發(fā)電機(jī)機(jī)端TV一次熔斷器漸熔分析及不停機(jī)處理

胡文波， 李　博， 孟慶黨， 王　昱

(華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司， 安徽　巢湖　238015)

1　設(shè)備概況

圖1　電氣主接線圖

某電廠2號機(jī)組額定容量600MW，采用發(fā)-變組單元接線，發(fā)電機(jī)出口電壓20kV，中性點(diǎn)采用經(jīng)單相變壓器高阻接地方式，電氣主接線如圖1所示。發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)三組TV，分別為TV1、TV2、TV3，其中TV1為匝間保護(hù)專用TV。三組TV均為沈陽索普互感器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JDZX4-20，額定變比為(20/)/(0.1/)/(0.1/)/(0.1/3)kV，TV的一次熔斷器額定直流電阻為120Ω，額定電流為0.5A，最小熔化電流為0.625A。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器為南京南瑞電控有限公司生產(chǎn)的SAVR2000微機(jī)型調(diào)節(jié)器。發(fā)變組保護(hù)為南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-985A型微機(jī)保護(hù)，采用雙重化配置。

2　事情經(jīng)過

2014年11月5日，DCS畫面報(bào)“#2發(fā)變組保護(hù)TV斷線”、“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套故障”、“#2機(jī)組故障錄波器錄波啟動(dòng)”，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從20.299kV降至18.994kV、發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓從0.221kV升至1.924kV。

檢修人員就地檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護(hù)A柜報(bào)“TV斷線”，發(fā)變組保護(hù)B柜無報(bào)警，機(jī)組故障錄波器因“機(jī)端零序電壓越限”啟動(dòng)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套無報(bào)警，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套報(bào)“調(diào)節(jié)器告警”、“TV斷線”。

進(jìn)一步檢查：測量各柜電壓值，發(fā)變組保護(hù)A柜機(jī)端電壓分別是為58.72V、50.22V、58.68V，自產(chǎn)零序電壓為9.62V，機(jī)端零序電壓為5.56V，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓為0.02V，其中自產(chǎn)零序電壓是機(jī)端三相電壓矢量合成計(jì)算得到，機(jī)端零序電壓取自機(jī)端TV開口三角零序電壓，中性點(diǎn)零序電壓是發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配電變壓器二次側(cè)抽頭電壓。發(fā)變組保護(hù)B柜發(fā)電機(jī)各項(xiàng)電壓參數(shù)顯示正常，可以排除發(fā)電機(jī)定子繞組存在接地故障的可能。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套電壓顯示正常，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套發(fā)電機(jī)三相電壓分別是為58.67V、50.21V、58.72V。查看相關(guān)圖紙，發(fā)電機(jī)機(jī)端TV二次側(cè)負(fù)荷如表1所示。

表1　發(fā)電機(jī)機(jī)端TV二次側(cè)負(fù)荷

發(fā)變組保護(hù)A柜的發(fā)電機(jī)保護(hù)電壓取至TV3二次側(cè)空開QF31，機(jī)端零序電壓取自TV3的開口三角，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套發(fā)電機(jī)電壓取自TV3二次側(cè)空開QF32，而出現(xiàn)異常的發(fā)電機(jī)電壓均取至TV3，故判斷故障點(diǎn)在TV3上。檢查TV端子箱二次接線、空開均無異常。測量TV端子箱中TV3電壓值如表2所示，由測量值可見，TV3 B相電壓值都偏低，并且大致相等，判斷故障點(diǎn)在TV3的一次回路，可能是TV3的本體或一次熔斷器出現(xiàn)故障。用紅外成像儀測量TV3 B相一次熔斷器局部溫度為43.6℃，TV1、TV2、TV3的其他相一次熔斷器局部溫度為35℃左右，判斷為TV3 的B相一次熔斷器故障。

