發電機機端PT故障案例分析

杜寧寧，胡婷婷

（1．華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

發電機機端PT故障案例分析

杜寧寧1，胡婷婷2

（1．華電國際電力股份有限公司技術服務中心，濟南250014；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264000）

針對一起發電機機端PT柜內因照明電纜脫落造成三相接地的跳閘事故，描述了故障現象，結合故障錄波曲線分析了故障時的保護動作行為和故障原因，提出了處理措施。在機組檢修中應對發電機PT柜、共箱封閉母線等電氣一次設備內部的照明、伴熱電纜進行重點檢查，防止電纜脫落造成絕緣故障。

發電機機端PT；電纜脫落；絕緣故障

0 引言

發電機機端PT柜、共箱封閉母線、高壓開關柜等電氣一次設備內部通常會在柜頂或側面固定綁扎少量的照明、伴熱電纜。這些電纜的固定、綁扎情況檢查通常只能在機組檢修時進行。由于不屬于設備自身元器件，檢修項目中沒有此項內容，易被檢修人員忽略。自設備投運固定綁扎后就沒有再檢查或重新綁扎過，時間一長，綁扎帶老化脫落或綁扎的垂直段松動，都會造成一次設備對電纜金屬外皮放電，引發絕緣故障，甚至會造成機組非正常停機。結合一起發電機機端PT故障案例進行分析，提出可行的防范措施。

1 故障經過

2014年，某電廠機組檢修后啟動試運，機組有功功率483 MW，無功功率183 Mvar，勵磁系統5臺整流柜并列運行，機組跳閘，發變組保護裝置顯示“發變組定子零序電壓保護動作”，主變220 kV斷路器開關跳閘，滅磁開關跳閘，廠用電切換成功。就地檢查發現發電機出口2PT柜后門、側門鼓開，上部封閉母線連接處橡膠伸縮套裂開；中性點至發電機中性點接地變壓器連接電纜斷成三節；C相動觸頭燒蝕，A、B、C相穿墻套管根部熔斷，與柜體有放電拉弧現象；柜體背板局部燒穿，部分絕緣子破損。如圖1～3所示。

圖1 PT中性點至發電機中性點連接電纜

圖2 PT柜上部封閉母線連接處橡膠伸縮套

圖3 PT穿墻套管根部與柜體的放電拉弧

事故發生后，測量發電機出口PT一次保險無熔斷，對PT進行空載勵磁試驗合格；測量發電機定子絕緣、直流電阻、直流耐壓試驗合格；發變組系統（發電機、封閉母線、主變、勵磁變、接地變）絕緣合格；打開封閉母線蓋板，對內部導體、封母外殼內壁進行檢查，內部干燥無受潮、凝水跡象，機組微正壓裝置運行正常，壓力正常。發電機機端PT一次接線示意圖如圖4所示。

圖4 發電機機端PT一次接線示意

2 故障分析

2.1 保護動作分析

事故發生后，發變組錄波器錄波記錄曲線如圖5所示［1-2］。

圖5 發變組故障錄波圖

發電機零序電壓突變啟動錄波，發電機B相電壓降至5 V（二次值），A相、C相電壓升高；可以判斷為B相金屬性接地故障，故障位置在機端。

B相短路后224 ms“發變組定子零序電壓保護”動作。

經過0.225 s（發電機定子接地保護定值延時是0.2 s），定子零序電壓保護動作，發變組220 kV斷路器、滅磁開關跳閘。

220 kV斷路器跳開后，發電機、主變高壓側都無電流，但發電機勵磁電流仍存在，勵磁電流衰減時間常數是秒級的，所以此時發電機電壓的衰減也是秒級的。經過了7～8個周波左右，出現三相電流，說明此時已發展為三相短路故障，因為短路故障位置在主變壓器差動保護范圍內，主變差動保護動作。三相短路最大故障電流約為4.25倍的額定電流，對應故障電流一次值為90 kA左右。（發電機二次額定電流為3.58 A，CT變比30 000／5）。

2.2 故障原因分析

造成2PT B相接地短路故障的原因是柜頂有照明、加熱電源線，絕緣等級低，扎帶老化，松動掉落到裸露母線上，引起B相短路接地。

2PT柜后倉內B相發生接地故障，發電機定子零序電壓保護在B相PT故障后延時0.2 s動作，跳開發變組主開關，滅磁開關。

2PT B相接地故障后，由于該PT中性點不直接接地，PT中性點電位升高，絕緣擊穿對地放電，經過該PT中性點與發電機中性點接地變壓器之間的連接電纜，在發電機B相機側與中性點側跨過發電機中性點接地變壓器形成短路通道，將連接電纜熔斷。

2PT B相及中性點對地拉弧放電，電弧通過PT柜金屬柜體發展成發電機機端三相短路，機組剩磁為短路點提供短路電流，三相差動保護動作。

3 處理措施

依據“容量在1 200 MVA以下的發電機允許的過電流時間和過電流倍數應符合公式（I2-1）×t= 37.5”［3］，計算得出t=2.25。說明發電機在90 kA（4.25倍額定電流）的故障電流下可以連續運行2.2 s，大于本次故障電流實際持續的時間0.6 s。對發電機定子端部內部人工檢查，未發現異常；對發電機汽、勵兩端定子擋風圈內側難以觀察到的部位，采用內窺鏡進行檢查，未發現異常；汽端線棒表面、綁線、緊固螺栓等均檢查正常。

更換發電機出口2PT柜三相穿墻套管及絕緣瓷瓶，恢復銅排接線，對銅排用絕緣護套包扎，對絕緣板和支撐絕緣子涂刷RTV。恢復發電機出口PT柜后門、側門，密封處理PT柜上部封閉母線連接處橡膠伸縮套。更換2PT中性點至發電機中性點接地變壓器連接電纜。

4 結語

高廠變低壓側共箱封閉母線內伴熱電纜固定不牢松脫引起母線對伴熱電纜金屬外皮放電，造成單相接地故障導致機組停運；發電機集電環小罩內表面降噪材料脫落，發電機集電環正、負極通過降噪材料的金屬薄膜短路，造成勵磁直流過流保護動作導致機組停運。這些故障的發生均給設備和電網的安全運行帶來了極大影響。建議及時查找此類設備隱患，并將此項作為設備檢修的強制檢查項目，以減少設備和電網的安全隱患。

［1］馬永翔.電力系統繼電保護［M］.重慶：重慶大學出版社，2004.

［2］何仰贊.電力系統分析（第三版）［M］.武漢：華中科技大學出版社，2002.

［3］GB／T 7064—2008隱極同步發電機技術要求［S］.

Analysis of a Generator Terminal PT Fault

DU Ningning1，HU Tingting2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai264000，China）

In view of a tripping accident of three-phase grounding caused by lighting cable loss in the generator terminal PT cabinet，phenomenon of the accident is described，protection action and cause of accident are analyzed by means of referring to the fault recording data，and treatment measures are put forward.To prevent insulation fault caused by cable loss，generator PT cabinet，heating cable，internal lighting of primary equipment should be checked out with due care.

generator terminal PT；cable loss；insulation fault

TM451

B

1007－9904（2015）03－0073－02

2014-09-01

杜寧寧（1973），女，高級工程師，從事發電廠電氣技術管理工作；

胡婷婷（1983），女，工程師，從事電網運行工作。