摘要：针对某公司一起发电机出口PT高压保险慢熔异常现象，从PT高压保险硬件、励磁“PT断线”保护逻辑、生产管理制度三个方面分析原因，并提出了针对性的防范措施。
关键词：PT高压保险慢熔；误强励；过激磁；误跳机
0 引言
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），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，甚至造成误跳机。近年来。因发电机出口PT高压保险慢熔造成的跳机事故时有发生，因此，对该现象进行原因分析并提出防范措施有着积极意义。
1 事故概述
某公司#1机组为600MW机组，励磁装置为ABB公司U5000系统，发电机额定励磁电流为4600A，超过额定电流1.1倍（5060A）时励磁装置发“强励动作”报警信号。发电机出口配置了两组PT，第一组PT带发变组保护A屏、励磁装置工作通道、故障录波器、DCS画面电压监控；第二组PT带发变组保护B屏、励磁装置备用通道。2015年5月10日，该机组带有功450MW、无功54Mvar运行，励磁装置投AVR模式运行，AVC投自动调节模式。13：57分该机组发电机励磁装置第一次发“强励动作”报警信号，三分钟之后，无功最高升至529Mvar，励磁电压由226V升至531V，励磁电流顶表。运行人员紧急将励磁装置切至手动调节，减无功至148Mvar。此后派人检查#1机发变组A、B两套保护装置发“定时限过激磁动作”警信号，A套保护装置电压回路三相电压不平衡、B套保护装置电压回路三相电压平衡；检查DCS画面上机端三相电压不平衡；检查厂用电6KV电压正常、三相平衡；检查励磁装置已切手动、工作通道电压回路三相不平衡、备用通道电压回路平衡。经实际测量发电机出口两组PT的二次电压并进行比较，初步判断发电机一次系统正常，为第一组PT的A相高压保险熔断或接触不良引起。该公司紧急召开现场技术分析会，确定按更换PT高压保险进行操作处理，安全措施为：（1）励磁维护人员将励磁AVR切至第二通道运行；（2）热控专业人员退出有功功率扫描；（3）检修人员做好防触电、防坠落安全措施。更换保险工作结束后，检查二次电压均已正常，陆续恢复AVR自动运行、有功功率扫描、AVC控制，机组恢复正常运行工况。
2、故障原因调查和分析
2.1 故障过程解析
维护人员对故障录波器和DCS系统进行了数据收集、分析，事故过程按时间顺序分八个阶段解析如下：（一）、PT一次高压保险熔断，引起励磁装置、故障录波器A相电压下降，但由于高压保险熔断为慢熔，致使A相二次电压仍有50V左右，因此，励磁装置和发变组保护的“PT断线”保护均未动作；（二）、励磁装置当时在AVR自动运行状态，A相电压的忽然下降，AVR认为一次系统发生电气故障，迅速响应增加励磁电流和无功，尽力保持机端电压不变；（三）、由于A相PT高压保险的慢熔现象存在，A相PT二次电压一直维持在50V左右，故励磁装置AVR继续增加励磁电流，达到强励电流门槛5100A左右，励磁装置发“强励动作”报警信号；（四）、由于一次系统实际并未发生电气故障，励磁电流的快速上升（最高至6400A左右），导致发电机机端电压快速上升，达到励磁装置V/HZ限制器的门槛值（1.07倍定子电压/50HZ，0s），V/HZ限制器动作，开始限制励磁电流的增加避免发电机过电压；（五）、由于机端电压的快速升高，B、C两相电压达到发变组保护过激磁定时限定值（1.1倍定子电压/50HZ，7s，动作于发信不跳闸），定时限过激磁保护动作；（六）、由于励磁电流升幅过大，励磁装置中的转子过励限制器动作；过励限制器和V/HZ限制器动作共同发挥作用，40s后将励磁电流拉回至强励电流以下，过励限制器和V/HZ限制器返回（七）由于A相电压依然维持在感应电压50V左右，励磁装置还处在AVR状态，再次认为一次系统发生故障，又开始重复第二至第六步骤所述，周而复始，直至励磁系统被切为手动为止。（八）、170秒之后，运行值班人员将励磁装置从AVR自动状态切为手动模式，并人为降低了励磁电流，励磁装置恢复正常，无功不再波动。
2.2 原因分析
2.2.1励磁装置中PT断线逻辑无法检测到PT高压保险慢熔
ABB-U5000励磁装置有两个调节通道，一个为运行通道，一个为备用通道，两个通道的电压回路相互独立。当运行通道中的电压回路高压保险出现慢熔时，备用通道的电压回路应该还是完好的，只要励磁装置能检测到PT高压保险慢熔并发“PT断线”告警，则装置会自动切换到备用通道，从而规避了误强励的风险。ABB U5000励磁装置“PT断线”逻辑为下图：
（图1）
通过图1可见，运行通道电压需低于同步电压15%时，励磁装置才发“PT断线”报警信号，本次事故中PT高压保险慢熔后其二次侧电压仍有50V，相对于正常电压57.7V，降幅只有13.3%，未达到门阀值15%，“PT断线”不动作，也就无法自动切换至备用通道。该逻辑只能对PT高压保险快速熔断起到监视报警作用，对慢熔无效。
2.2.2 PT高压保险质量不良
该机组PT高压保险大修期间更换过，运行时间仅一个月，在电气系统未发生异常下发生缓慢熔断，高压保险本身存在着质量问题。
2.2.3生产管理制度不完善
生产人员对此类异常运行情况缺乏经验，既没有事先制定应急方案，也没有做过相应的事故演习，使得事故临场处理时间偏长，导致机组无功巨幅波动、机端电压升至过高。
3.防范措施
3.1对ABB U5000励磁装置中的“PT断线”逻辑进行修改，保留PT高压保险快熔监视报警功能，新增慢熔监视报警功能，当出现发电机出口PT高压保险慢熔时，励磁装置发“PT断线”报警信号，并自动切换至备用通道，从而避免误强励发生。改进后“PT断线”逻辑图如下：
（图2）
3.2采购备足优质合格发电机出口PT高压保险，并定期进行更换，加强发电机PT一、二次回路的检查，定期开展相关试验，做好台账。
3.3编制发电机出口PT高压保险慢熔异常处理方案，组织运行人员进行学习，定期开展发电机出口PT高压保险慢熔的反事故演练，提高生产人员事故处理应急能力。
3.4 梳理励磁装置与发变组保护定值，让两者之间进行合理配合，是误强励发生时防止机组误跳机的有效手段。励磁装置中的“V/H限制器”动作原理与发变组保护中的“过激磁”保护动作原理是一致的，发变组组保护中的“过激磁保护”又分为定时限和反时限，“定时限过激磁”保护只发信不跳机，“反时限过激磁”保护动作于跳机，三者之间的配合关系应为：“V/H限制器”整定值小于“定时限过激磁”定值、“定时限过激磁”定值小于“反时限过激磁”定值。
4.结束语
发电机出口PT高压保险慢熔是一种非常特殊的运行工况，在此工况下运行机组有较高的误强励磁误跳机风险，近些年来，国内大型机组在实际运行也多次出现过该工况。因此，笔者认为有必要对该工况进行梳理和分析，针对性地采取防范措施，从而有效降低此工况下的设备风险。
作者简介：
郭志斌（1975-），男，继电保护技师，主要从事发电厂继电保护及自动化装置维护和管理工作。
论文作者:郭志斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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