摘要：本文通过对一起机组运行过程中，机端PT一次熔断器熔断导致励磁系统误增磁，最终造成发电机过激磁保护动作的非停事故进行分析。针对励磁系统PT断线逻辑判据存在问题，提出PT断线逻辑改进技术方案。通过建模分析及现场试验验证PT断线逻辑改进后的合理性和效果。
关键词：PT断线；励磁调节器；误增磁
前言：某热电厂1号机组装机容量为300MW，其励磁系统为北京四方吉思电气有限公司生产的GEC-313性自并励式励磁系统，调节器PT断线限制逻辑为比较三相PT二次电压差达到12.5%的额定电压后，调节器发“PT断线报警”切换A、B通道，同时停止进行发电机增磁调节。在一起机组启动过程中，由于发电机机端PT一次保险发生单相慢融时，励磁系统未能正确判断“PT断线”，错误进行增磁导致发电机机端电压逐步上升，最终导致发变组过激磁保护动作。为完善此逻辑，在现场数据分析的基础上，通过建模仿真试验分析PT保险慢熔对PT二次电压采样的影响、提出有针对性的逻辑完善方式，利用仿真试验、现场静调，动态试验反复验证，最终得出比较完善PT断线逻辑判断方式。
事件简要说明
2015年4月26日22点37分，1号发电机组运行中跳闸，主汽门关闭，厂用电切换正常，灭磁开关联跳正常，发变组出口201开关跳闸。
经查明1#发电机反时限过激磁保护动作起因是1#发电机TV1 C相高压保险慢熔断，致使调节器机端C相二次电压采样值缓慢降低，GEC-300调节器“PT断线”不能正确判断动作，调节器自动上调机端电压从1.0375p.u.至1.0725p.u.，误增磁3.5%（详见下图1-1）同时发变组过激磁保护采样有6%的偏差，此保护提前动作停机。GEC-300调节器在TV1 C相一次保险缓慢熔断过程中，“PT断线”不能正确动作，停止误增磁是本次保护误动的主要诱因，说明完善PT断线逻辑判断方式避免类似事故，变得极为迫切。
1、发电机端PT 一次保险缓慢熔断现象及电压降落分析
发电机端PT 一次保险熔体开断过载具备限（I2t）特性，当化电流较小仅略高于熔丝最小熔断电流时弧前电流加热时间很长，称之为缓慢熔断现象。其最大特点是熔断不彻底，熔点不能产生很大间隙，电弧距离短，不能可靠熄弧，而电弧电压决定了 PT 二次电压降落的大小；另外熄弧后，熔丝融化喷溅，增大断点间相对面积，断点可以视为一个等效电容，即断点的极间电容，由于电压互感器负载轻（一次电流 100mA 等级），此相 PT 仍可以维持电流通过。这种现象下的二次电压1-6%的偏差，PT断线逻辑极难正确判断。
2、联合励磁厂家利用动模仿真系统对PT慢熔进行定量分析
2.1、根据现场情况，PT高压侧熔丝熔断逐渐成高阻态（仿真可以模拟电阻/电容，实际电路限于试验条件采用电阻）时，对PT两侧电压变化情况进行理论仿真，仿真结果如下：
A相完全断开时波形
A相串入电阻后波形
通过动模试验表明当PT保险慢熔过程中，ab、bc线电压都有一定幅值的降低，相位也有发生偏移。实验数据基本符合Matlab理论仿真结果，电压变化符合现场一次保险熔断后工况。
3、根据现场检查分析、PT慢熔现象特性以及动模试验数据，表明在PT一次保险慢熔期间，其二次输出电压在幅值以及相位出现的一定程度的偏差；故逻辑完善部分主要针对幅值和相位判别提出技术方案：
3.1、将原有双PT比较电压平衡方式门槛定值由12.5%改为2.5%。加延时0.1—0.2S
3.2、增加同步电压比较方式。采用两段式，大定值立即动作，小定值延时0.1—0.2S动作
3.3、相位比较方式，此逻辑方式动作利用PT一次保险熔断后，等效阻抗参数变化，相位偏差较大这一特性。虽然灵敏性很高，但定值需要进行现场测试，先做为报警信号，暂不投入动作。
4、PT断线逻辑判断仿真模拟验证
用励磁调节器加整流单元连接动态仿真测试系统，进行发电机组系统闭环仿真实验，验证新程序GEC-300-AVR-11_70在上述情况下可靠性，能够正确报警和进行通道切换，避免事故再次发生。
