滄東電廠380 V電源進(jìn)線PT原因分析及處理方案研究

何震宇

（神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113）

滄東電廠380 V電源進(jìn)線PT原因分析及處理方案研究

何震宇

（神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113）

文章就滄東發(fā)電廠380V電源進(jìn)線PT發(fā)生故障進(jìn)行了深入的分析，提出了改進(jìn)意見并付諸實(shí)踐。提醒廠用電設(shè)計(jì)中關(guān)注PT等設(shè)備選型，從而保證廠用電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

PT故障；試驗(yàn)；分析

1 概述

河北國(guó)華滄東發(fā)電廠一二期工程由華北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，主廠房及附屬車間380 V低壓成套開關(guān)柜采用MNS型低壓開關(guān)柜，380 V系統(tǒng)整體采用不接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，380 V母線PT采用雙次級(jí)三繞組。在4臺(tái)機(jī)組試運(yùn)過程中，曾多次發(fā)生380 V母線PT燒損事件，消諧裝置和小電流接地報(bào)警裝置發(fā)PT斷線報(bào)警和接地報(bào)警。其中，2009年2月15日3號(hào)機(jī)組試運(yùn)中再次發(fā)生32汽機(jī)PC段母線PT和32汽機(jī)MCC段母線PT燒損事件，電氣專業(yè)組針對(duì)此次事件，結(jié)合歷次同類問題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析論證，提出了具體解決辦法，進(jìn)行了部分實(shí)踐，目前觀察效果良好。

2 事件經(jīng)過

（1）2009年2月15日系統(tǒng)狀態(tài)：#3機(jī)組汽機(jī)PC01、02段運(yùn)行，汽機(jī)MCC01、02段運(yùn)行。21∶24投入快冷裝置（查絕緣記錄合格）；23∶01投入快冷裝置。

（2）2009年2月15日23∶29，運(yùn)行監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)32汽機(jī)PC段母線電壓波動(dòng)，有32汽機(jī)PC段母線PT斷線報(bào)警。

（3）23∶33，巡檢就地發(fā)現(xiàn)32汽機(jī)MCC段母線消諧裝置接地報(bào)警燈亮，裝置上顯示“線路LLLL母線01”，母線PT上Uac電壓顯示590 V；32汽機(jī)PC段母線消諧裝置接地報(bào)警燈亮，裝置上顯示“線路0008母線01”，母線PT上Ubc電壓顯示590 V。

（4）23∶50就地發(fā)現(xiàn)32汽機(jī)PC段母線消諧裝置接地報(bào)警燈滅，母線PT上Ubc電壓顯示380 V，同時(shí)DCS上“PT斷線”報(bào)警短暫消失后又發(fā)“PT斷線”報(bào)警，電壓顯示400 V。

（5）23∶51就地發(fā)現(xiàn)32汽機(jī)PC段母線PT開關(guān)間隔內(nèi)開始輕微冒煙，PT有焦糊味。

（6）23∶54 DCS上斷開32汽機(jī)PC工作電源進(jìn)線開關(guān)、32汽機(jī)變高壓側(cè)開關(guān)，停32汽機(jī)PC段、MCC段母線PT停電；就地發(fā)現(xiàn)32汽機(jī)MCC段母線PT開關(guān)內(nèi)輕微冒煙，PT焦糊味較大。斷開32汽機(jī)MCC工作電源進(jìn)線開關(guān)。

注：2月13日，快冷首次投入，接地，經(jīng)查為快冷裝置內(nèi)部電熱管接地，已處理。

3 故障現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

3.1 裝置報(bào)警檢查結(jié)果

（1）32汽機(jī)PC小電流接地報(bào)警裝置顯示：23∶55線路0008（32MCC電源間隔接地故障），持續(xù)時(shí)間為零。

（2）32汽機(jī)MCC盤柜的小電流接地報(bào)警裝置顯示：23∶42線路LLLL（母線接地故障報(bào)警），持續(xù)時(shí)間是3 min51 s。

3.2 32汽機(jī)PC段母線PT檢查結(jié)果

外絕緣存在過熱變色；用萬用表測(cè)三相保險(xiǎn)全部熔斷；檢查PT各相一次側(cè)繞組直流電阻值在0.3～0.5Ω間，二次繞組直流電阻在1.2～1.3Ω間。

3.3 32汽機(jī)MCC段母線PT檢查結(jié)果

外絕緣存在過熱變色；用萬用表檢查測(cè)量，B、C保險(xiǎn)熔斷，A相保險(xiǎn)完好；檢查PT各相一次側(cè)繞組直流電阻值在0.3～0.4Ω間，二次繞組直流電阻在1.2～1.3Ω間。

