郭 超，祝家平，胡婉倩

(中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂，四川 宁南 615400)

发电机出口电压互感器(PT)高压保险熔断时,正常情况下其二次侧电压应该瞬时降至零电压(快熔);实际运行中,因保险管老化、质量不良等原因,高压保险熔断时其二次侧电压会出现缓慢下降的现象(慢熔)[1],从而导致误强励、机端电压上升、过激磁保护动作等连锁反应，某水力发电厂机组为东方电机厂有限责任公司生产的SF770-48/15300型立轴半伞式密闭自循环全空气冷却三相凸极发电机，发电机额定容量855.6 MVA，发电机机端装设四组相同型号的推拉式PT分别为1PT、2PT、3PT、4PT，其中1PT和3PT供励磁装置采集信号用，2PT和4PT通过调速系统采集信号后反馈给励磁装置，3PT和4PT供发变组保护装置用。励磁系统采用国电南瑞科技股份有限公司生产的NES 5100，励磁调节器由两套相同但完全独立的数字式励磁调节器组成，布置于励磁调节器柜内。两套调节器通道采用热备用方式，当主用调节器故障时，备用调节器能自动投入调节，实现无扰切换。

当检测到机端PT断线时，主用通道会切换至备用通道运行，同时该套转为“FCR”模式运行，励磁调节器两个通道“AVR”模式均故障时紧急切换至当前通道的FCR模式运行[2]。若PT熔断器的慢熔情况出现在励磁用PT回路中时，而下降值还未达到PT断线判据条件，励磁系统无法监测到，就不会切至备用通道运行，使得机组有因PT熔断而产生误强励的可能。2017年7月24日，该电站18F机组3YH B相熔断器出现慢熔情况而导致B相电压相对A、C相电压偏低，更换B相熔断器后，三相电压值平衡。由于发现及时，未出现恶劣事故。为避免上述现象发生在励磁用PT回路中可能产生的不良影响，现对励磁系统可能出现的情况进行分析，并提出建议。

1 励磁系统PT断线逻辑判定

NES5100励磁装置对PT断线判断采用三种方法：双PT比较法、负序比较法和冗余判别法。图1为PT断线判据逻辑图。

图1 PT断线判定逻辑图

注释：

逻辑中PT断线的判断有四个条件，这四个条件任意一个满足就报PT断线。

逻辑中PT断线返回判断有两个，任意一个条件满足PT断线就可以返回。

PT1是输入给调节器A套的PT电压值；PT2是输入给调节器B套的PT电压值；∣PT2-PT1∣是两组PT电压差值的绝对值；△UF1是两组PT电压差值阀值，一般设为额定定子电压的10%～50%；Td为PT断线动作时间，一般为0.06 s；UFN为额定定子电压；IL为转子电流；IL0N为空载额定转子电流；IFN为额定定子电流；IF为发电机定子电流；UF负为负序定子电压；△UF2为负序定子电压阀值，一般设为额定定子电压的8%～15%；Tf为PT断线动作后返回时间。

2 静态试验验证

使用保护校验仪对实验柜调节器的PT采集回路加入额定电压值，使其采集的机端电压达到100%，电压给定值也为100%。模拟PT回路A相熔断器电阻增大，采集电压缓慢下降的情况，查看调节器采集电压是否下降。试验结果发现，机端电压缓慢下降，∣PT2-PT1∣电压差值还未达到PT电压差值阀值，PT断线判据未动作，不会切至备用通道运行，根据调节器调节逻辑，此时励磁调节器会增大励磁电流来增大机端电压。如表1。

表1 模拟PT熔断器出现慢熔情况时机端电压实际值的变化逻辑表(均采用标幺值)