表2　TV端子箱測量TV3電壓值

3　分析及處理

(1)TV是一個(gè)內(nèi)阻極小的電壓源，正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)載阻抗很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，二次側(cè)僅有很小的負(fù)載電流[1]，一次側(cè)電流也很小，故帶電拉開TV小車產(chǎn)生的電弧較小，可以自然熄滅。因此，帶電拉出TV小車，理論上可行。

(2)發(fā)電機(jī)機(jī)端TV3所接負(fù)荷眾多，且多為保護(hù)、勵(lì)磁等重要回路，制定合理的繼熱措施將是不停機(jī)更換TV一次熔斷器的關(guān)鍵，具體措施如下：

1)退出發(fā)變組保護(hù)A柜與TV3電壓有關(guān)保護(hù)的硬壓板，包括發(fā)電機(jī)定子接地零序電壓保護(hù)、定子接地三次諧波電壓、發(fā)電機(jī)相間后備保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)、發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)、發(fā)電機(jī)頻率保護(hù)。

2)對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜不需要采取任何措施。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜配置兩套完全獨(dú)立勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置，分別為調(diào)節(jié)器A、調(diào)節(jié)器B。調(diào)節(jié)器B套TV斷線時(shí)，B套由電壓閉環(huán)切為電流閉環(huán)運(yùn)行，不再以發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為參考?，F(xiàn)在調(diào)節(jié)器A套為工作通道，電壓閉環(huán)方式運(yùn)行。調(diào)節(jié)器B套為備用通道，電流閉環(huán)方式運(yùn)行。對勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套進(jìn)行操作不影響勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套正常運(yùn)行，故不需采取措施。

3)解除機(jī)組協(xié)調(diào)控制，發(fā)電機(jī)有三個(gè)有功變送器分別至DEH、MCS系統(tǒng)，三個(gè)有功變送器的電壓分別取自發(fā)電機(jī)機(jī)端的三個(gè)TV。DEH、MCS有功采用三取中邏輯，TV3電壓出現(xiàn)異常，相應(yīng)變送器傳送的有功也會(huì)出現(xiàn)異常，但并不影響DEH、MCS系統(tǒng)功率采樣，如再次出現(xiàn)一個(gè)功率測點(diǎn)異常時(shí)，DEH、MCS系統(tǒng)獲得的有功信號將會(huì)不準(zhǔn)確，保險(xiǎn)起見，將異常功率測點(diǎn)強(qiáng)制為發(fā)電機(jī)實(shí)際功率。匯報(bào)調(diào)度允許后解除機(jī)組協(xié)調(diào)控制，即將DEH控制方式切手動(dòng)。

4)匯報(bào)調(diào)度，暫時(shí)將有功功率、無功功率凍結(jié)，以免對電網(wǎng)造成不良影響。機(jī)組測控裝置采集發(fā)電機(jī)的電壓、電流，計(jì)算出發(fā)電機(jī)的有功功率、無功功率，通過通訊傳至調(diào)度，供調(diào)度監(jiān)視及潮流計(jì)算用。如發(fā)電機(jī)電壓采樣出現(xiàn)異常，傳送給調(diào)度的發(fā)電機(jī)有功功率、無功功率也將出現(xiàn)異常。

5)發(fā)電機(jī)電度表、高廠變電度表采集到的電量僅作為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析用，且可以通過其他途徑追回，故無需采取措施。

(3)檢查并斷開TV3二次側(cè)五組空開QF31至QF35，防止TV3二次回路向一次側(cè)倒送電。在操作區(qū)域鋪設(shè)絕緣墊，戴上防護(hù)面罩、戴上絕緣手套、穿絕緣靴將TV3小車?yán)?，保證足夠的安全距離，將熔斷器取下，測量熔斷器直阻約為127kΩ，證實(shí)是一次熔斷器故障，更換合格熔斷器，將TV3小車送至工作位。

