发电机出口PT断线故障分析与探讨

发电机出口PT断线故障分析与探讨

郭浩

中电建阿坝水电开发有限公司，四川成都 610000

摘要：水轮发电机正常运行时机组出口三相电压处于平衡状态，若发电机出口PT断线，就会导致发电机出口采集电压三相不平衡，可能引起发电机保护装置误动，也可能引起发电机励磁系统强励功能动作，引发发电机出现更严重的事故，因此及时消除发电机出口PT断线故障是维持发电机安全稳定运行的必要条件。

关键词：水电厂；PT；断线；故障处理

Analysis and discussion of PT disconnection fault at generator outlet

Guohao

PowerChina Aba Hydropower Development Co., Ltd，Sichuanchengdu

Summary：When the turbine generator is in normal operation, the three-phase voltage at the outlet of the unit is in a balanced state, if the generator outlet PT is disconnected, it will lead to the three-phase imbalance of the generator outlet acquisition voltage, which may cause the generator protection device to malfunction, and may also cause the generator excitation system to act strongly, causing the generator to have a more serious accident, so it is necessary to maintain the safe and stable operation of the generator to eliminate the PT disconnection fault at the generator outlet in time.

Keywords: hydropower plant; PT； Breaking; Troubleshooting

一、引言：

水轮发电机出口PT是水轮发电机的重要组成部件，主要功能有测量机组出口电压供水轮发电机监控系统监测用，供发电机保护装置判据用，供机组调速器系统监测转速用，供机组励磁系统监测机端电压用，供电能量采集装置计算电能量用，供机组故障录波装置监测机端电压波形用，供同期装置并网用。机组出口PT一次侧与机组出口铜牌母线并联，二次侧主要连接测量仪表和热工仪表或继电器。机组出口PT二次侧严禁短路，且必须有一点可靠接地，主要用于保障人身和设备安全。

二、设备简介

某水电厂3号水轮发电机组是立式混流式水轮发电机组，水轮机与发电机均是由重庆水轮机厂生产，水轮机的型号为HLJF1808-LJ-180.93，发电机的型号为SF20-14/3250三相同步发电机，发电机容量23.529MVA，额定功率20MW，额定电压10.5kV，额定电流1293.8A，额定功率因素0.85（滞后），发电机保护装置由南瑞电气股份有限公司生产的型号为PCS-985RS微机发电机保护装置，主保护及后备保护均为PCS-985RS-H2保护装置，主后备保护装置配置在同一个发电机保护屏柜内，屏柜安装在发电机层3号机组段。

机组出口配置两组PT，分别命名为931TV、932TV，由大连中发互感器有限公司生产的型号为JDZX19-10GGY，931TV变比为10//0.1//0.1//0.1/3，准确级为0.2/3P/6P，输出容量为30VA/50VA/50VA，932TV变比为10//0.1//0.1/，准确级为0.2/0.2，输出容量为30VA/50VA，两组PT装设在两个不同的高压开关柜，位于3号机组母线廊道内，两组高压开关柜下部均为三相PT，上部为二次接线端子排。931TV主要供机组测量、保护使用，932TV主要供机组调速、励磁使用。

三、故障处理

（一）故障现象

2023年5月29日运行人员在监屏过程中发现上位机出现一系列报文，“3号机组发电机保护屏装置报警动作”、“3号机组发电机保护CT、PT异常动作/复归”、“机组故障录波装置录波启动动作”。运行人员查看机组单元监视和交采表显示3号机组机端相电压Ub为5.4kV，Ua、Uc为6kV，机端线电压Uab为9.9kV,Ubc为9.9kV，Uca为10.4kV。查看发电机保护装置A相电压59.96V、B相电压53.78V，C相电压59.98V，三相电压不平衡。

（二）故障分析

引起发电机出口PT断线报警的原因有：1、出口PT本体内出现故障，例如电压互感器长期运行在发热状态下，导致内部绝缘受损引起内部故障；外部系统出现接地故障强大的短路电流对电压互感器造成冲击引起内部故障；输出线路遭受雷击，产生的雷击过电压引起电压互感器内部故障；电压互感器一次接线松动或者触头接触不良，引起电压互感器局部放电或内部电弧；电压互感器长期运行在无线电信号干扰环境中引起内部故障。2、PT的一次回路出现故障，由于一次侧熔断器选择的型号、规格不对导致熔断器经常熔断；电压互感器长期过负荷运行，引起熔断器发热熔断；熔断器与卡口接触不良引起熔断器运行异常而熔断。3、PT的二次回路出现故障，二次回路接线松动或脱落；二次侧负荷过重导致二次空开跳闸；二次保险型号规格选择不对导致二次保险熔断。4、发电机本体出现故障，例如发电机定子出现接地、相间短路或匝间短路，发电机出口瞬时过电压。