停電后，對(duì)32汽機(jī)PC及32汽機(jī)MCC段及負(fù)荷，進(jìn)行全面檢查，未發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。

4 試驗(yàn)記錄

4.1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)相關(guān)型號(hào)的PT進(jìn)行試驗(yàn)

4.1.1 單項(xiàng)電壓互感器勵(lì)磁特性

見表1，特性曲線見圖1。

表1 單項(xiàng)電壓互感器勵(lì)磁特性

4.1.2 三相五柱電壓互感器勵(lì)磁特性

見表2，特性曲線見圖2。

圖1 單相電壓互感器

表2 三相五柱電壓互感器勵(lì)磁特性

圖2 三相五柱式電壓互感器

從圖1和圖2的曲線圖比較可看出：分體式三相五柱PT當(dāng)電壓達(dá)到720 V時(shí)勵(lì)磁電流非常小且遠(yuǎn)未開始飽和。而單相PT當(dāng)電壓達(dá)到720 V時(shí)勵(lì)磁曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)。

4.2 兩種PT在回路中的接線方式及分析

圖3 單相電壓互感器接線圖

圖4 三相五柱式電壓互感器接線圖

（1）由圖3和圖4可看出單相三繞組電壓互感器的二次繞組接線方式是Yn/Yo/開口三角形，只要一次側(cè)其中一相短路則另外兩相一次工作電壓就會(huì)增加倍，二次電壓也同樣增加倍，開口三角繞組就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電壓帶動(dòng)負(fù)載工作，負(fù)載工作勵(lì)磁電流就會(huì)產(chǎn)生，使已處于短路的那相一次繞組產(chǎn)生短路電流。三相PT二次回路處于帶載下運(yùn)行時(shí)，三相PT就需要在2倍以上工作電壓下運(yùn)行，但負(fù)載只能承受倍電壓以下運(yùn)行，當(dāng)電壓Uac及Ubc=590 V時(shí)二次負(fù)荷已經(jīng)飽和工作，其相應(yīng)產(chǎn)生的實(shí)際負(fù)荷已大大增加，直接影響到一次繞組側(cè)，當(dāng)兩個(gè)二次回路同時(shí)反勵(lì)磁到一次側(cè)，至使一次側(cè)繞組負(fù)荷電流就會(huì)急劇增加，導(dǎo)致PT保險(xiǎn)絲熔斷，線圈燒毀。

（2）三相五柱式電壓互感器，其一次線圈及主二次線圈均接成星形，附加二次線圈接成開口三角形。在正常運(yùn)行情況下，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱，三相電壓之和為零，開口三角兩端電壓接近于零，電壓繼電器不動(dòng)作（三相五柱式電壓互感器在制造時(shí)，其輔助二次繞組的變比按100/3的電壓設(shè)計(jì)，而不是按100/線電壓設(shè)計(jì)）。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，開口三角兩端出現(xiàn)零序電壓，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)[1]。開口三角形每相繞組的額定電壓為100/3 V，單相接地時(shí)，開口三角兩端出現(xiàn)的3倍相電壓為100 V。當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，開口處的零序電壓小于100 V，但電壓繼電器的整定值只需躲過正常運(yùn)行時(shí)的三相不平衡電壓和電壓互感器誤差等引起的零序電壓，一般為15 V，所以發(fā)生單相接地時(shí)，通常都能使繼電器動(dòng)作。在不接地系統(tǒng)中運(yùn)行，能非常好地保護(hù)系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 結(jié)果分析

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和對(duì)兩種互感器在不接地系統(tǒng)中的接線方式分析比較，發(fā)現(xiàn)采用三相五柱式電壓互感器在滄東不接地系統(tǒng)中要優(yōu)于分體式單項(xiàng)電壓互感器。而且滄東電廠380 V系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，即系統(tǒng)允許2 h單相接地。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是單相接地時(shí)，電源及負(fù)荷不跳閘。發(fā)接地故障報(bào)警后，經(jīng)手動(dòng)切除或者排除故障后運(yùn)行人員將PT恢復(fù)正常運(yùn)行，可靠性較高。缺點(diǎn)是單相接地故障中，造成系統(tǒng)單相對(duì)地電壓升高倍，對(duì)設(shè)備，特別是PT的絕緣是一個(gè)考驗(yàn)。而該系統(tǒng)電壓互感器由3個(gè)單相電壓互感器組成，較三相五柱式電壓互感器易激發(fā)諧振，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過電壓，相電壓低頻擺動(dòng)，勵(lì)磁感抗成倍下降，同時(shí)，感抗下降會(huì)使鐵芯勵(lì)磁回路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流急劇加大，電流大大超過額定值，導(dǎo)致鐵芯劇烈振動(dòng)[2]。32汽機(jī)MCC和32汽機(jī)PC電壓互感器是在這樣大的電流下運(yùn)行，使本身的溫度也迅速升高，當(dāng)熱量積累到一定程度，干式電壓互感器中的絕緣介質(zhì)會(huì)受熱氣化，體積急速膨脹，最終造成鐵芯及線圈燒損。所以在本系統(tǒng)中要采取三相五柱式電壓互感器代替三相單體電壓互感器將更為可靠和可行。

