主變低壓側(cè)電壓互感器故障危害分析

梁學(xué)輝

(青海黃河水電公司格爾木太陽能發(fā)電分公司，西寧 810016)

1 案例介紹

李家峽電廠在4號機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控打出“4號機(jī)微機(jī)保護(hù)主變過激磁動作，3340DLA相、B相、C相跳閘，3342DLA相、B相、C相跳閘，614DL跳閘”信號，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)3340DL、3341DL、614DL三相跳閘，4T主變低壓側(cè)電壓互感器TV4 A相發(fā)熱、二次側(cè)保險(xiǎn)熔斷。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)TV4 A相高壓側(cè)直阻由1631Ω降低到1169Ω，下降了28.3%;二次側(cè)A相熔斷器熔斷。

2 保護(hù)檢查經(jīng)過

2.1 保護(hù)裝置檢查

a.微機(jī)型主變過激磁保護(hù) (機(jī)旁UB10屏)，按定值加量檢查，保護(hù)正確動作，信號正確。

b.集成型主變過激磁保護(hù) (機(jī)旁UB14屏)，按定值加量檢查，保護(hù)正確動作，信號正確。由于集成過激磁保護(hù)與微機(jī)過激磁保護(hù)相比，其實(shí)際整定的反時(shí)限曲線不同，故在同一動作量下，集成保護(hù)動作時(shí)間較微機(jī)保護(hù)慢。

2.2 保護(hù)二次回路檢查

對交流電壓所用的二次電纜搖絕緣 (1000V檔)，對地及相間絕緣均為無窮大。

2.3 微機(jī)型TV4斷線保護(hù) (機(jī)旁UB9屏)檢查

經(jīng)加量檢查，動作邏輯正確，信號正確。

3 保護(hù)動作原因分析

李家峽電廠主變過激磁保護(hù)判據(jù)為N=U/f，分為定時(shí)限和反時(shí)限，定時(shí)限延時(shí)9s發(fā)信，反時(shí)限啟動主變保護(hù)出口，跳開相應(yīng)開關(guān)。反時(shí)限保護(hù)按說明書整定曲線整定。其定值主要點(diǎn)的參考值見下表。

主變過激磁保護(hù)定值參考值表

主變過激磁保護(hù)電壓量取至TV4 A、B相電壓;主變低壓側(cè)TV4主要用于保護(hù) (過激磁、發(fā)電機(jī)失磁)、同期 (勵(lì)磁、調(diào)速、同期裝置)，變比為18/0.1=180。主變低壓側(cè)TV4高壓側(cè)直阻降低，相當(dāng)于一次線圈匝數(shù)減小，這時(shí)變比約為129;由于一次側(cè)電壓不變，相應(yīng)的二次電壓就升高，達(dá)到保護(hù)動作值，出口跳閘。由于TV4的A相一次繞組對地絕緣下降，而TV二次回路有一點(diǎn)接地，相應(yīng)的TV一、二次之間的絕緣水平相應(yīng)下降，因耦合、感應(yīng)等作用，二次回路產(chǎn)生過壓及過流現(xiàn)象，導(dǎo)致二次保險(xiǎn)熔斷。TV4二次側(cè)熔斷器電流為6A，一次側(cè)熔斷器電流為0.5A;從二次側(cè)A相熔斷器熔斷情況判斷，熔斷電流不大。

故障前Ua=Ub≈57.73V，Uab=100V;故障后由于A相變比變?yōu)?29，故Ua≈80.56V，而Ub不變，相位不變，因此Uab≈120.3V;而電源頻率f沒變，過激磁保護(hù)判據(jù)N=U/f≈1.2，主變定、反時(shí)限過激磁保護(hù)均啟動。但反時(shí)限延時(shí)較短，約5.2s，因此反時(shí)限過激磁保護(hù)動作出口跳閘。另外根據(jù)TV4二次側(cè)熔斷器熔斷情況，判斷熔斷電流僅比額定電流大一點(diǎn)，估計(jì)在7A左右，故可以計(jì)算出一次側(cè)電流為約0.054A左右，故一次側(cè)熔斷器未熔斷。TV4電壓互感器斷線保護(hù)判據(jù)為三相電壓和大于7V啟動，延時(shí)9s發(fā)信;同時(shí)二次熔斷器熔斷時(shí)間可能與保護(hù)動作同時(shí)發(fā)生;故保護(hù)未動作出口。

4 主變低壓側(cè)電壓互感器故障危害

由上述分析可見，TV4高壓側(cè)匝間短路，可能造成過激磁保護(hù)誤動;在機(jī)組同期并網(wǎng)過程中，如出現(xiàn)此類故障，由于過激磁保護(hù)定值最小為N=1.1;相應(yīng)一次電壓為19.8kV，由于此時(shí)機(jī)組是空載狀態(tài)，達(dá)不到機(jī)組勵(lì)磁裝置過勵(lì)保護(hù)定值，這時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓將會比實(shí)際系統(tǒng)電壓高1.8kV左右并網(wǎng)，對系統(tǒng)和機(jī)組將造成很大的沖擊或使發(fā)電機(jī)線棒絕緣受損，對設(shè)備造成一定危害。TV4二次側(cè)匝間短路，由于是變比增大，不會引起過激磁保護(hù)誤動，但由于此時(shí)測量的機(jī)端電壓比實(shí)際值低，故在同期時(shí)機(jī)組勵(lì)磁裝置將調(diào)低機(jī)端電壓，這樣并網(wǎng)同樣也會引起很大的沖擊或使發(fā)電機(jī)線棒絕緣受損。

5 改進(jìn)方案及防范措施

a.將電壓互感器斷線保護(hù)動作時(shí)限縮短，但不用于閉鎖保護(hù)出口，以開關(guān)量的方式送入機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，如電壓互感器斷線，則閉鎖同期裝置。

b.李家峽電廠電壓互感器多次故障，從此次二次側(cè)熔斷器熔斷情況分析，TV4正常運(yùn)行時(shí)二次側(cè)電流較大，TV4 A相電壓上升了39.5%，由于二次側(cè)負(fù)載沒變，則相應(yīng)故障時(shí)二次電流增大39.5%，按故障時(shí)二次電流為7A計(jì)算，則TV4正常運(yùn)行時(shí)二次側(cè)電流約為5A，接近熔斷電流值。因此，應(yīng)考慮增大TV4二次側(cè)阻抗的技術(shù)措施，以降低二次側(cè)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流，從而降低電壓互感器的發(fā)熱量，防止電壓互感器被損壞事故的發(fā)生。

c.建議對全廠發(fā)變電機(jī)組所用電壓互感器進(jìn)行一次二次負(fù)荷實(shí)際工作電流測量，以便進(jìn)一步分析故障原因，有針對性地采取相關(guān)措施，防止類似事故發(fā)生。