常升高，造成发电机过激磁保护动作（励磁调节器PT断线判据为两组机端线电压差值为15V，此值偏高考虑适当降低），在机组检修期间已将供DEH的三组有功功率变送器改为分别采集机端1、2TV电压，以尽量避免PT保险熔断后引起有功功率变送器传送失真引起的负荷剧烈变化。

2）针对11月9日#5机组PT保险熔断情况，我们检查发现PT中性点与柜体接触舌片有变形接触不良情况，我们用短连线将PT中性点与柜体外壳直接连接，以保证接触可靠。

3）针对12月12日#5机组PT保险熔断情况，我们使用25mm²铜导线将PT柜体与地网可靠连接同时测试此导线中有0.3A的电流，通过测试证实PT柜体与地网接触不良，PT小车与PT柜体使用软铜线连接，A、B、C三相柜体使用25mm²铜导线连接。

4）通过采取以上措施发电机运行110天未发生出口PT慢熔现象。

5）采购备足优质合格发电机出口PT 高压保险，并定期进行更换，加强 发电机PT 一、二次回路的检查，定期开展相关试验，做好台账。

6）#5机组停运小修期间，改造机端PT柜接地方式，将三相柜体用槽钢焊接在一起，柜体与槽钢焊接在一起，在槽钢上取两处与地网进行可靠连接，以此来保证PT中性点可靠接地。

7）编制发电机出口PT 高压保险慢熔异常处理方案，编入规程组织运行人员进行学习，定期开展发电机出口PT 高压保险慢熔的反事故演练，提高检修运行人员事故处理应急能力。

4 结束语

发电机出口PT高压保险慢熔是一种非常特殊的运行工况，运行机组会出现过激磁、过电压等不安全情况，造成PT高压保险慢熔因素较多，我们这里针对机端PT柜接地情况进行了一些浅显的分析。

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