由此可看出若PT熔断器出现慢熔情况且下降值还未达到PT断线判据条件，会产生增大励磁电流而抬升机端电压的情况。

3 PT保险缓慢熔断监测技改方案

为了解决励磁系统PT一次侧保险缓慢熔断导致无法监测到，引起励磁系统误强励问题[3]，影响发电机的安全运行，考虑将励磁系统软件进行修改，在程序中新增PT缓慢断线报警及通道切换功能：①当励磁系统为自并励系统时，采用的PT慢熔的判据为：当运行通道的发电机电压的标幺值比发电机阳极电压的标幺值小3%时，经过150 ms延时，报出PT慢熔报警，发出AutoFault故障，将通道切换到另一个通道的自动模式；②当励磁系统为他励系统时，采用的PT慢熔的判据为：当运行通道的发电机电压的标幺值比备用通道发电机电压的标幺值小3%时，经过150 ms延时，报出PT慢熔报警，发出AutoFault故障，将通道切换到另一个通道的自动模式。

PT缓慢断线报警及通道切换功能程序修改图：

1)程序修改后分别对CH1和CH2通道程序进行编译(Compact Flash)生成AC 800 PEC能执行的机器码(注：在完成每套程序编译后，注意进行FLASH文件备份)，使用PEC-TOOL下的Flash Utility工具下载编译后的CIT程序至双套AC 800 PEC中。

2)将双套调节器故障矩阵SystemFaults8中的Event8_08设置为Autofault，如图2所示。

图2 PT缓慢断线报警及通道切换功能故障矩阵修改图

3)在ECT中编辑PT慢熔的事件名，即在CT Setting中将Event ID为21232的name改为“PT Slow Melting”，Category改为“Alarm”。

为配合此修改方案，同时在监控系统数据库中增加“励磁系统A套PT电压低和慢熔报警”、“励磁系统B套PT电压低和慢熔报警”信号。最终调整为：“励磁调节柜A套机端电压实际值”减去“励磁调节柜B套机端电压实际值”相差≥0.8%且保持7S，“励磁系统B套PT电压低和慢熔报警”信号动作；当机组为空载或发电态时，“励磁调节柜B套机端电压实际值”减去“励磁调节柜A套机端电压实际值”相差≥0.8%且保持7S，“励磁系统A套PT电压低和慢熔报警”信号动作。

程序修改完毕后，通过机组实际运行情况检查励磁系统PT一次侧保险缓慢熔断逻辑及功能，检查确认励磁设备工作正常，选取该电站三台机作为考察对象，对该三台机展开为期四个月的跟踪观察，通过趋势分析系统将该三台机组在此期间开机过程中监控系统报出的励磁系统A套PT电压低和慢熔报警，以及对该报警信号出现次数和A、B套机端电压实际值差值做简要统计分析见表2。

表2 报警信号出现次数和A、B套机端电压实际值差值统计

4 励磁系统A、B套机端电压实际值差值统计

机组1、机组2、机组3励磁系统A、B套机端电压实际值均见表3。

表3 励磁系统A、B套机端电压实际值差值统计

通过上述统计分析可以发现，新增的PT慢熔报警逻辑正确，程序修改无误，同时励磁系统A套PT电压低和慢熔报警都发生在开机过程中，开机过程中励磁系统A、B套机端电压实际值差值较大，并网后差值较小；PT高压熔断器慢熔多发生在机组并网运行过程中，由于长时间运行热积累造成慢熔，建议机组空载状态下不进行励磁系统A、B套机端电压实际值比对判断，防止开机过程中误报警[4]。

5 结 语

本文以水电站出现的PT慢熔现象，通过对励磁系统程序的修改以及监控系统的改良，解决发电机机端PT出现慢熔现象不会报警的问题[5]，避免了因PT慢熔导致PT断线的情况，就电厂的实际运行情况而言，此项方案不仅减轻了电厂运行人员的巡检压力，同时也可以作为运行分析人员的辅助参考，通过长时间的分析，可以总结PT慢熔的规律，为电力从业者在完善PT慢熔等问题的处理上提供较大的帮助，也为机组的稳定运行提供了保障。