维护人员经过对931TV高压开关柜内二次接线端子及空开进行检查，发现二次接线端子紧固牢靠，二次空开未出现跳闸现象，使用万用表测量931TV二次电压，A相电压59.9V，B相电压53.2V，C相电压59.8V，初步判断931TV的B相熔断器有劣化迹象，需要对931TV停电检查。

3号发电机出口931TV一次接线图

3号发电机出口931TV二次接线图

当发电机出口三相电压平衡时，931TV一次侧电压UAB=10.5kV，UBC=10.5kV，UCA=10.5kV，相电压均为10.5kV/√3，向量图如下：

当发电机出口三相电压平衡时，931TV星形接线二次侧电压Uab=100V，Ubc=100V，Uca=100V，相电压Ua=60V，Ub=60V，Uc=60V，开口三角形接线二次侧电压Uab=100V，Ubc=100V，Uca=100V，相电压Ua=33V，Ub=33V，Uc=33V，零序电压3U0=0V，向量图如下：

若931TV的B相熔断器出现劣化，导致B相电压降低，理论上当PT二次侧星形接线B相电压降为51V时，开口三角形B相电压降为28V，就会出现开口三角形零序电压达到5V，刚好处于该电站发电机定子保护接地告警值，为了防止发电机定子接地保护误开出，发电机保护装置判断PT断线以后就会闭锁定子接地零序电压。

（三）故障处理

在维护人员判定931TV的B相熔断器有劣化迹象以后，运行人员向调度申请将3号机组解列停机配合931TV故障检查，在减负荷停机过程中，上位机出现报文“3号机组定子接地报警动作”、“3号机组机端电压大于85%复归”、“3号机组不定态动作”、“3号机组发电态复归”，“3号机组机端电压大于85%动作”、“3号机组不定态复归”、“3号机组发电态动作”、“PT 1次断线闭锁定子零序电压”、“3号机组定子接地报警复归”。

待3号机组停机正常以后，运行人员向调度申请将3号机组由热备用转冷备用，调度同意以后由运行人员操作拉开3号机组出口隔刀31QS，拉开931TV出口隔刀931QS，拉开931TV供测量用二次空开1ZKK，拉开931TV供保护用二次空开2ZKK，拉开932TV出口隔刀932QS，拉开932TV供调速用二次空开1ZKK，拉开932TV供励磁用二次空开2ZKK，合上931TV出口地刀9310ES。

维护人员办理电气第一种工作票许可手续，根据运行过程中的报文，为了排除机组定子、励磁变压器、931TV内部故障问题，维护班组使用2500V摇表对机组定子、励磁变压器、931TV分别进行了绝缘遥测，遥测结果为3号机组定子遥测绝缘，绝缘值1GΩ，符合行标运行要求，3号机组励磁变遥测绝缘，绝缘值12GΩ，符合行标运行要求，3号机组测量、保护931TV遥测绝缘，绝缘值12GΩ，符合行标运行要求。维护人员戴好绝缘手套，穿好绝缘靴，取下931TV三相熔断器，对三相熔断器进行导通检查，确认931TV的B相熔断器出现熔断迹象，对931TV的B相熔断器更换同型号熔断器，维护人员办理电气一种工作票终结手续。

运行人员向调度申请对3号机组进行零起升压操作，调度同意以后由运行人员对3号机组进行零起升压，建压以后机组出口三相电压平衡。运行人员申请将3号机组由冷备用转热备用，调度同意以后由运行人员执行操作，机组顺利归调。

（四）针对机组出口PT断线采取的防范措施

1、运行人员在日常巡视检查过程中要注重电压互感器运行声音是否异常，是否存在异味，使用红外成像仪对电压互感器进行测温，判断电压互感器是否存在发热迹象。

2、运行人员在操作过程中要严格按照操作规程执行，避免电压互感器二次侧反充电情况发生。

3、运行人员定期熄灯对电压互感器进行检查是否存在放电现象。

4、维护人员定期对电压互感器开展必要的试验，例如温升试验、一次端冲击耐压试验、外壳防护等级检验、短路承受能力试验、励磁特性测量、绝缘电阻测量、局部放电测量、绕组直阻测量等，并对试验结果进行分析比较，随时掌握电压互感器运行工况。

结语：

科学技术的不断发展带来了电厂设备自动化程度的日新月异，我们要充分利用先进的自动化设备对设备运行过程进行全面把控，让设备维持在一个最优的运行工况，电压互感器虽然只是电厂所有设备中很小的一个组成部分，但是它的运行正常是否牵连着一系列的系统，水轮发电机监控系统、调速器系统、励磁系统、继电保护装置、故障录波装置、电能量采集装置、AGC、AVC等都与电压采集有着紧密联系，因此通过此次机组出口PT断线的处置过程分析，希望有助于我们以后遇到类似故障处理作为参考，更希望电厂设备都能长期运行在最稳、最优工况。

参考文献：

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