发电机PT故障现象及处理

发电机PT故障现象及处理,01,02,03,内容摘要,PT结构原理分析,发电机出口PT故障情况分析,发电机出口PT故障处理,一、PT结构原理分析,电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。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的隔离。电压互感器在运行时，一次绕组N1并联接在线路上，二次绕组N2并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。发电机出口为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况，发电机出口一次接线上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V和380V，有的是高压几万伏，目前有220V27KV不等。要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和电压互感器的基本结构和变压器很相似，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。,一、PT结构原理分析,PT原理图,PT外形图,二、发电机出口PT故障情况分析,2.1、PT设备分布及应用现状：右图是单元发电机组PT回路一次接线原理图。发电机组出口设计有3组PT(1YH、2YH、3YH)，其规格型号为：JDZX4-20型电压互感器，变比均为（20/3）/（0.13）/（0.1/3）KV，配有9只RN2-20型高压熔断器（正常电阻值为110欧姆左右）。1YH二次回路采用B相接地方式，主要用于自动励磁调节器1（AVR1）、故障录波器屏和DCS系统三相电压测量，另外引出一组开口三角电压获取3U0送到故录和变送器屏。第2、3组PT二次侧中性点接地，其中2YH主要用于发变组保护1、变送器屏三相电压测量、电度表计量以及自动准同期装置。3YH主要用于发变组保护2、自动励磁调节器2（AVR2）、发电机进相监测屏、发电机功角测量屏。Zab、Zbc、Zca分别为电压互感器二次侧的理想三角形负载阻抗。,二、发电机出口PT故障情况分析,A、1YH正常运行过程中一次电压矢量分析如图二：,图二表明一次电压对称，线电压20KV、相对地电压为20/3KV。B、1YH正常运行过程中二次电压矢量分析如图三：,图三表明二次电压对称：线电压Uab=100V、Uac=100V、Ubc=100V；相电压Ua对地等于100V、Ub对地等于0V、Uc对地等于100V；二次侧开口三角形输出电压3U0=0V。,二、发电机出口PT故障情况分析,C、2YH正常运行过程中一次电压矢量分析如图四：,图四表明其一次电压对称，线电压20KV、相对地电压为20/3KV。D、2YH正常运行过程中二次电压矢量分析如图五：,图五表明二次电压对称：线电压Uab=100V、Uca=100V、Ubc=100V；相电压Ua对地等于58V、Ub对地等于58V、Uc对地等于58V。注：3YH与2YH的一次电压、二次电压矢量图完全相同。,二、发电机出口PT故障情况分析,2.2、PT一次熔断器故障技术分析,A、PT一次熔断器劣化：发电机出口电压在DCS系统操作员画面上显示出现明显偏差，出现快速摆动的现象，UAB最高达20.75KV、UAC与UBC最低达19.07KV，且频繁波动，二次侧3U0出现不平衡电压，在1.89V至5.02V之间上下波动。现场用数字万用表测量端子箱内二次回路电压，发现1YH二次回路的Uab=101.3V、Uac=99.9V、Ubc=96.1V；Ua对地等于101.9V、Ub对地等于0.13V、Uc对地等于96.4V；3U0=4.5V。而23YH二次回路三相电压显示无异常。由于发电机出口2PT、3PT线电压对称且定子接地保护（接中性点配电变压器二次侧电压U0N）没有任何信号，初步排除发电机组本身存在故障的可能。根据图六、图七的电压矢量图分析，由于UCN阻抗特性发生变化、Un因不直接接地而发生电位漂移；Ua、Ub、Uc三者之间的相位角出现一定的偏差，从而导致3Uo出现不平衡电压，所以初步判断为发电机组1YH的C相PT一次熔断器3RD出现劣化现象。