电机系统接地与PT保险熔断电压变化分析

电机系统接地与PT保险熔断电压变化分析

樊谕

临汾供电公司山西临汾041000

摘要：由于现在大多数公司采用集控值班模式，运行人员普遍电气技能水平欠佳，分析和处理问题能力不足，耽误异常与事故处理时间。在机组正常运行时，发生过多起由于高压保险接触不良引起励磁系统调节异常故障，另1号机组发生过由于发电机至高厂变引出线间由于封母密封不严进水，导致机组接地保护动作跳闸事故。下面我们就发电机系统单相接地故障与发电机高低压保险熔断时电气量变化不同来展开分析。

关键词：电机系统；接地；PT保险；熔断；电压变化

一、前言

某电厂一期共5台600MW发电机组，均为上海汽轮发电机有限公司制造，电机型号为QFSN-600-2。其中1、2号机组以发变组单元接线方式与电网220KV系统相连，发电机出口不设独立开关；3、4、5号机组与电网500KV系统相连，发电机】侧相连压感器，发电机中性点经接地变接地用于100%定子接地保护。

二、系统接地与PT保险熔断电压变化分析：

1.中性点不接地系统接地时的电压变化分析：

①正常运行时，加在电压互感器TV1的三相一次线圈的电压为UA0、UBO、UCO。把三相看成完全对称，圈的匝数比，则3U0=Ua0′+Ubo′+UCO′=（UA0+UBO+UCO）/N2。

我们在实际运行中，通常规定二次侧测量绕组额定UCO线电压为100V，所以二次侧相电压Ua0=100/√3V由于系统三相可以看着完全对称，所以3U0=0V，我们可以认为系统没有零序电压产生。

②当发生单相接地时，以A相发生单相接地为例分析：

a：当A相接地时，由于TV1一次侧A相绕组被短接，加在TV1一次侧A相绕组上的电压为零，所以就没有交变的磁通存在，在二次侧也就没有感应电压，故Ua0=0。

加在TV1一次侧B相绕组的电压为电源线电压UAB。所以实际上在二次侧测量绕组B相上的电压Ubo=UAB/N1。我们在二次侧所看到的实际上是线电压。

同样道理，TV1一次侧C相绕组的电压为电源线电压UBC。

当发生A相单相接地故障的时候

3U0=Ua0′+Ubo′+UCO′=（UA0+UBO+UCO）/N2=（UAB+UBC）/N2

我们通常规定，对于不接地系统，当发生金属性单相接地的时候，二次侧零序电压为100V，所以实际上3U0=100V。可以计算变比N2=（UAB+UBC）/100。

3U0的大小为3Ua，方向与Ua方向相反。

N2=（UAB+UBC）/100=Ua/100/3

所以我们在实际上选择变比的时候，开三角二次绕组是测量保护二次绕组的变比的1/√3。经过以上分析我们可以看出不接地系统电压互感器变比的选择：

UN/√3/100/√3/100/3

③当发生非金属性接地时

设流过接地的电容电流大小为IC，则加在电阻R上的电压为RIC。所以

Ua0=RIC/N1，Ub0=（UAB+RIC）/N1，Uc0=（UAc+RIC）/N1

RIC与UA方向相同

当发生非金属性接地的时候：

3U0=Ua0′+Ubo′+UCO′=（UAB+UBC+3RIC）/N2=100V+3RIC/N2

故开三角的电压在0-100V之间。

2高压保险熔断时的电压分析

①当发生一相高压保险熔断的时候，以C相为例分析，由于TV1一次侧C相绕组被断开，TV1一次侧C相绕组上则，由于C相绕组上无交变电流，所以就没有交变的磁通存在，在二次侧也就没有感应电压。所以：UC0=0

