发电机出口PT高压保险熔断引起发电机误强励故障简析

发电机出口PT高压保险熔断引起发电机误强励故障简析

王振中 

邹平滨能能源科技有限公司  山东邹平 256200

摘要：发电机出口PT高压保险因长时间运行或质量原因容易发生慢熔，本文针对一起发电机出口PT高压保险熔断造成误强励故障进行分析，并提出一系列针对性的防范措施。

关键词：发电机、电压互感器、熔断器、强励

0  引言

因质量不佳、底座接触不良等原因，发电机出口PT高压保险在熔断前，其熔丝电阻会经历一个逐渐变大的过程，有快熔与慢熔两种情况，如果快熔且残压较高，就可能引发励磁装置误强励，导致机端电压大幅上升，发电机及厂用电设备过电压，严重时可能造成绝缘击穿或机组跳闸事故。本文对一起发电机出口PT高压保险熔断造成误强励故障进行简单分析，并提出针对性的防范措施。

1  故障简述

某厂一台30万机组，发电机额定电压22kV，额定励磁电流1749A。发电机出口配置了三组PT，第一组PT（匝间保护专用）带：发变组保护A屏、发变组保护B屏；第二组PT带：发变组保护A屏、励磁装置A通道，DCS变送器；第三组PT带：发变组保护B屏、励磁装置B通道，故障录波。励磁装置采用广州擎天EXC9000静态励磁系统。

故障发生前，该机组带有功290MW、无功130Mvar，励磁电流1400A，机端电压21.6kV， 6kV厂用电压6.2kV，400V厂用电压390V左右。

事故发生时，“发变组保护A屏PT断线”、“发电机保护A(B)屏励磁过负荷”、“强励动作”光字牌亮，无功升至340Mar，励磁电流升至2193A， AB相电压23.9kV ，BC相电压20.3kV，CA相电压23.1kV，6kV厂用电压升至6.8kV，400V电压升至425V左右。

事后通过分析故障录波和DCS中的数据，简述一下故障过程：

图1 DCS故障趋势

①、发电机2PT-C高压保险发生高阻快熔，励磁装置A通道、发变组保护A屏的发电机C相二次电压突然由56.7V跌落至52V左右，发变组保护A屏“PT断线”告警；

②、励磁装置A通道“PT断线”未动作，励磁装置迅速响应增加励磁电流，励磁电流最高达到1.3倍额定值，励磁装置发“强励动作”信号，发变组保护发“发电机过励磁”告警（定值1.05倍）。

③、由于2PT-C高压保险始终处于高阻熔断状态，C相二次电压残值基本保持不变，而A、B相电压升高至1.13倍左右额定值（24.5kV），触发励磁V/HZ保护限制（定值为1.1倍），过励保护限制（定值为1.1倍），闭锁增磁命令，并将机端电压限制至1.1倍额定值以下；

④、运行人员发现异常后，判断为励磁故障，首先大幅减磁，快速降低励磁电流、无功、机端电压，后将励磁装置由A通道切换至B通道，经检修人员逐一测量发电机出口三组PT的二次电压，发现2PT-C相二次相电压为52V左右，其他均在正常范围，确定2PT-C相高压保险发生高阻熔断，更换高压保险后，机组参数恢复正常。

2  疑点分析

3.1  发变组保护A屏PT断线为什么能动作？

南瑞继保RCS-985A发变组保护A屏引入两组PT(1PT、2PT)，用于PT断线监测。PT断线判据为：

UAB-Uab>5V或UBC-Ubc>5V或UCA-Uca>5V或正序U1-U1’ >3V

由于A、B相二次电压为56.7V，C相电压只有52V左右，UBC-Ubc>5V、UCA-Uca>5V、正序U1-U1’ >3V条件均满足，PT断线动作正确。

3.2 励磁装置A通道PT断线为什么没有动作？            

广州擎天EXC9000励磁装置也引入两组PT（2PT、3PT），各自服务于A、B通道，两组PT之间没有互检断线的判据。PT断线判据为：

A、B、C 三相相电压中的任一相低于三相相电压平均值的 83%。

由于A、B、C三相相电压平均值为55.1V左右， 52V/55V=94%,C相相电压未降至均值83%以下，PT断线动作条件不满足。

3.3 励磁装置为什么发“强励动作”信号？在没有更换PT高压保险情况下，运行人员手动减磁后为什么没有再次触发强励？

2PT-C高压保险熔断后的二次电压值未降低至励磁装置PT断线动作值，没有切通道，装置判断为一次系统故障，而触发了强励，力图保持机端测量电压不变。

当励磁电流大于过励限制值（定值1.1倍）时，开始进行强励反时限计算与计时，并发出“强励动作”报警信号，闭锁增磁操作，并将励磁电流限制在强励限制值上。

由于第一次强励后的转子冷却时间未到，增磁功能仍未解除闭锁，运行人员在手动减磁后，未再发生二次强励。

3.4 为什么有些机组发电机出口PT高压保险熔断后没有引发强励呢？

有以下几种情况不会引发强励：

①、与励磁无关的1PT、励磁B通道用3PT高压保险发生熔断后，不会造成误强励。

②、励磁A通道用2PT高压保险熔断后，其二次电压残值低于励磁装置PT断线门槛值，触发PT断线后，切B通道，不会造成误强励。

③、2PT高压保险发生慢熔，二次电压需要经历数小时缓慢的下降过程，一般不会触发强励。

3  结语

1、大机组发电机出口PT重要性不言而喻，一定要采用质量可靠的高压熔断器，建议采用目前国内高压保险行业质量最优的西熔品牌（库柏西安熔断器有限公司）产品。

2、近些年同类问题多次发生，为避免误强励的发生，主流励磁厂家（ABB、南瑞）已对PT断线逻辑进行了升级，目前最成熟的PT断线逻辑即是：增加南瑞继保发变组保护类似的两组PT断线互检判据，为提高灵敏性，建议将门槛值修正为：

UAB-Uab>3V或UBC-Ubc>3V或UCA-Uca>3V或正序U1-U1’ >2V。

3、应排查励磁装置中过励限制与伏赫兹限制定值，满足《DL/T 1309-2013大型发电机组涉网保护技术规范 》中要求：伏赫兹限制应与发电机过励磁保护定值配合，遵循伏赫兹限制先于发电机过励磁保护动作的原则，以避免误强励造成发电机过激磁保护不正确动作。

4、运行及检修人员应加强发电机出口PT高压保险熔断快速判断及处理的相关培训，一旦出现误强励，尽量缩短发电机及厂用电电气设备承受过压的时间，避免出现电气绝缘击穿或机组跳闸事故。

参考文献

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