溧陽抽水蓄能電站發電機出口PT斷線故障分析

宋明亮，仲 鳴

(江蘇國信溧陽抽水蓄能發電有限公司，江蘇溧陽213334)

0 引 言

電壓互感器是發電廠、變電所等輸電和供電系統不可缺少的一種電器。電壓互感器和變壓器類似，都是用來變換線路上的電壓。但是，變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大；而電壓互感器變換電壓則主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或用來在線路發生故障時保護線路中貴重設備、發電機和變壓器[1]。因此，電壓互感器無論一次還是二次回路出現故障，都將給整個二次系統帶來嚴重影響。

1 發電機出口PT簡介

發電機出口PT1、PT2和PT3二次側均采用中性點直接接地方式。其中，PT1用于同期、勵磁調節器三相電壓測量和調速器調節器轉速測量(殘壓測速)；PT2主要用于監控測量(三相電壓、有功及無功)、調速器調節器功率測量、機組儀表柜轉速測控裝置轉速測量以及發電機第一套保護和機組故障錄波，同時，PT2另外引出一組開口三角電壓獲取零序電壓(3U0)送至發電機第一套保護和機組故障錄波；PT3主要用于機組電能表計量和發電機第二套保護。發電機出口PT接線示意見圖1。

圖1 發電機出口PT接線示意

2 發電機出口PT斷線

2.1 PT一、二次側斷線

(1)PT一次側斷線將導致二次側感應電勢不平衡，開口三角處出現零序電壓，而PT二次側斷線無此現象，這是區分一、二次側熔斷器熔斷的最主要判據。

(2)PT一次側斷線將導致二次側感應電壓降低，因為另外兩相繞組仍會在電壓互感器鐵芯中產生磁通，故二次側會感應出電壓，但二次側的相電壓會降低；PT二次側斷線時，繞組將從回路中切除，故該相電壓為0，這也是區分一、二次側熔斷器熔斷的一個判據。

(3)PT斷線時發電機保護是不會動作的，因為保護裝置有PT斷線閉鎖回路，只會發出PT斷線報警。

(4)PT一次側斷線時，由于開口三角處出現零序電壓，會導致發電機保護發出定子接地報警，此現象為“假接地”，可根據非故障相電壓是否升高為線電壓，以及有無PT斷線報警來進行判斷。

2.2 PT斷線危害

(1)發電機出口PT1斷線時，機組啟動過程中可能會影響同期，造成同期失敗；機組運行過程中影響勵磁調節器電壓測量及調速器調節器轉速測量。由于勵磁系統有PT斷線保護，勵磁調節模式將自動切至電流閉環調節模式，所以不影響勵磁系統的調節；而調速器調節器測速通道將自動切至備用的齒盤測速通道，所以也不影響調速器的調節。此時，運行人員需對機端電壓、勵磁電壓、勵磁電流等參數進行監視，防止勵磁調節模式沒有正確切至電流閉環調節模式，勵磁系統誤判機端電壓降低，進行強勵，造成發電機過激磁保護和過電壓保護動作。

(2)發電機出口PT2斷線時，會造成機組有功和無功測值偏低、擺動，監控會一直給調速器開出增大負荷命令，調速器開導葉直至功率限制(260 MW)動作，造成機組有功實際值偏高。因此，在該故障情況下，機組發電工況運行時應避免有功、無功的調節，運行人員可將監控有功、無功自動調節功能退出，機組的有功實際值可根據主變有功進行判斷。此外，發電機保護會報警，但PT斷線時將閉鎖相關保護，因此保護一般不會誤動。

(3)發電機出口PT3斷線時，機組可繼續運行，主要影響機端電量，造成一定的電量統計偏差。

3 實例分析

3.1 PT斷線案例介紹

溧陽抽水蓄能電站2號機組抽水工況運行時，上位機報警信號發出“2號機組發電機保護A套裝置報警，2號機組發電機保護A套PT斷線，2號機組發電機保護A套定子接地報警”。監控系統顯示，2號機組機端A相電壓UA=9.2 kV、B相電壓UB=9.2 kV、C相電壓UC=7.5 kV，A相、B相電壓無變化，C相電壓明顯降低；機端AB相電壓UAB=15.9 kV、BC相電壓UBC=14.5 kV、CA相電壓UCA=14.5 kV，AB相電壓稍微升高，BC相、CA相電壓明顯降低。現場對PT二次空開、熔絲進行檢查，沒有發現異常情況，檢修人員用萬用表對PT二次回路電壓進行測量檢查發現，PT2C相二次側對地電壓明顯降低，由此判斷2號機組發電機出口PT2C相一次側斷線。2號機組停機后，檢修人員對發電機出口PT2C相的熔斷器進行檢查后確認，該熔斷器熔斷。

