发电机出口PT高压熔断器慢熔原因分析及预防措施

发电机出口 PT高压熔断器慢熔原因分析及预防措施

张绪阳

上海大屯能源股份有限公司 热电厂 ， 江苏 徐州 221611

摘要：发电厂机组正常运行时，励磁系统通过发电机出口电压互感器（PT）采集机端电压，从而调节励磁电流的大小，一般情况下，在发电机出口PT一次高压熔断器快速熔断时，其二次侧电压应瞬时降至零电压；然而在实际运行中，由于高压熔断器管老化、质量不良等原因，一次高压熔断器会出现慢熔，影响发电机机端采样，甚至造成机组跳机。因此，分析发电机出口PT高压熔断器慢熔现象的原因并提出预防措施，对机组的安全稳定运行有着重要意义。

关键词：高压熔断器；慢熔；原因分析；预防措施

1 导言

热电厂发电机出口PT共有三组，每组分为A、B、C三相，第一组PT为发变组保护装置、主套励磁调节器提供电压量；第二组PT为发变组保护、备套励磁调节器、测量提供电压量；第三组PT为发变组保护、故障录波、测量提供电压信号；励磁调节装置是国电南瑞生产的NES6100励磁调节器，互感器为大连北方互感器集团有限公司生产的JDZX9-20G型电压互感器，变比为20000/√3/100/√3/100/√3/100/3V和20000/√3/100/√3/100/3V，PT一次高压熔断器为浙江雷川电力科技有限公司生产的XRNP型高压熔断器，额定电压24kV，额定电流1A，额定分断电流31.5kA。

2 原因分析

发电机出口PT一次高压熔断器由瓷管、石英砂、锡球、熔丝组成，在设备运行过程中，如果出现故障电流时，熔断器熔丝将首先在锡球处熔断，随之是熔丝整体熔断，产生的电弧与石英砂接触，石英砂对电弧的冷却、去游离作用很大，能够使电弧快速熄灭。然而，当熔丝在重力和热积累的作用下出现逐渐老化或产品本身存在质量问题时，在正常工作电流下，熔断器熔丝逐渐变细，阻值逐渐增大，当PT一次高压熔断器未在规定时间内完全熔断时，由于没有达到PT断线判据，励磁调节器无法识别，由此造成PT二次侧电压下降和波动，以及AVR装置内部机端电压采样值也相应的下降和波动，在自动电压控制（电压闭环）方式下的AVR装置会立即增加励磁输出，以图把机端电压稳定在给定值水平，从而导致发电机机端电压大幅抬高，并同时伴有机端电压、有功和无功的大幅波动，励磁系统误强励，机端过电压，过激磁保护动作等连锁反应，最终造成过激磁保护动作，解列停机。

3 预防措施

励磁系统作为同步发电机的重要组成部分，对发电机机组的正常运行至关重要，而励磁系统则需要通过发电机出口电压互感器采集机端电压量来保障励磁调节器准确的调整励磁电压和励磁电流，所以制定相应的预防措施来防止发电机出口PT一次高压熔断器慢熔是十分必要的，本文从以下几个方面提出针对性的预防措施。

3.1 产品质量

3.1.1 品牌与质量

应选用业内知名品牌的优质产品，宜选用温度漂移量小，使用温度范围宽，抗氧化性强，焊接性能优良的康铜做为熔丝材质的高压熔断器，应避免使用熔丝为新康铜或锰铜的高压熔断器。

3.2 维护与检测

3.2.1 熔断时

若一组熔断器里出现一个熔断器熔断，则应三个熔断器一并更换，防止阻值不同，导致二次侧电压不同；即使熔断器没有发现问题，也应根据产品使用年限要求更换新的熔断器。

3.2.2 启动前

机组启动前应测量PT一次高压熔断器直阻、接触电阻，检查卡簧连接是否紧固、金属接触面是否氧化、是否采取防振措施等。

3.2.3 运行时

当机组运行时，定期对各PT一次高压熔断器进行红外测温；运行中更换一次高压熔断器时应做好安全措施，提前制定好完善的应急预案，本机组更换应使用35kV绝缘手套，佩戴护目眼镜，高位PT应站在绝缘凳上操作，此外，应穿好绝缘靴带好手电筒，以防隔离手车仓内照明光线不足影响操作安全。

