发电机机端PT一次保险熔断的分析.pdf

电力设备自动化应用发电机机端PT一次保险熔断的分析兰金良（晋能控股山西电力股份有限公司河津发电分公司，山西河津0 4330 0)摘要：针对某电厂发电机机端PT一次保险连续发生熔断现象，本文分析了原因并逐一制定了相应的防范措施，防止PT保险频繁熔断，确保机组稳定运行，在同样故障再次发生时，能够快速、准确地判断并处理，保证发电机系统安全稳定的运行。关键词：一次保险熔断，电压互感器，机组安全稳定中图分类号：TU712(Hejin Electric Power Generation Company of Jinneng Holdings Shanxi Electric Power Co.,Ltd.,Hejin,Shanxi 043300,China)Abstract:Power generation in a power plant pattern in the PT insurance for fusing occur at a time,analyzed the reasons andone by one,make the corresponding preventive measures,to prevent frequent fusing of PT insurance,ensure the stableoperation of unit.In the same failure happened again,can rapid,accurate judgment and processing,ensure the generatorsystem safe and stable operation.Key words:primary fuse blown,voltage transformer,safe and stable unit文献标识码：AAnalysis on the Blowout of Primary Fuse in PT of GeneratorLAN Jinliang1概述电厂内发电机大多是经接地变接地的运行方式，但由于各种原因经常出现机端电压互感器一次保险熔断的故障，这不仅影响了DCS、D EH 等热工采集、控制系统的采样显示及调节，而且容易造成发变组保护和励磁调节器的误动作，严重影响发电厂的安全可靠运行。1.1电压互感器的作用电压互感器的作用是将一次回路中的高电压变为保护回路或调节回路所用的低电压(机端PT变比为(2 0 0 0 0/V3)/(100/V3)/(100/3),在DCS、发电机控制盘监视机组的运行工况；并且为保护提供所需的电压量，保证发变组保护正确、可靠动作。1.2高压熔断器的作用电压互感器一次高压保险的作用为：(1)当机组或电网出现故障电压升高时，保险快速熔断，防止电压互感器故障；(2)当电压互感器或者其引出线出现短路或接地等故障时，保险快速熔断，防止因互感器本身的故障而引起机组或电网出现电压波动1-2 1.3熔断器熔断原理图1为熔断器结构。熔断的原理有以下两种。(1)当发电机一次有接地引起非故障相电压升高或电作者简介：兰金良，男，19 8 6 年生，从事继电保护工作。压互感器二次出现故障时，熔丝在大电流的作用下发热，并在焊有锡球的地方熔断，熔断后熔丝间距拉弧,瓷管内的石英砂起到灭弧作用。(2)由于现场环境或保险运行时间过长，在自身重力或热积累的作用下，熔丝渐渐老化，保险可能在非故障情况下出现熔断现象，由于这种熔断现象时间较长，熔丝阻值逐渐变大，导致该相电压逐渐降低。瓷管石英砂图1熔断器结构图2事件过程及数据2.1事件经过某电厂机组正常运行期间突发：AVRPT断线、AVR工况异常、AVR保护动作、发变组保护A柜PT断线故障、故障录波器异常等报警信号。发变组保护柜B柜发：定子接地报报警。发电机电压UV相2 3.2 kV、VW 相逐渐降至13.2kV、U W 相2 2.1kV，功率因数由1.0 逐渐变为1.6,发电机绝缘检查表指示为5V。故障发生时实测的发电机机端PT二次电压如表1所示。2023/16期/12 9熔丝锡球自动化应用电力设备表1PT二次实测值相别A时间06:0006:0506:1006:152.2相关录波及数据熔断器熔断后，对现场电气参数、故障录波器以及以往的电气试验数据总结如下。