蘭溪電廠勵磁系統PT異常檢測工程實踐分析

許林波

（浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江 金華321100）

1 問題提出

調研國內現階段的勵磁調節器，某些廠家的產品處理PT慢熔的方案并不可靠，往往很難甄別出PT慢熔工況，不能及時切換電壓采樣通道，以致勵磁調節器會誤認為是故障狀態，將不斷增加勵磁電流甚至達到強勵狀態，從而可能導致發電機組發生過激磁事故，危害機組安全，也有可能造成發電機變壓器組保護動作，帶來跳機等不良后果，影響電廠的安全生產。

某電廠勵磁調節器為ABB產的Unitrol 5000型調節器，自帶的PT斷線判別功能不夠靈敏，必須在所引用的機端三相電壓平均值與三相同步電壓平均值超過15%時才判斷為PT斷線，在PT二次熔絲出現慢熔的某些特定工況下將無法準確判別。2011年1月31日，該電廠2號發電機PT二次熔絲慢熔，因勵磁調節器自身PT斷線判別功能不夠靈敏，未能準確判斷出PT斷線的異常情況，從而導致勵磁調節器誤強勵，最終造成過激磁保護動作，動作后關主汽門解列停機。

圖1 機端PT1異常判別邏輯

2 解決方案

發電機PT一次保險“慢”熔斷引起的二次電壓小幅降低，可以從電壓降落、相位偏移兩方面來著手改進“PT斷線”判別邏輯。關鍵在于降低判別定值，同時避免誤報“PT斷線”進而切換運行通道。

四方公司研制的CSC－306GB PT斷線檢測裝置可準確檢測出發電機機端PT斷線等異常狀況，識別精度為壓差0.3V。對機端兩組PT異常可分別提供斷線出口、斷線告警的不同輸出，其中PT1、PT2斷線出口為脈沖方式，PT1、PT2斷線告警為自保持方式，需手動復歸。

2.1 判別方法及邏輯

判別方法是檢測發電機機端電壓和開口三角零壓，兩者相“或”。檢測機端電壓時，利用發電機機端的兩組PT比較其對應相的相間電壓差異；檢測開口三角零壓時，比較機端零壓與中性點零壓的差異。以第一組PT1斷線檢測為例：將PT1的3個相間電壓與第二組PT2的進行比較，任一個差值超過相間電壓差定值Uzd1，且這時PT2電壓正常（PT2 3個線電壓均大于有壓判別門檻Uzd2）；PT1開口三角與中性點零壓的差異超過零序電壓差定值Uzd3。

機端第一組電壓互感器PT1的異常判別邏輯如圖1所示。

判別還受PT1斷線檢測壓板、來自勵磁系統的電壓通道CH1＿ON開入的控制。

機端第二組電壓互感器PT2的異常判別邏輯如圖2所示。

PT斷線判別中的電氣量定義和PT1斷線檢測中的定義類似。發電機機端U01、中性點零壓UL1都經過了高性能的3次諧波濾波環節，濾過比高達100以上，可有效濾除其中的3次諧波成分，保留基波分量，從而提高PT異常檢測的精度和準確性。

圖2 機端PT2異常判別邏輯

2.2 兩組PT初始不平衡調整

裝置還具備對機端兩組線電壓值的初始不平衡進行調整的功能，由用戶通過裝置參數控制字來實現。此調整通常在機組投運后進行，換熔絲后要校正。調整時以PT1的線電壓為基準，對PT2的線電壓進行調整。線電壓不平衡補償方法為：

式中，UAB1、UBC1、UCA1、UAB2、UBC2、UCA2為調整時刻的裝置電壓測量值。

保護邏輯中用到的PT2電壓為經過如下補償的值：

正常時兩組機端PT的對應電壓值應基本相同，在調整的過程中若兩者差異較大（Kbph＜0.8或Kbph＞1.2），裝置報“電壓不平衡超范圍”、“不平衡調整失敗”，保護維持調整前的比例系數。

調整過程中假如0.8＜Kbph＜1.2，但兩組PT的電壓差超過裝置參數中設置的“自平衡調整線電壓告警”定值，裝置報“自平衡調整告警”、“不平衡調整成功”，保護采用調整后的比例系數，但調試人員需確認此時兩組PT采樣值相差較大是否正常（檢測二次回路接線或一次PT特性）。

3 實施案例

蘭溪電廠#3機組采用的是ABB的Unitrol 5000調節器。2014年5月，基于此勵磁調節器不能有效判別勵磁PT斷線而導致誤增勵的問題，電廠按照檢修計劃進行了有步驟的現場改造，在勵磁小室選取合適的位置放置勵磁PT斷線保護柜，按照雙重化配置的方式，引入2組勵磁PT的三相電壓及開口三角電壓、機端電流以及中性點零序電壓，同時接收勵磁傳遞的勵磁電壓通道開入位置，通過CSC－306GB勵磁PT斷線判別裝置來進行內部邏輯的搭建，從而完成現場勵磁PT斷線的判別。

在完成了現場安裝后，裝置經單體靜態調試合格。輸出至ECS柜“裝置異常”、“TV1斷線”、“TV2斷線”、“TV1斷線出口”及“TV2斷線出口”等信號進行遠方監視。每臺裝置通過裝置上的“TV1斷線出口”、“TV2斷線出口”壓板輸出指令至勵磁調節器的外部切換通道，勵磁調節器接收后進行通道切換。2014年6月底開機并網后，結合調節器動態試驗模擬PT斷線，通道切換正確。目前，PT斷線裝置運行正常，而且由于該裝置對PT一、二次回路故障反應的靈敏度很高，2014年8月裝置正確報警，使檢修人員及時發現了機端PT端子箱接線松動的缺陷，及時消除了安全隱患。

4 結語

勵磁PT慢熔的問題多有發生，如果未能及時判別，勵磁調節器會誤增勵甚至強勵，導致保護動作，危及主設備的安全。（1）通過外加勵磁PT斷線判別裝置，可以有效判別出勵磁PT慢熔的問題，及時輸出信號給勵磁調節器，勵磁調節器通過切換勵磁通道來保證正常的勵磁電壓輸出。（2）勵磁PT斷線裝置可以準確定位發生慢熔的勵磁PT，方便檢修工作的開展。（3）勵磁PT慢熔的判別方法可以擴展到發變組保護裝置中，作為機端普通PT和匝間專用PT的慢熔及斷線判別方法。

［1］王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用.第2版.中國電力出版社，2002

［2］CSC－306GB數字式發電機保護裝置說明書