3.2.4 停运时

当机组停运且现场条件允许时，应对每组熔断器阻值进行测量并记录，与上一次测量值进行对比，如阻值偏差过大，或者三个熔断器阻值不平衡，建议将熔断器进行更换。

检查熔断器是否与支架紧密接触，使用专用扎带固定将熔断器固定在熔断器底座上，防止长期振动导致接触不良，熔断器弹出底座，引起PT断线或二次电压不平衡。

3.3 逻辑与保护优化

3.3.1 “防PT慢熔”逻辑

对不能提高“PT断线”灵敏度的励磁装置（如ABB的UN5000、6000系统），应增加“防PT慢熔”逻辑；

对没有“PT慢熔”功能的励磁系统如（ABBUN5000、ABBUN6000）系列进行软件升级，增加“PT慢熔”功能；

对具有“PT慢熔”功能的励磁系统，如励磁调节器PT慢熔判别及通道切换定值为10%额定机端电压时，需利用停机或检修机会将其定值调整为5%；

对有些厂家的励磁装置可通过降低相关励磁定值提高“PT断线”灵敏度，当PT一次高压熔断器发生慢熔时“PT断线”能快速动作，避免励磁系统误强励发生，根据相关资料及现场经验PT一次高压熔断器慢熔时单相电压降低5V左右“PT断线”动作较合适；

本厂1号机组励磁调节装置是国电南瑞生产的NES6100励磁调节器，发电机励磁采用机端自并励静态励磁技术，原理如图3-1：

图3-1 机端自并励静态励磁系统接线原理

原PT断线判据有三种；

判据1：|PT2−PT1|>∆U，时间大于动作时间动作，∆U默认设置为5%额定机端电压；

判据2：负序电压大于判断阀值，默认值15%额定机端电压、负序定子电流小于12.5%、时间大于动作时间；

判据3：PT2<20%、PT1<5%、转子电流>50%空载额定励磁电流、定子电流<120%、无短路试验使能、无电制动开停机令、无停机令、时间大于动作时间。

当励磁专用PT发生慢熔或接触不良时，主套调节器测得的机端电压逐渐下降，由于未能满足判据1和判据2，PT断线故障未报出，调节器不能主动切换至从套。根据本套测得的机端电压，励磁需要增加励磁电流以将机端电压抬升至电压给定值。此时就容易发生强励或者过压，造成保护动作。

通过负序反时限原理优化PT慢熔判据，当励磁调节器主套测得负序电压时，根据负序电压大小查表3-1得出动作时间，当时间大于动作时间时，即发出PT断线故障信号切为从套。运用查表法，可灵活配置不同负序电压下 PT断线的动作时间，以防负序电压未达到原有判据中的条件，PT断线不动作，主套一直增加励磁的情况。如此可极大降低因发电机PT高压熔断器慢熔导致发电机误强励和过电压事故率。

表3-1 负序电压与动作时间

3.3.2 “PT断线”闭锁逻辑

完善相关保护装置PT断线闭锁逻辑，避免PT一次高压熔断器慢熔时引起定子接地、失磁、逆功率、过激磁等保护不正确动作。

3.3.3 “过激磁”保护

排查发电机过激磁保护定值，发电机过激磁反时限定值满足《DL/T1309-2013大型发电机组涉网保护技术规范》不小于1.07倍额定电压的要求，以避免发电机运行中误强励，造成发电机过激磁保护不正确动作。

3.4 备品管控

一次高压熔断器应备有适量备件，严格按照厂家说明书进行存放，保存环境应通风干燥有防潮措施，尽量避免大批量高压熔断器长时间保存。

4 结束语

鉴于发电机出口PT的重要性，加强PT一次高压熔断器运维工作势在必行，通过从产品质量把控到启动前检测，从运行中的检测到停运时的检查，从逻辑保护的优化再到备品备件的管控，对发电机出口PT一次高压熔断器进行全周期、全方位、全过程的监控，采取针对性的措施防患于未然，对发电机的安全稳定运行有着积极意义。

参考文献：

[1]盛少清. 发电机出口电压互感器一次熔丝慢熔引发的事故分析[J]. 建筑工程技术与设计.

[2]吉文东. 发电机出口PT慢熔引起跳机及防范措施探讨[J]. 科学与信息化(29):1.

[3]郭志斌. 一起发电机出口PT高压高压熔断器慢熔事故分析及防范措施[C]// 2018年江西省电机工程学会年会论文集. 0.

[4]韩国强, 杜宁宁, 于爱民. 发电机出口PT故障及防范措施[J]. 微计算机信息, 2018, 000(017):118-119.