某大型水電站PT慢熔現(xiàn)象分析及防范措施

郭 超，祝家平，胡婉倩

(中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司白鶴灘水力發(fā)電廠，四川 寧南 615400)

發(fā)電機(jī)出口電壓互感器(PT)高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí),正常情況下其二次側(cè)電壓應(yīng)該瞬時(shí)降至零電壓(快熔);實(shí)際運(yùn)行中,因保險(xiǎn)管老化、質(zhì)量不良等原因,高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)其二次側(cè)電壓會(huì)出現(xiàn)緩慢下降的現(xiàn)象(慢熔)[1],從而導(dǎo)致誤強(qiáng)勵(lì)、機(jī)端電壓上升、過(guò)激磁保護(hù)動(dòng)作等連鎖反應(yīng)，某水力發(fā)電廠機(jī)組為東方電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SF770-48/15300型立軸半傘式密閉自循環(huán)全空氣冷卻三相凸極發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)額定容量855.6 MVA，發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)四組相同型號(hào)的推拉式PT分別為1PT、2PT、3PT、4PT，其中1PT和3PT供勵(lì)磁裝置采集信號(hào)用，2PT和4PT通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)采集信號(hào)后反饋給勵(lì)磁裝置，3PT和4PT供發(fā)變組保護(hù)裝置用。勵(lì)磁系統(tǒng)采用國(guó)電南瑞科技股份有限公司生產(chǎn)的NES 5100，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器由兩套相同但完全獨(dú)立的數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器組成，布置于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜內(nèi)。兩套調(diào)節(jié)器通道采用熱備用方式，當(dāng)主用調(diào)節(jié)器故障時(shí)，備用調(diào)節(jié)器能自動(dòng)投入調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

當(dāng)檢測(cè)到機(jī)端PT斷線時(shí)，主用通道會(huì)切換至備用通道運(yùn)行，同時(shí)該套轉(zhuǎn)為“FCR”模式運(yùn)行，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)通道“AVR”模式均故障時(shí)緊急切換至當(dāng)前通道的FCR模式運(yùn)行[2]。若PT熔斷器的慢熔情況出現(xiàn)在勵(lì)磁用PT回路中時(shí)，而下降值還未達(dá)到PT斷線判據(jù)條件，勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)測(cè)到，就不會(huì)切至備用通道運(yùn)行，使得機(jī)組有因PT熔斷而產(chǎn)生誤強(qiáng)勵(lì)的可能。2017年7月24日，該電站18F機(jī)組3YH B相熔斷器出現(xiàn)慢熔情況而導(dǎo)致B相電壓相對(duì)A、C相電壓偏低，更換B相熔斷器后，三相電壓值平衡。由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，未出現(xiàn)惡劣事故。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生在勵(lì)磁用PT回路中可能產(chǎn)生的不良影響，現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析，并提出建議。

1 勵(lì)磁系統(tǒng)PT斷線邏輯判定

NES5100勵(lì)磁裝置對(duì)PT斷線判斷采用三種方法：雙PT比較法、負(fù)序比較法和冗余判別法。圖1為PT斷線判據(jù)邏輯圖。

圖1 PT斷線判定邏輯圖

注釋?zhuān)?/p>

邏輯中PT斷線的判斷有四個(gè)條件，這四個(gè)條件任意一個(gè)滿(mǎn)足就報(bào)PT斷線。

邏輯中PT斷線返回判斷有兩個(gè)，任意一個(gè)條件滿(mǎn)足PT斷線就可以返回。

PT1是輸入給調(diào)節(jié)器A套的PT電壓值；PT2是輸入給調(diào)節(jié)器B套的PT電壓值；∣PT2-PT1∣是兩組PT電壓差值的絕對(duì)值；△UF1是兩組PT電壓差值閥值，一般設(shè)為額定定子電壓的10%～50%；Td為PT斷線動(dòng)作時(shí)間，一般為0.06 s；UFN為額定定子電壓；IL為轉(zhuǎn)子電流；IL0N為空載額定轉(zhuǎn)子電流；IFN為額定定子電流；IF為發(fā)電機(jī)定子電流；UF負(fù)為負(fù)序定子電壓；△UF2為負(fù)序定子電壓閥值，一般設(shè)為額定定子電壓的8%～15%；Tf為PT斷線動(dòng)作后返回時(shí)間。

2 靜態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證

使用保護(hù)校驗(yàn)儀對(duì)實(shí)驗(yàn)柜調(diào)節(jié)器的PT采集回路加入額定電壓值，使其采集的機(jī)端電壓達(dá)到100%，電壓給定值也為100%。模擬PT回路A相熔斷器電阻增大，采集電壓緩慢下降的情況，查看調(diào)節(jié)器采集電壓是否下降。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)端電壓緩慢下降，∣PT2-PT1∣電壓差值還未達(dá)到PT電壓差值閥值，PT斷線判據(jù)未動(dòng)作，不會(huì)切至備用通道運(yùn)行，根據(jù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)邏輯，此時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器會(huì)增大勵(lì)磁電流來(lái)增大機(jī)端電壓。如表1。

表1 模擬PT熔斷器出現(xiàn)慢熔情況時(shí)機(jī)端電壓實(shí)際值的變化邏輯表(均采用標(biāo)幺值)

由此可看出若PT熔斷器出現(xiàn)慢熔情況且下降值還未達(dá)到PT斷線判據(jù)條件，會(huì)產(chǎn)生增大勵(lì)磁電流而抬升機(jī)端電壓的情況。