当程序设置为不报PT断线时，电阻接入后，由于AV R的PT电压采样降低，导致励磁电压升高，闭环调节后机端电压从稳态电压1.013升高到1.057后，稳定。此过程机端电压升高4.35%。
当程序设置为0.5s延时PT断线动作时，电阻接入后，机端电压从稳态电压0.993会升高到1.020，然后由于报PT断线，主从切换变为B套为主，将机端电压重新压回到原稳态电压值，此过程机端电压最高升高2.72%。
从动模试验结果来看，优化后的同步电压比较式、电压平衡改进式“PT断线”逻辑可以在PT一次保险缓慢熔断，二次线电压平均值降落2.5V以上时迅速判断出来，通道切换至备用调节器后机端电压（采用0.1s~0.2s延时，电压波动在2%以内）、无功等波动较小。
5、现场静态PT断线逻辑验证
对PT断线升级后的逻辑在现场利用三相综保测试仪进行模拟试验，验证各判据。
5.1、双PT比较方式：
动作前状态：A套自动为主，B套自动为从，（参数设置：P140=0.025，P141=0.2s），
数据记录：Uab=97.2V， Ubc=97.2V， Uac=97.2V；Uab1= 100V， Ubc1=100V， Uac1=100V；
动作结果：报PT断线，A套转手动为从，主从切换，B套自动为主。
5.2、同步电压比较方式
动作前状态：B套自动为主，A套自动为从，P140=0.025，P141=0.2s；
数据记录：Uab=97.1V， Ubc=100V， Uac=97.1V；Uab1=97.1V，Ubc1=100V， Uac1=97.1V；Utab=99.9V
动作结果：延时0.22秒，PT断线报警，B套转手动，切主从，A套自动为主.
5.3、相位偏差比较方式
动作前状态：A套自动为主，B套自动为从，P140=0.025，P141=0.2s，P142=4；
数据记录：Uab=101.9V， Ubc=100V， Uac=97.932V；Uab1= Ubc1=Uac1=100V；Ucb与Uab之间夹角从59度变化到63度或从59度变化到55度；
动作结果：PT断线报警，A套自动为主，B套自动为从.
静态试验表明：整个试验过程及相关试验数据与优化后的逻辑程序要求一致，符合预期。
6、PT断线逻辑在机组启动后的相关参数标定
由于修改后逻辑判据增多，动作门槛值降低，完善后的PT断线
示值，验证动作正确性。机端电压显示1.000，经调整后仪表电压显示为1.051，“PT断线”报警动作正确。
动态试验数据结论：从以上记录，参数“PT槛值”P140=0.04，参数“报警延时”P141=0.1s，参数“相位偏差”P142=2°三个个定值设置是比较合理，在大动态过程PT断线逻辑不会误报，出现PT断线则逻辑动作正确。
结语：
本文从一次发电机PT一次保险慢熔引起的励磁系统误增磁，最终导致发电机保护误动的事件引入；深入分析PT一次保险慢熔对二次PT采样的影响，利用仿真建模的手段进行定量分析得出电压偏差数据，在此基础上完善PT断线逻辑，从仿真动态响应，静态模拟测试、机组运行条件下实际动态测试三方面论证修改后的PT断线程序的可靠性和灵敏性，为励磁系统的PT断线限制功能的完善提供较好的借鉴作用。
参考文献：
[1]朱如义.关于励磁调节器故障保护设计问题的探讨.《安徽电力》. 2011第八期
[2]李基成 现代同步发电机励磁系统设计及应用（第三版），中国电力出版社.2009年3月，196～199
[3]苏凤英.水电厂励磁系统PT断线原因分析及处理.《红水河》.2015 第3期
[4]北京四方继保电气股份有限公司.GEC-300系列自并励励磁系统技术说明书.2014年 8月
论文作者:杨宙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：断线论文; 电压论文; 逻辑论文; 动作论文; 端电压论文; 调节器论文; 励磁论文; 《电力设备》2017年第32期论文;