通过使用热成像仪测量发电机出口PT柜内熔断器，发现C相第一组PT一次侧熔断器3RD端部比其它8个熔断器高6左右（见右图的热影像图片），进一步确认C相一次熔断器故障。,经运行人员做好安全措施后，将该组电压互感器拉出运行位置，取下C相高压侧熔断器，用数字万用表测量熔断器电阻值为25兆欧，有明显劣化，更换新熔断器后该组PT恢复正常运行。,二、发电机出口PT故障情况分析,B、PT一次熔断器完全熔断（断开）分析：,图八表明一次电压出现严重不对称，仅UAB线电压20KV、UA及UB相对地电压为20/3KV。,图九表明二次电压出现严重不对称：线电压Uab=100V，Uac及Ubc却在5058V之间波动；相电压Ua对地等于100V、Ub对地等于0V、Uc对地在5058V之间波动；二次侧开口三角形输出电压3U0约为33.3V。右表明在处理3RD过程中的3U0输出电压波形图。从电压曲线很明显可以看出3RD在劣化过程中3U0约为几伏，而在更换3RD时为33V左右。,二、发电机出口PT故障情况分析,C、PT一次熔断器接触不良发电机励磁系统在AVR1自动通道运行情况下，出现励磁电流、励磁电压、无功功率波动较大的异常情况。检修人员首先对AVR1通道有关的PT回路进行检查、测试，具体数据如下：Uan1=59.05V、Ubn1=59.15V、Ucn1=57.26V、3U01=1.6V、Uda1=33.8V、Udb1=33.9V、Udc1=32.8V（但Uan2=59.06V、Ubn2=59.00V、Ucn2=59.00V均正常），根据1YH三相电压存在不平衡及有3U0出现的数据证明，初步确定第一组PT一次回路可能存在薄弱环节。但经过热成像测温后认为一次熔断器不存在故障，最后确认为第一组C相PT一次插头接触不良，经过在线调整第一组C相PT运行位置接触情况后，第一组PT二次回路电压完全恢复平衡。3U0下降至04V0.7V，励磁调节器完全恢复了AVR1通道正常运行。,D、PT一次熔断器脱落起励时机组出口PT二次回路测量值如下图。,Ubc=27KV、Uab=Uac=16KV=58%且完全相等，据此判断A相一次回路断线经。现场仔细检查，发现该组PT一次侧熔断器跌落所致。,Ubc=27KV、Uab=Uac=16KV=58%且完全相等，据此判断A相一次回路断线，经现场仔细检查，发现该组PT一次侧熔断器跌落所致。,三、发电机出口PT故障处理手段,3.1发电机出口PT故障的判断和处理程序300MW以上发电机通常有三组出口PT，分别用于测量、保护及励磁等回路等。由于发电机本身、PT一次及二次回路的故障均能引起电压异常，因此如何准确迅速地判别故障点显得十分重要。当发电机系统电压出现异常的时候，技术人员应首先准确判断出故障所属系统，最直接的方法就是分别检查发变组保护装置、故障录波器、变送器屏及电度表屏内的二次电压，并进行比较、分析是否正常。一般来说，若是单独一套装置的电压或者一组测量回路异常，则可以初步判断发电机组本身没有故障，原因很可能在PT设备上。接下来就是判别是一次设备还是二次回路引起的，可用数字万用表测量出现电压偏差的二次回路电压，可选择在PT端子箱二次空开上、下端以及保护屏柜端子排上测量，通过比较最终确认故障所属系统。若是PT一次回路存在故障，则重点检查熔断器或PT的一次插头。若是PT二次回路故障则重点检查二次空开或熔断器是否完好。无论是一次PT还是二次回路的问题，都必须把涉及到该回路的相关保护屏柜所有电气量保护出口压板退出后，再进行二次设备的相应处理。经测量合格后确证缺陷处理好后，最后才能恢复保护压板的投入工作。,3.2、事故中发现的问题及解决方案根据以前出现的几次发电机出口电压波动故障情况的处理结果发现：出口电压互感器一次插头动静触头因材质不同出现氧化层经常接触不好；因设备长期振动引起PT一次触头接触不良；PT的熔断器在运行过程中因质量不好容易出现劣化甚至熔断。针对一次设备的不稳定性，得出以下解决方案：针对电压互感器一次插头动静触头因材质不同出现氧化层接触不好的现象，需要在设备检修的时候对插头进行打磨处理并涂抹导电胶；针对熔断器质量不稳定的原因，机组投运前将结合生产实际，要求检修人员在每年度的计划性检修期间彻底更换高压一次熔断器，同时接触面必须经去氧化层处理后并适当涂抹导电胶；针对设备振动大的问题