4號機組發電工況運行過程中，上位機報警信號發出“4號機組發電機保護B套裝置報警，4號機組發電機保護B套PT斷線，穩控裝置報警”。4號機組機端電壓UAB=UBC=UCA=15.75 kV，有功測值250 MW，電壓及有功測值均正常。現場檢查4號機發電機保護B柜有PT斷線報警，穩控裝置有4號機組PT斷線報警，4號機組出口PT二次空開未跳閘。檢修人員用萬用表對PT二次回路電壓進行測量檢查發現，PT3C相二次側對地電壓明顯降低，由此判斷4號機組發電機出口PT3C相一次側斷線。4號機組停機后，檢修人員對發電機出口PT3C相熔斷器進行檢查后確認，該熔斷器熔斷。

3.2 PT斷線原因分析

PT斷線原因分析主要有：①電壓互感器一次插頭的動靜觸頭因材質不同出現氧化層，造成接觸不好。②電壓互感器由于振動等原因，造成連接螺栓松動，熔斷器夾座簧片松動。③機組出口斷路器的突然合閘、斷續弧光接地等引起鐵磁諧振過電壓，可引起電壓互感器一、二次側熔斷器熔斷。④電壓互感器二次側有短路等故障情況，造成一次側電流升高。⑤熔斷器所處環境溫度較高，熔絲的材質較差，熔點比較低。同時，由于熔絲極細，即便是受到外力的振動，也有可能斷裂。⑥熔斷器本身質量原因，內部熔體存在局部損傷，載流能力下降。

針對溧陽抽水蓄能電站2、4號發電機出口PT一次側高壓熔斷器發生熔斷故障的問題，結合故障現象，并鑒于4號發電機出口設備在發生熔斷故障前1個月剛剛做過預試后認為，故障主要原因為鐵磁諧振過電壓，次要原因為熔斷器質量較差。大容量機組及其配套設備(尤其是抽蓄、燃機等啟停頻繁的機組)，每次啟停或工況轉換時，均會在系統內產生一定的沖擊和干擾，系統電感、電容等參數恰好匹配時，會引起電壓互感器的電磁耦合，產生鐵磁諧振過電壓，造成鐵芯迅速飽和，繞組的勵磁電流迅猛增長，引起電壓互感器的熔斷器熔斷。

3.3 預防措施

(1)1個熔斷器發生熔斷后，同一組互感器的3個熔斷器均應更換。更換前，使用電阻測試儀對熔斷器進行檢查，同組間的阻值偏差一般不超過10%，偏差較大的可能存在損傷等異常情況。

(2)設備檢修期間，對電壓互感器一次插頭進行打磨處理并涂抹導電膏；檢查熔斷器夾座簧片是

否松動，如有松動應及時進行更換。

(3)檢修人員應根據設備檢修計劃定期更換一次側熔斷器，同時，接觸面必須去氧化層處理并涂抹導電膏。

(4)在將PT小車推至運行位置后，一定要檢查PT小車各導電金屬連接部分接觸良好，無松動，必要時將小車拉出后緊固螺栓。

(5)目前使用的熔斷器對過載尤其是小電流過載起不到較大的作用。鑒于系統可能存在的干擾，建議將熔斷器的額定電流由0.5 A調整為1 A[2]。調整后，對短路保護幾乎沒有影響，但卻可有效避免小電流沖擊熔斷故障的出現。

(6)更換一次側熔斷器的廠家和型號，采用性能更好的高質量熔斷器。

4 結 語

發電機出口PT配置比較復雜，不同PT所起的作用不同，斷線時的現象與危害也不盡相同。因此，在PT斷線時，運行人員應根據具體的現象及危害采取相應的措施，最大程度地保證機組安全運行。本文介紹的PT斷線運行處理方法及檢修預防措施，可為類似故障的分析處理提供參考。