(1)调取故障录波器故障报告，5:30 6:30 无系统突变量启动报告；调取DCS上机端电压历史曲线，在5:30 一6:30之间并未出现电压波动。(2)保护人员测试了现场A、B、C 三相PT二次负载电流,测试结果如表2 所示。表2 PT二次负载电流测试结果相别A二次电流0.05 A(3)电压互感器绝缘电阻及一次直流电阻试验数据如表3所示(每相均为3个绕组）。表3电压互感器电气试验数据相别直流电阻k2A11.6039AA2A3B1BB2B3C1CC2C33原因分析3.1电压互感器高压侧一次保险熔断的原因(1)由于保险座为铜制材质，在长时间空气接触中出现表面氧化或因底座大小不合适使保险松动，导致保险温度上升；(2)由于保险熔丝极细,且因保险运行环境振动较大,造成熔丝断裂；(3)由于一次保险自身质量问题，导致熔丝在正常运行中断裂；（4)由于系统铁磁谐振引起机端过电压,导致一次保险熔断；(5)由于电压互感器自身问题,如二次饱和电流增大导致一次保险熔断；(6)发电机发生定子接地故障，非故障相电压升高，导致一次保险熔断；(7)发电机经接地变压器接地后,中性点电压发生位移，机端相电压升高，导致一次保险熔断；（8)电压互感器运行时间长,本身性能降低；(9)电压互感器小车二次触头采用动静触头接触，运行时间久后动静出头出现氧化，阻值增大，发热严重；(10)电晕腐蚀造成熔断器缓慢熔断。3.2要因确定及制定相应对策逐条分析上述可能出现的原因并制定以下9 条对策。(1)针对电压互感器一次保险底座卡槽出现氧化层，BC57.6857.6157.6157.5957.6457.5257.6157.69B0.04 A绝缘电阻GQ1.26381001.83461.56511.24701.82991.96701.26111.8187导致接触不好而引起一次保险局部温升（大部分PT保险熔断刚拆下后存在一定温升），需在PT小车位于检修位54.4150.0544.3239.58C0.03A104103时对保险底座进行打磨处理并涂抹导电膏，然后检查保险底座弹力，确保熔断器与底座有可靠、足够大的接触面。(2)由于熔断器内熔丝特别细，当设备振动大时会振断熔丝，所以PT小车各部件的螺栓必须紧固，固定用门把手在PT小车送至运行位置后必须锁好并卡扣紧固，一次保险安装完成后需用手轻轻转动保险，确认保险安装紧固无松动。(3)高压熔断器质量不可靠：某电厂4台机组发电机PT均使用温州曙光RN4(0.5A)熔断器，连续同一PT保险出现熔断现象,其他机组近2 年未发生保险熔断现象。询问同机组电厂发电机PT一次保险均使用其他厂家生产的熔断器且均未发生一次保险熔断异常事件，建议在购买PT保险时可考虑其他厂家试运。通过解体电压互感器得出，熔断器工艺粗糙,瑕疵比较明显。熔断器外壳为玻璃丝环氧材质，皮薄质轻，机械强度不高，可导致熔断器内熔件另外受力。发电机电压互感器安装处的平台位于汽机侧，转动设备较多，熔断器长期处于振动平台上，由于熔断器玻璃丝环氧外壳较薄，抗振动能力差，导致熔件长期振动并与石英砂摩擦而裂化。解体熔断器发现，熔断器头部分固定保险丝的焊锡丝伸长熔断器金属外壳，相当于切除部分熔丝短路，断路器两端测量阻值偏小。熔件两侧压接导电金属丝，两侧导电金属丝再通过弹簧状结构与熔断器两金属帽相连。熔体内腔填充石英砂，砂有杂质不纯。拆开熔断器时发现熔件部分已熔断，分析是因抽出PT时产生电弧电流冲击而导致。用数字万用表测量同种高压熔断器备品的直流电阻，正常时在常温下的直流电阻是10 0 Q左右。用同一批熔断器备品换上，运行半年左右又发生同样故障。该厂两台百万机组均有相同情况发生，由此证实该批高压熔断器存在质量问题。(4)对于铁磁谐振引起的过电压及PT饱和后引起的过电流，故障发生的前后发电机机端电压和电流A、B、C三相均未发生任何波动，且电压互感器的电感远远大于接地变压器的电感,因此，可排除铁磁谐振引起的过电压。(5)若发电机在发生接地故障时，由于发电机中性点是经接地变接地的，非故障相电压会升高，导致非故障相一次保险熔断。但检查发变组保护动作情况如下：发变组A柜定子接地保护采用低频2 0 Hz注人式原理，2 0 Hz电流、电压均取自中性点接地变，当发电机定子发生单相接地故障时，发变组A柜内注人式接地保护会采集并计算相应的接地电阻值而动作出口，但实际发变组A柜内注人式定子接地保护并未动作，仅发出TV断线报警；发变组B柜3UO定子接地保护零序电压取自发电机机端开口三角电压，发变组B柜3UO定子接地保护未动作，报3W130|自动化应用电力设备自动化应用定子接地保护告警（因为三次谐波为自产，当一相PT一现故障，所以熔断器的质量问题可能导致上述故障的发次熔断器熔断，机端三相电压采样不平衡，导致机端的3生。