PT熔断导致跳机事件分析

PT熔断导致跳机事件分析

朱同

上海电力建设启动调整试验所有限公司

一、事件经过

1、事件前运行工况

2022年7月25日上午9时04分，725MW超临界2号发电机有功520MW，无功118Mvar，机端电压25.9kV，转子电压286.6V，转子电流3713A,机组运行正常。

2号机组两套发电机保护，保护A采用西门子7UM85系列，保护B采用阿尔斯通Micom系列的P344的保护装置，其中西门子的保护配置20Hz方波注入式的定子接地保护。事件发生前，2号机组两套发电机保护所有保护功能和保护出口均正常投入，设备运行正常。

2、事件详细经过

2022年7月25日上午9时04分53秒349毫秒，2号发电机及励磁保护保护A柜发电机90%定子接地保护“零序U0过压1”定值告警发信，接地故障报警。9时05分40秒286毫秒，2号发电机及励磁变保护A出口LOCKOUT继电器动作，保护屏面板“90%定子接地保护”“逆功率保护”LED标识灯亮，DCS画面“励磁系统外部跳闸”，“LOCKOUT总出口跳闸”“发电机定子接地保护跳闸”“发电机逆功率保护跳闸”光字牌亮，励磁系统报“外部开入跳闸”信号，发电机跳闸，汽轮机主汽门关闭。

二、处理过程

1、机组发电机保护记录情况

7月25日09：05：40.286毫秒，发电机机端零序电压U0为1.546kV,而发电机90%定子接地保护内机端零序电压定值为10%的额定电压1.501kV，该时刻发电机机端零序电压超过保护定值，发电机90%定子接地保护动作。保护保护动作顺序为：发电机及励磁变保护出口LOCUOUT继电器动作；发电机断路器1：自适应失灵保护1启动；发电机定子：AVR Trip Mode U:1段启动；发电机三相功率保护启动；发电机逆功率保护动作，关主汽门；在出口继电器动作后58毫秒收到GCB跳闸反馈，GCB成功跳开；213.5毫秒收到主汽门关闭的反馈。

图1 发电机保护故障记录

图2 保护动作时的录波图

从图2中可以看出2号机跳机前，发电机A相电压存在明显的波动和畸变现象，而B、C相电压正常。而且从波形也可以看出发电机机端三相电流直到GCB分开前均呈现出标准且稳定的正弦波。因此，基本可判断发电机机端无接地，应该是发电机PT那边的原因。

2、机组DCS记录情况

2022年7月25日09时05分左右，2号发电机有功功率由520.324MW瞬间降到0，发电机无功功率由118.160MVar瞬间降到0，发电机励磁电流由3713.086A瞬间降到0，发电机励磁电压由286.607V瞬间降到0，发电机出口开关GCB跳闸，发电机系统灭磁开关跳闸，发电机与系统解列。

图3 跳机时DCS画面截图

3、现场检查及处理

图4 现场检查熔断器熔断情况

1）发电机跳闸后，虽然发电机保护动作为90%定子接地保护，但通过查看保护装置上的波形和机组故障录波器上的波形，基本确认发电机定子一次设备运行正常，无接地现象。调试人员通过测量接入发电机保护装置的发电机PT二次残压值发现，该绕组B、C相对地电压为1.015V和1.115V，而A相对地电压只有0.125V，其他保护装置和变送器屏等测量装置内的发电机PT二次采样电压均为正常值。而使用该相同PT二次绕组的AVR励磁系统的采样值，通过测量也显示异常。初步怀疑为该PT绕组的二次接线有松动、虚接或者PT二次单相空开跳闸。

2）通过就地检查PT二次绕组接线和PT二次空开，发现均正常，该原因可以排除。

3）检查2号发电机出口PT所有一次熔断器直阻，发现TV1的A相一次熔断器熔断（发电机保护采样用PT），更换TV三相一次侧熔断器。本次发生熔断的TV1 A相一次侧熔断器是2019年5月份采购到厂，抚磁恒正电瓷电器有限公司生产的RN4-26 0.5A型熔断器，同批次共计30支，出厂批号为2019年5月，2号发电机转热备用时投入使用，投入前测量熔断器直阻合格。机组跳闸后，对TV2和TV3的A、B、C三相直阻进行了检查，均在正常范围。