5 采取措施及建議

（1）要求按產(chǎn)品銘牌上的使用范圍使用，并將系統(tǒng)中低壓柜進(jìn)線單相PT進(jìn)行更換，更換為三相五柱式電壓互感器。

（2）將一次PT保險(xiǎn)絲改為5 A，對(duì)所有低壓段開關(guān)及負(fù)荷，進(jìn)行絕緣檢查后投入運(yùn)行。

（3）運(yùn)行中設(shè)備責(zé)任人對(duì)所有380 V母線電壓及PT溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。加強(qiáng)系統(tǒng)中各設(shè)備接線的絕緣及連接可靠性檢查，防止絕緣破損導(dǎo)致接地故障發(fā)生。

（4）運(yùn)行中再發(fā)生單相接地故障，首先將PT退出運(yùn)行，再立即檢查并排除接地點(diǎn)。

（5）各廠可根據(jù)自身?xiàng)l件在接地系統(tǒng)中使用三相PT一次公共端接地的運(yùn)行方式。在不接地系統(tǒng)中使用三相PT一次公共端不要接地要接零線的運(yùn)行方式。

6 采取措施后的實(shí)際運(yùn)行效果

將已燒損的母線PT進(jìn)行更換，由單項(xiàng)式電壓互感器更換為三相五柱式電壓互感器，在運(yùn)行中對(duì)其進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)中再次發(fā)生單相接地故障的時(shí)候，運(yùn)行人員立即對(duì)380 V母線電壓和PT溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，經(jīng)跟蹤發(fā)現(xiàn)沒有過強(qiáng)的過電壓和溫升現(xiàn)象，退出PT后對(duì)其進(jìn)行檢查和絕緣測(cè)量未發(fā)現(xiàn)異常。待將系統(tǒng)中的接地點(diǎn)處理后將PT投入運(yùn)行，一切正常。繼續(xù)監(jiān)測(cè)運(yùn)行未發(fā)生異常，更換效果明顯。一直穩(wěn)定運(yùn)行至今未發(fā)生因系統(tǒng)故障，而引起PT燒損導(dǎo)致系統(tǒng)失電的情況。

7 結(jié)論

（1）系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，缺相合閘與分閘的速度越快產(chǎn)生的勵(lì)磁電流越大，次數(shù)頻密線圈也容易燒毀，初步計(jì)算該合開閘過程產(chǎn)生的電流應(yīng)為合閘后電流的5～10倍，在這過程中三相不接地系統(tǒng)的線路電容電壓與供電變壓器的二次電壓相互作用形成復(fù)合電壓就很容易擊發(fā)線路諧振，如持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，三相PT等同短路工作很快就燒毀。

（2）從滄東電廠地理位置和不接零設(shè)計(jì)方式的特殊性考慮，三相五柱這種設(shè)計(jì)是其高壓側(cè)Y0接線，低壓側(cè)是Y0（三柱）+開口三角（兩柱），低壓側(cè)是Y0（三柱）用于線電壓和相電壓的測(cè)量，使用于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。不接地系統(tǒng)只能測(cè)線電壓。無專用計(jì)量PT時(shí)，供計(jì)量表計(jì)電壓量，更適合現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行條件。

（3）在滄東不接地系統(tǒng)中，運(yùn)用三相五柱式電壓互感器要優(yōu)于單相電壓互感器，其他各廠可根據(jù)自身的條件和設(shè)計(jì)進(jìn)行借鑒執(zhí)行。

[1]徐雁，韓世忠，彭麗，朱明均.電阻式電壓互感器的研究[J].高電壓技術(shù).2005年12期.

[2]三相五柱型電壓互感器的鐵心設(shè)計(jì).《山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)》1956年 01期.

Into line PT Cause Analysis and Treatment Scheme Research

He Zhenyu

This paper analyzed Cangdong Power Station 380 V power line failure in depth，and proposed improvements and put into practice.Remind the design ofauxiliarypower the PTand other equipments selection，ensure the auxiliarypower systemsafe and stable operation.

PTfault；testing ；analysis

TK268

A

1000-8136(2011)05-0009-03