次谐波大于中性点侧，引起3W定子接地保护告警），可知5结语发电机定子一次回路实际并未发生接地故障。(6)对于PT一次回路、二次回路绝缘低或存在短路现象导致的熔断器熔断，熔断器熔断时一次回路、二次回路并未发生任何故障。(7)通过对电压互感器耐压试验和励磁特性试验，验证了电压互感器本身的合格性。(8)电压互感器小车二次触头采用动静触头接触不可靠,对其进行了改造,采用航空插头连接二次回路，降低氧化增大阻值的原因。(9)为避免电晕腐蚀造成熔断器缓慢熔断,将发电机电压互感器舱室顶部空间放大，并加装绝缘挡板，避免运行中长时间放电导致熔断器缓慢熔断。4总结导致此次PT一次高压保险熔断的原因是：(1)现场环境,因现场存在振动,且因保险底座及卡槽接触面存在氧化现象，使保险出现局部过热，使熔丝在正常运行中因自身重力及过热现象的存在而出现老化，因熔断电流不大，熔丝阻值慢慢变大，造成该相电压逐渐下降。这点可从故障发生时，该相二次电压值逐渐下降得到验证；(2)熔断器质量问题，因发电机机端电压一次回路、二次回路均未发由此次分析可知，为防止再次发生类似事件，应将机端PT的动静触头及熔断器底座的检查列入相应的检修文件包内。运行部门在更换一次保险或停电检修时，应尽量直取直装，防止来回晃动造成保险底座卡槽松动造成保险局部过热；安装一次保险时应先检查底座接触面是否有氧化现象，必要时可在保险接触面涂抹导电硅脂；当有一相保险熔断后建议更换其余两相，除非能确认该相保险不是因一次或二次系统出现故障引起的熔断，因当一次故障引起保险熔断时，其余两相虽未熔断但也承受了相应冲击。继电保护应制定相应的应急预案，当类似事件发生后，应第一时间检查确认哪一相保险熔断，熔断后应推断可能造成的影响，并应再次确认保护定值及动作逻辑，确认保险熔断后不会造成保护误动作。参考文献1郭鹏.关于电气设备保护及检修要点探究J.工程技术,2 0 16(4):192-193.2GB/T_14285-2006继电保护及安全自动装置技术规程S.北京：中国电力联合会，2 0 0 6.（责任编辑：李顺）(上接第12 8 页）准确的问题。1杨丹,刘海峰.受端电力系统电压质量及稳定性研究J.湖南电力,2 0 12,32(2):2 0-2 3.2王优优,朱维钧,梁文武,等.湖南电网安全稳定控制系统现状分析J.湖南电力,2 0 2 0,40(5)：7 4-7 7.3申玉梅，曹云轩,吴思成，等.基于配变档位优化的多级调压策略研究J.电气应用,2 0 15,34(2 1):57-6 1.4叶保璇,张娟,刘恒，等.基于电压相似性聚类的台区相序识别方法J.机电工程技术，2 0 2 2,51(8)：6 1-6 3+19 8.5鲁文军，傅明,张嘉辉，等.低压配变台区负荷及无功智能平衡实现方法J.电力系统及其自动化学报，2 0 19,31(5)：12 4-131.6黄一腾.便携式10 kV配变档位带电校验装置J.科技创新与应用,2 0 2 0(16):7 6-7 7.7李俊卿,李志远,杨宝明.三相变压器不对称运行的分析J.华北电力大学学报,2 0 0 1(4):15-18.8张自强，姚长征,延亮.配网公变台区运行效率效益监测工具研究与实现J.电工技术,2 0 19(2)：6 6-6 8.参考文献9戈宝军，梁艳萍，陶大军.电机学M.北京：高等教育出版社，2020.10程小华.对称分量法的两个定理J.防爆电机,2 0 12,47(4)：1-2.11侯彦方.配电变压器采用Dynl1联结组的优势分析J.电气应用,2 0 0 8(6):50-52.12李光琦.电力系统暂态分析M.北京：中国电力出版社，2007.13王雪，王增平.变压器绕组参数在线计算方法J.电力自动化设备,2 0 12,32(7):7 1-7 5.14李德臣,廖红梅，王雨扬，等.电力变压器主变绕组联结方式的分析及仿真J.工矿自动化，2 0 0 7(5)：2 8-2 9.15姜欣洁，咸日常,王在明，等.基于基波正、负序分量的配电变压器绕组参数辨识J.现代电子技术,2 0 2 1,44(18)：6 9-7 2.（责任编辑：李慧）2023|16期/131