摘 要：近年来随着发电机出口PT绝缘老化而引起的事故逐渐增加，直接威胁到机组的稳定性，给发电企业机组的安全、经济运行造成很大影响。局限于当时PT生产厂家制造标准较低、工艺及材料相对落后，确实存在较大安全隐患。发电机出口PT一旦发生故障，易造成保护动作，本文针对一起PT故障引起的机组跳闸与事故范围扩大进行详细分析，以供其他单位参考借鉴。

关键词：发电机出口PT 保护动作 故范围扩大

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）04-0-02

引言

PT又名电压互感器，它的基本结构和变压器很相似，具有变换电压的特性，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。在发变组系统中电压互感器一般有多组二次绕组，主要是用来给测量仪表、继电保护装置、励磁系统供电，用来测量系统的电压、功率和电能，或者用来在系统发生故障时保护系统中的贵重设备、发电机和变压器等，它是继电保护必不可少的重要组成部分，是电力系统安全稳定运行的重要保障。

发电机PT的绝缘性能的优劣及自身的运行可靠性、稳定性如何，都将直接影响到发电机安全、稳定运行。绝缘性能优良的发电机PT可以保证发变组系统运行的可靠性和稳定性，而发电机PT一旦发生故障，则导致发电机的事故停机，致使生产工艺流程被强迫突然中断，造成严重的经济损失。本文针对一起发电机PT故障引起的机组跳闸进行详细分析，以供其他单位参考借鉴。

一、机组跳闸经过

某公司4号机负荷500MW，发变组保护A、B屏发电机定子接地保护同时动作跳闸，跳发电机出口断路器，关闭主汽门，跳灭开关，汽机联跳、锅炉灭火。

发电机出口断路器跳闸后，主变转为反送电模式，运行人员按操作票要求，投入机组发变组保护A屏主变低压侧接地保护功能压板时，主变低压侧接地保护动作出口，500kV升压站5042、5041断路器跳闸，厂用A分支跳闸，启动A分支快切，厂用B分支跳闸，啟动B分支快切。经过检查发现主变低压侧电压互感器TV04C相有焦糊味，同时C相保险烧损。在进行直流电阻测试时，三相电压互感器电阻值分别为2.8kΩ、2.8kΩ、2.0kΩ，发现存在明显不平衡现象。对电压互感器做耐压试验后，耐压试验不合格。

从上述现象及试验数据判断为主变低压侧C相电压互感器故障，造成引起发电机出口三相电压不平衡，发电机中性点接地变副边电压达到发电机定子接地保护动作值时，发电机跳闸。

二、发变组系统介绍

某公司4号机为东方电机公司设计制造的620MW汽轮发电机组。机组采用发电机变压器组单元接线，主变压器低压侧经出口断路器与发电机连接。500kV配电装置采用3/2单元接线。高压厂用变压器低压侧设置两段6kV厂用工作段。发电机备用电源接至本厂变电站220kV系统，经500kV第四串5042、5043间隔的联变与500kV系统联接。发变组保护A、B屏为南瑞公司生产的RCS-985型微机电量保护装置，发变组保护C屏为南瑞公司生产的RCS-974型微机非电量保护装置。在正常停机或事故解列时，发电机出口断路器跳开，厂用电系统不进行切换，与发电机相连的500kV主变高压侧系统仍然保持合环运行，厂用6kV系统由主变高压侧反送。发电机机端与出口断路器之间有三组PT，分别为TV01、TV02、TV03。发电机出口断路器与主变高压侧之间有一组PT为TV04。发电机中性点经接地变高阻接地，为TV05。其中，TV02、TV03为全绝缘电压互感器，其一次侧中性点与发电机中性点通过电缆直接连接且不接地，TV01、TV04为分级绝缘电压互感器，其一次侧中性直接接地。TV01变比为：kV;TV02、TV03、TV04变比为：kV;TV05变比为：22/0.22kV。

1.原因分析

1.1保护定值

1.1.1发电机定子接地保护定值

零序电压定值：12.7V 零序电压保护延时：0.5s

定子接地保护对应跳闸出口方式为：跳发电机出口断路器、跳灭磁开关、关主汽门。

1.1.2主变低压侧接地保护定值

低压侧零序电压跳闸定值：10V 低压侧零序电压延时：3.5s

主变低压侧接地保护对应跳闸出口方式为：跳5041断路器I线圈、跳5041断路器II线圈、跳5042断路器I线圈、跳5042断路器II线圈、启动5041断路器失灵、启动5042断路器失灵、跳发电机出口断路器、跳灭磁开关、关主汽门、跳厂用A分支、启动厂用A分支快切、跳厂用B分支、启动厂用B分支快切

2.发电机定子接地保护动作原理

发电机95%定子接地保护动作逻辑：

Un0>U0zd

Uh0<40V

Ut0>U0zd

U0zd=0.95*U0zd*K

K=中性点PT变比/（3*机端零序PT变比）

式中Un0为发电机中性点零序电压，Ut0为发电机机端零序电压，Uh0为主变高压侧零序电压，U0zd为零序电压定值，U0zd为保护装置实时工况下自动转换出的闭锁定值。