3 PT保險(xiǎn)緩慢熔斷監(jiān)測(cè)技改方案

為了解決勵(lì)磁系統(tǒng)PT一次側(cè)保險(xiǎn)緩慢熔斷導(dǎo)致無(wú)法監(jiān)測(cè)到，引起勵(lì)磁系統(tǒng)誤強(qiáng)勵(lì)問(wèn)題[3]，影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，考慮將勵(lì)磁系統(tǒng)軟件進(jìn)行修改，在程序中新增PT緩慢斷線報(bào)警及通道切換功能：①當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)為自并勵(lì)系統(tǒng)時(shí)，采用的PT慢熔的判據(jù)為：當(dāng)運(yùn)行通道的發(fā)電機(jī)電壓的標(biāo)幺值比發(fā)電機(jī)陽(yáng)極電壓的標(biāo)幺值小3%時(shí)，經(jīng)過(guò)150 ms延時(shí)，報(bào)出PT慢熔報(bào)警，發(fā)出AutoFault故障，將通道切換到另一個(gè)通道的自動(dòng)模式；②當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)為他勵(lì)系統(tǒng)時(shí)，采用的PT慢熔的判據(jù)為：當(dāng)運(yùn)行通道的發(fā)電機(jī)電壓的標(biāo)幺值比備用通道發(fā)電機(jī)電壓的標(biāo)幺值小3%時(shí)，經(jīng)過(guò)150 ms延時(shí)，報(bào)出PT慢熔報(bào)警，發(fā)出AutoFault故障，將通道切換到另一個(gè)通道的自動(dòng)模式。

PT緩慢斷線報(bào)警及通道切換功能程序修改圖：

1)程序修改后分別對(duì)CH1和CH2通道程序進(jìn)行編譯(Compact Flash)生成AC 800 PEC能執(zhí)行的機(jī)器碼(注：在完成每套程序編譯后，注意進(jìn)行FLASH文件備份)，使用PEC-TOOL下的Flash Utility工具下載編譯后的CIT程序至雙套AC 800 PEC中。

2)將雙套調(diào)節(jié)器故障矩陣SystemFaults8中的Event8_08設(shè)置為Autofault，如圖2所示。

圖2 PT緩慢斷線報(bào)警及通道切換功能故障矩陣修改圖

3)在ECT中編輯PT慢熔的事件名，即在CT Setting中將Event ID為21232的name改為“PT Slow Melting”，Category改為“Alarm”。

為配合此修改方案，同時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中增加“勵(lì)磁系統(tǒng)A套PT電壓低和慢熔報(bào)警”、“勵(lì)磁系統(tǒng)B套PT電壓低和慢熔報(bào)警”信號(hào)。最終調(diào)整為：“勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜A套機(jī)端電壓實(shí)際值”減去“勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜B套機(jī)端電壓實(shí)際值”相差≥0.8%且保持7S，“勵(lì)磁系統(tǒng)B套PT電壓低和慢熔報(bào)警”信號(hào)動(dòng)作；當(dāng)機(jī)組為空載或發(fā)電態(tài)時(shí)，“勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜B套機(jī)端電壓實(shí)際值”減去“勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜A套機(jī)端電壓實(shí)際值”相差≥0.8%且保持7S，“勵(lì)磁系統(tǒng)A套PT電壓低和慢熔報(bào)警”信號(hào)動(dòng)作。

程序修改完畢后，通過(guò)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況檢查勵(lì)磁系統(tǒng)PT一次側(cè)保險(xiǎn)緩慢熔斷邏輯及功能，檢查確認(rèn)勵(lì)磁設(shè)備工作正常，選取該電站三臺(tái)機(jī)作為考察對(duì)象，對(duì)該三臺(tái)機(jī)展開(kāi)為期四個(gè)月的跟蹤觀察，通過(guò)趨勢(shì)分析系統(tǒng)將該三臺(tái)機(jī)組在此期間開(kāi)機(jī)過(guò)程中監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)出的勵(lì)磁系統(tǒng)A套PT電壓低和慢熔報(bào)警，以及對(duì)該報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)次數(shù)和A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值差值做簡(jiǎn)要統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表2。

表2 報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)次數(shù)和A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值差值統(tǒng)計(jì)

4 勵(lì)磁系統(tǒng)A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值差值統(tǒng)計(jì)

機(jī)組1、機(jī)組2、機(jī)組3勵(lì)磁系統(tǒng)A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值均見(jiàn)表3。

表3 勵(lì)磁系統(tǒng)A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值差值統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上述統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，新增的PT慢熔報(bào)警邏輯正確，程序修改無(wú)誤，同時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)A套PT電壓低和慢熔報(bào)警都發(fā)生在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，開(kāi)機(jī)過(guò)程中勵(lì)磁系統(tǒng)A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值差值較大，并網(wǎng)后差值較小；PT高壓熔斷器慢熔多發(fā)生在機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行熱積累造成慢熔，建議機(jī)組空載狀態(tài)下不進(jìn)行勵(lì)磁系統(tǒng)A、B套機(jī)端電壓實(shí)際值比對(duì)判斷，防止開(kāi)機(jī)過(guò)程中誤報(bào)警[4]。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文以水電站出現(xiàn)的PT慢熔現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)程序的修改以及監(jiān)控系統(tǒng)的改良，解決發(fā)電機(jī)機(jī)端PT出現(xiàn)慢熔現(xiàn)象不會(huì)報(bào)警的問(wèn)題[5]，避免了因PT慢熔導(dǎo)致PT斷線的情況，就電廠的實(shí)際運(yùn)行情況而言，此項(xiàng)方案不僅減輕了電廠運(yùn)行人員的巡檢壓力，同時(shí)也可以作為運(yùn)行分析人員的輔助參考，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的分析，可以總結(jié)PT慢熔的規(guī)律，為電力從業(yè)者在完善PT慢熔等問(wèn)題的處理上提供較大的幫助，也為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。