加在TV1一次侧B相绕组的电压为电源相电压UB0。所以实际上在二次侧测量绕组B相上的电压Ubo=UB0/N1。我们在二次侧所看到的实际上仍是相电压。

同样道理，TV1一次侧C相绕组的电压为电源线电压UC0。

由以上分析我们可以看出：

当电压互感器高压保险熔断的时候，在测量系统线电压的线电势的时候，a、b相为全线电势100V，而a、c和b、c相的线电势则为相电势57.7V

②分析开口三角绕组的变化：

当发生C相高压保险熔断的时候：

Ua0′=UA0/N2，Ubo′=UBO/N2，UCO′=UCO/N2=0

3U0=Ua0′+Ubo′+UCO′=（UA0+UBO+UCO）/N2=（UB0+Ua）/N2

实际上UB0+Ua0=-Uc0，故3U0=-Uc0/N2

高压保险熔断的时候，开口三角显示电压为相电压的大小。

3低压保险熔断时的电压分析

当发生一相低压保险熔断的时候，由于TV1一次侧C相绕组被断开，我们在测量线电势的时候，则a、b相线电势为100V，另两线电势为0.我们这分析是以空载二次母线来分析的电压测量大小。

三、高压保险接触不良时的电压分析：

该厂2、4号机组在系统与负荷稳定运行中曾发生零序电压升高，机端线电压发生变化，励磁电流波动现象。经电二与运行联合查找，用测温仪检测出有一PT高压保险温度异常，达到80度以上，更换保险后正常。故障处理过程：

①退出故障PT所对应的相关相关保护及励磁调节装置（切换通道），断开PT二次空开，对发电机故障PT停电。

②检查故障PT本体及熔断器，测量接触电阻。

③更换熔断器，重新投入PT运行，投入相关保护，检查励磁装置自动跟踪状态。

1、电压变化规律分析：

我们在实际工作以C相为例，当C相保险接触不良的时候，实际上就相当于在我们C相电压互感器中串入了一个电阻，使C相一次激磁电流的大小和方向发生了改变。

由电气变压器的原理，一次侧的交变磁通在二次侧感应出交变的电势，当C相串入电阻的时候，但是电压与电流之间的夹角由原来的900变为了β（β为一次电压互感器电压与电流的夹角）。

所以a、c相之间电压的夹角由原来的1200变成2100-β（β大小在0在900之间）。

现在我们来分析电压大小的变化：

设定接触电阻的R=aXL，其中a大小为正数，那么tgβ=1/a

Cosβ=a/√1+a2，Sinβ=1/√1+a2

所以Uac=√（Ua2+Uc2-2UaUcCos（210-β）

设Uac/Ua≥√3时，a≤√3/2=0.866

经过计算，当接触电阻大小为电压互感器电抗大小的0-0.866倍之间的时候，Uac显示电压会大于正常线电势，当大于0.866倍时，显示电势会小于正常线电势。

设定f（X）=Y=1+（√3a+2）/（1+a2）

有（Y-1）a2-√3a+（Y-3）=0

计算函数曲线的顶点，设定△=B2-4AC=0其中B=-√3A=（Y-1）C=（Y-3）

计算得Y=2+√7/2=3.225

经过以上分析可以看出：

a大小在0-0.389之间时，Uac是逐渐上升的，最大值为相电压的1.823倍。

在0.389-0.866之间时是逐渐下降的曲线。但是此时电压仍大于线电压。当大于0.866倍时，

Ubc由于电压夹角减小，Uc0的大小也减小，故Ubc是一直下降的，最终断线时，大小为相电压。

Uab的大小不会发生变化。

2、应对措施：

①在每次机组启动前，对高压熔断器进行检查，测量熔断器电阻是否合格。

②操作过程中保证熔断器上下方接触良好。

③加强值班员技能培训，掌握发电机PT回路故障的判断能力与处理方法。

参考文献：

[1]变电运行工操作技能必读.北京：中国电力出版社，2001.

[2]陈化钢，张开贤，程玉兰.电力设备异常运行及事故处理.中国水利电力出版社.