4）事后对机组跳闸后更换下来的9支PT一次熔断器进行测试：测试一熔断器用万用表测量电阻203.8欧姆，试验加1.8A（3.6倍额定电流）电流，在调整升流过程中升至1.5A时即熔断，上电至熔断时间不超过10秒；测试二熔断器用万用表测量电阻205欧姆，试验加1.2A（2.4倍额定电流）电流，在调整升流过程中升至1.2A后约40秒熔断，上电至熔断时间全过程不超过50秒；测试三熔断器，上电加至0.63A电流后，1小时2分钟后仍未熔断，测试完用万用表测量电阻202欧姆。满足高压交流熔断器（GB/T15166.2-2008）要求，3支测试熔断器测试表现均为正常同批次2019年5月更换至1号机组共9支熔断器在现场使用正常。

5）将故障熔断器打开，发现熔断器熔丝断开，断开原因为熔断器运行过程中熔丝熔断（见图4）。分析为出厂熔丝缠绕过程中，用力过大，导致熔丝损伤。

三、原因分析

1、直接原因

2号发电机出口TV1的A相一次侧熔断器内熔丝熔断是引发本次发电机保护异动的原因。TV1主要用于1号机发电机保护采样和励磁系统调节器CH1通道电压采样，熔丝熔断，导致发电机保护的机端自产零序采样值偏高，从而导致发电机90%定子接地保护误动作，从而引发发电机解列。而励磁系统由于采用双通道，双PT绕组采样，故能运行正常。

2、间接原因

现场对发电机PT一次熔断器的入厂验收、把关存在不到位。为防止发电机机端PT一次熔断器运行中熔断，采取不管是否损坏每年都进行更换的措施，而且每次开机前都测量一次熔断器的直流电阻（已列入发电机恢复备用操作票内容）。本次发生熔断的TV1 A相一次熔断器是2019年5月份采购，抚磁恒正电瓷电器有限公司生产的RN4-26 0.5A型熔断器，2022年4月25日2号机组并网时投入使用，投入前均测量熔断器直阻合格。

四、暴露问题

1、管理问题

1）设备维护和检修不到位：如果设备维护和检修不到位，可能会导致设备存在潜在的问题，从而在运行中逐渐恶化。这可能包括未及时发现和修复设备的问题，或者未定期进行设备检查和维护。2）操作不当：如果操作不当，可能会导致设备出现问题。这可能包括错误的操作方式、操作不规范等。如果操作人员没有接受过足够的培训或者没有足够的经验，就可能会导致设备出现问题。3）运行人员的能力方面有待提高：实际在发电机跳机前，通过检查发电机保护和故障录波装置就会发现，发电机保护在数小时之前就有发电机机端零序电压U0电压过高的报警，而由于运行巡检人员的疏忽，才导致后面的跳机事件发生。

2、技术问题

对于西门子7UM85系列的保护，90%定子接地保护定值如下图5所示：

图5 西门子7UM85 90%定子接地保护定值

如图所示，电压测量故障闭锁(1101.2221.12391.10)，该功能未投入。按照保护说明书要求，如果保护装置的电压测量故障（Measuring-voltage failure detection）功能被投入，则该闭锁功能可投入。实际通过查看保护装置定值设置清单，电压测量故障功能已投入，电压测量故障闭锁(1101.2221.12391.10)功能就可投入，则可有助于减少90%定子接地保护的误动作。

五、防范措施。

2号机作为当地的容量最大，电压等级最高的新建机组。为确保机组的安全稳定运行，总包单位应加强当地运行人员加强技术培训，提高技术水平，严格遵守操作规程。定期优化保护装置定值，避免定值偏小导致保护频繁动作。同时根据实际运行情况，对保护装置进行优化和改进，提高其可靠性和准确性。定期检查保护装置运行情况，加强设备的监测和维护，及时发现和处理设备故障，避免故障导致保护误动作。同时加强与保护设备厂家的沟通，进一步优化保护的逻辑，采取有效提高动作灵敏性的措施。

对发电机机端PT一次熔断器是否存在质量问题，后续将与生产厂家进行联系确认，并进行相关检查试验，在没有准确结论之前，暂停使用该批次熔断器。同时加强对新产品入厂的验收、把关，慎重使用新产品。考虑将发电机出口PT换为双熔断器形式增加可靠性。一次熔断器投入使用前，由专业人员测量一次熔断器直阻并与前次进行比较，发现阻值变化大即进行更换，防止产品个体差异造成一次熔断器熔断。