根据电压互感器的及中性点接地变的变比可得：K=中性点PT变比/（3*机端零序PT变比）=100V/127V=0.7874;U0zd=0.95*（U0zd/K）=0.95*12.7V*0.7874=9.50V。

发电机定子接地保护低值动作必须同时满足公式（1）、（2）、（3）。

定子接地保护动作时发电机电压波形

4号发电机中性点出现零序电压波形，幅值为12.71V，达到保护动作定值满足公式（1）;因主变高压侧零序电压未接入发变组保护，所以Uh0=0V<40V，满足公式（2）;发电机机端零序电压为9.85V，大于定子接地保护机端电压闭锁开放值9.50V，满足公式（3）;发变组A、B屏保护装置定子接地保护同时正确动作出口，跳发电机出口断路器、跳灭磁开关、关主汽门。分析判断，发电机定子接地保护为正确动作。

3.发电机解列后的操作

在检修人员现场查找故障点的同时，运行人员按照要求复位发变组保护动作信号，确认发变组保护无动作信号后，投入发变组保护A、B屏的主变低压侧接地保护功能压板。在投入A屏主变低压侧接地保护功能压板后，A屏主变低压侧零序接地保护动作出口，500kV升压站5042、5041断路器跳闸，厂用A分支跳闸，启动A分支快切，厂用B分支跳闸，启动B分支快切。

4.造成事故扩大的原因分析

发电机定子接地保护动作后，发电机出口断路器虽然已经断开，但是主变低压侧的电压互感器TV04仍带电运行，TV04的C相一次绕组继续对地放电，TV04二次绕组开口三角零序电压为32.51V，且该零序电压值已经超过动作定值10V，当投入发变组保护A屏主变低压侧接地保护功能压板后，经过3秒延时，主变低压侧接地保护动作。

过去理解发电机正常并网运行时，主变低压侧发生接地时可由发电机定子接地保护起作用，在发电机解列后，发电机定子接地保护失去保护主变低压侧接地的功能，可由主变低压侧接地保护起作用，所以要求运行人员在电机解列后再投入主变低压侧接地保护功能压板。但在TV04的绕组绝缘发生破坏造成接地故障的极端情况下，若按照规程机械性的操作，将不可避免的造成事故扩大化。

三、应对措施

1.发电机PT的绝缘预防性措施

随着发电机PT运行时间的增加，以及早年的PT制造工艺及水平的限制，PT绕组的层间绝缘逐渐下降，各项参数可能超出规定范围，所以要定期做发电机PT的性能试验。

对试验不合格的发电机PT进行更换，选取口碑及业绩好的厂家，条件允许时可采用全绝缘电压互感器。

2.通过发变组保护电压采样，排查PT故障

PT本身的劣化及铁磁谐振产生过流是造成一次保险劣化熔断的原因之一。发电机PT发生故障时一般会伴随着PT一次保险的劣化熔断，而PT一次保险劣化时发变组保护装置不一定发出PT断线报警，因此需通过发变组保护电压采样，排查PT一次保险及PT本身的劣化程度。

RCS-985保护装置TV断线报警动作判据：

（1）正序电压小于18V，且任一相电流大0.04In;

（2）负序电压3U2大于8V。

发电机机端TV满足以上任一条件延时10S发相应TV断线报警信号，异常消失，延时10s后信号自动返回。

在4号机某次巡检过程中，通过记录发变组保护屏中1PT的电压采样为Uab=101.2V，Uac=99.8V，Ubc=96.3V。发变组保护装置未发TV断线报警。

进一步研究分析认为：4号发电机2PT、3PT、4PT电压完全对称，5PT接地变二次电压为0V，由此可以判断发电机一次系统未发生故障。由于Ucn阻抗特性在故障状态下产生变化，Un不直接接地，从而产生了电位漂移，由此判断1PTC相保险发生劣化。

3.优化操作过程

若一次系统与本次事故机组一次系统相同，主变低压侧接地保護亦采用变低压侧PT。发电机定子接地保护动作停机后，则在投入发变组保护主变低压侧接地保护功能压板前，需要复位保护动作信号，检查发变组保护主变零序电压采样，确定无故障后再进行下一步操作，避免事故范围扩大。

结束语

本次发电机出口PT发生接地故障是由于发电机PT绝缘监督工作缺位，发电机PT绝缘击穿对地放电造成发电机定子接地保护动作。定子接地保护动作停机后，事故处理过程组织不到位，在未查明故障原因的情况下，根据操作票进行投功能压板的操作，造成主变低压侧接地保护动作，进一步扩大了停电范围。通过本次事故的分析与处理，及时发现并填补了设备管理及运行操作环节的漏洞，提升了企业的安全生产管理水平。

参考文献

[1]肖华宾.600MW发电机出口PT故障技术分析及解决方案.神华科技，2009.

[2]刘增良.对电压互感器饱和引起电位偏移和铁磁谐振的分析.电力自动化设备，2006.

[3]戴寿超.发电机出口PT接地故障的分析与处理.湖南理工学院学报（自然科学版），2014.

作者简介：竺圆（1987-），男，江苏省扬州市，大学本科，内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司继电保护室，助理工程师，技术员。