(4)合上TV3二次側(cè)空開，檢查發(fā)變組保護(hù)A柜電壓恢復(fù)正常，“TV斷線”報(bào)警消失；檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器B套“調(diào)節(jié)器告警”、“TV斷線”報(bào)警消失；DEH、MCS各發(fā)電機(jī)功率測點(diǎn)顯示正確；機(jī)組故障錄波器采樣也恢復(fù)正常。

4　TV一次熔斷器發(fā)生故障原因分析

TV一次熔斷器的作用是當(dāng)電壓互感器回路出現(xiàn)過電流或短路時(shí)，熔件熔斷后自動(dòng)切斷電路，從而保護(hù)電壓互感器不受損壞。TV一次熔斷器發(fā)生的故障實(shí)質(zhì)為熔斷器內(nèi)熔件熔斷。熔斷器的熔斷特性通常用熔絲安秒特性來表示，其安秒特性為t=f(I)，曲線如圖2所示。當(dāng)流過熔斷器的電流小于額定電流時(shí)，熔斷器永遠(yuǎn)不會(huì)熔斷。當(dāng)流過熔斷器的電流超過其額定電流時(shí)，流過的電流越大，熔斷器熔斷所需時(shí)間越短。

圖2　熔斷器的安秒特性曲線

由熔斷器的保護(hù)特性可知，造成TV熔斷的直接條件有：TV回路發(fā)生短路；TV回路長時(shí)間有過電流流過，TV回路瞬時(shí)流過很大的沖擊電流[2]。由TV熔斷的直接條件分析，造成TV一次熔斷器熔斷的原因有以下幾種可能：

(1)熔斷器質(zhì)量差，實(shí)際額定電流低于熔斷器的銘牌上的額定電流，TV回路的熔斷器長時(shí)間處在過流的狀態(tài)下，長時(shí)間積累，造成一次側(cè)熔斷器熔斷。

(2)諧振過電壓引起TV一次熔斷器熔斷。正常運(yùn)行時(shí)，由于三相對稱，TV的勵(lì)磁繞組的阻抗很大，大于系統(tǒng)對地電容，即XL>XC。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)斷路器的突然合閘、發(fā)生故障和故障切除等擾動(dòng)時(shí)，會(huì)引起發(fā)電機(jī)機(jī)端某一相或多相電壓升高，使TV勵(lì)磁繞組的工作點(diǎn)達(dá)到飽和區(qū)域，等值電感L隨之減小，滿足串聯(lián)諧振的條件ωL=1/ωC，出現(xiàn)串聯(lián)諧振現(xiàn)象，使TV一次繞組上產(chǎn)生較大的涌流，造成TV一次熔斷器熔斷。

(3)電氣操作、外部故障等引起的非周期分量造成熔斷器熔斷。外部短路時(shí)，在短路初期，短路電流含有大量的非周期分量，如施加在熔斷器非周期分量電壓為4kV，TV的直阻為2kΩ，熔斷器額直阻為0.12kΩ，流過熔斷器的電流約為1.89A，遠(yuǎn)高于熔斷器的最小熔斷電流0.625A，熔斷器熔化熱能值為I2×t，雖非周期分量存在時(shí)間短，但多次積累將會(huì)造成熔斷器熔斷。

5　結(jié)語

(1)本文根據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓出現(xiàn)異常，找出故障TV，再結(jié)合故障TV的熔斷器溫升確定故障點(diǎn)，通過采取合理的繼熱措施，解決如發(fā)電機(jī)TV一次熔斷器不停機(jī)更換一類問題，使機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

(2)現(xiàn)在市場上生產(chǎn)熔斷器的廠家較多，有劣質(zhì)產(chǎn)品存在，選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的熔斷器。另外，按GB/T 15166.2-2008要求選擇TV一次側(cè)熔斷器。利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，對熔斷器進(jìn)行直阻測量及外觀檢查，及時(shí)更換直阻不合格的熔斷器。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 豆占良，鄒暉,于蒙.發(fā)電廠電壓互感器高壓熔斷器熔斷原因分析[J].華電技術(shù)，2012，34(9):23-26.