沧东电厂380 V电源进线PT原因分析及处理方案研究

何震宇

（神华河北国华沧东发电有限责任公司，河北 沧州 061113）

沧东电厂380 V电源进线PT原因分析及处理方案研究

何震宇

（神华河北国华沧东发电有限责任公司，河北 沧州 061113）

文章就沧东发电厂380V电源进线PT发生故障进行了深入的分析，提出了改进意见并付诸实践。提醒厂用电设计中关注PT等设备选型，从而保证厂用电系统的安全稳定运行。

PT故障；试验；分析

1 概述

河北国华沧东发电厂一二期工程由华北电力设计院设计，主厂房及附属车间380 V低压成套开关柜采用MNS型低压开关柜，380 V系统整体采用不接地系统设计，380 V母线PT采用双次级三绕组。在4台机组试运过程中，曾多次发生380 V母线PT烧损事件，消谐装置和小电流接地报警装置发PT断线报警和接地报警。其中，2009年2月15日3号机组试运中再次发生32汽机PC段母线PT和32汽机MCC段母线PT烧损事件，电气专业组针对此次事件，结合历次同类问题，进行了详细的分析论证，提出了具体解决办法，进行了部分实践，目前观察效果良好。

2 事件经过

（1）2009年2月15日系统状态：#3机组汽机PC01、02段运行，汽机MCC01、02段运行。21∶24投入快冷装置（查绝缘记录合格）；23∶01投入快冷装置。

（2）2009年2月15日23∶29，运行监盘发现32汽机PC段母线电压波动，有32汽机PC段母线PT断线报警。

（3）23∶33，巡检就地发现32汽机MCC段母线消谐装置接地报警灯亮，装置上显示“线路LLLL母线01”，母线PT上Uac电压显示590 V；32汽机PC段母线消谐装置接地报警灯亮，装置上显示“线路0008母线01”，母线PT上Ubc电压显示590 V。

（4）23∶50就地发现32汽机PC段母线消谐装置接地报警灯灭，母线PT上Ubc电压显示380 V，同时DCS上“PT断线”报警短暂消失后又发“PT断线”报警，电压显示400 V。

（5）23∶51就地发现32汽机PC段母线PT开关间隔内开始轻微冒烟，PT有焦糊味。

（6）23∶54 DCS上断开32汽机PC工作电源进线开关、32汽机变高压侧开关，停32汽机PC段、MCC段母线PT停电；就地发现32汽机MCC段母线PT开关内轻微冒烟，PT焦糊味较大。断开32汽机MCC工作电源进线开关。

注：2月13日，快冷首次投入，接地，经查为快冷装置内部电热管接地，已处理。

3 故障现场检查情况

3.1 装置报警检查结果

（1）32汽机PC小电流接地报警装置显示：23∶55线路0008（32MCC电源间隔接地故障），持续时间为零。

（2）32汽机MCC盘柜的小电流接地报警装置显示：23∶42线路LLLL（母线接地故障报警），持续时间是3 min51 s。

3.2 32汽机PC段母线PT检查结果

外绝缘存在过热变色；用万用表测三相保险全部熔断；检查PT各相一次侧绕组直流电阻值在0.3～0.5Ω间，二次绕组直流电阻在1.2～1.3Ω间。

3.3 32汽机MCC段母线PT检查结果

外绝缘存在过热变色；用万用表检查测量，B、C保险熔断，A相保险完好；检查PT各相一次侧绕组直流电阻值在0.3～0.4Ω间，二次绕组直流电阻在1.2～1.3Ω间。

停电后，对32汽机PC及32汽机MCC段及负荷，进行全面检查，未发现接地点。

4 试验记录

4.1 根据现场实际运行情况对相关型号的PT进行试验

4.1.1 单项电压互感器励磁特性

见表1，特性曲线见图1。

表1 单项电压互感器励磁特性

4.1.2 三相五柱电压互感器励磁特性

见表2，特性曲线见图2。

图1 单相电压互感器

表2 三相五柱电压互感器励磁特性

图2 三相五柱式电压互感器

从图1和图2的曲线图比较可看出：分体式三相五柱PT当电压达到720 V时励磁电流非常小且远未开始饱和。而单相PT当电压达到720 V时励磁曲线开始进入饱和区。

4.2 两种PT在回路中的接线方式及分析

图3 单相电压互感器接线图

图4 三相五柱式电压互感器接线图

（1）由图3和图4可看出单相三绕组电压互感器的二次绕组接线方式是Yn/Yo/开口三角形，只要一次侧其中一相短路则另外两相一次工作电压就会增加倍，二次电压也同样增加倍，开口三角绕组就会产生动作电压带动负载工作，负载工作励磁电流就会产生，使已处于短路的那相一次绕组产生短路电流。三相PT二次回路处于带载下运行时，三相PT就需要在2倍以上工作电压下运行，但负载只能承受倍电压以下运行，当电压Uac及Ubc=590 V时二次负荷已经饱和工作，其相应产生的实际负荷已大大增加，直接影响到一次绕组侧，当两个二次回路同时反励磁到一次侧，至使一次侧绕组负荷电流就会急剧增加，导致PT保险丝熔断，线圈烧毁。

（2）三相五柱式电压互感器，其一次线圈及主二次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。在正常运行情况下，系统三相电压对称，三相电压之和为零，开口三角两端电压接近于零，电压继电器不动作（三相五柱式电压互感器在制造时，其辅助二次绕组的变比按100/3的电压设计，而不是按100/线电压设计）。当发生单相接地故障时，开口三角两端出现零序电压，电压继电器动作，发出报警信号[1]。开口三角形每相绕组的额定电压为100/3 V，单相接地时，开口三角两端出现的3倍相电压为100 V。当发生不完全接地时，开口处的零序电压小于100 V，但电压继电器的整定值只需躲过正常运行时的三相不平衡电压和电压互感器误差等引起的零序电压，一般为15 V，所以发生单相接地时，通常都能使继电器动作。在不接地系统中运行，能非常好地保护系统和设备的稳定运行。

4.3 结果分析

通过实验数据和对两种互感器在不接地系统中的接线方式分析比较，发现采用三相五柱式电压互感器在沧东不接地系统中要优于分体式单项电压互感器。而且沧东电厂380 V系统为小电流接地系统，即系统允许2 h单相接地。该系统的优点是单相接地时，电源及负荷不跳闸。发接地故障报警后，经手动切除或者排除故障后运行人员将PT恢复正常运行，可靠性较高。缺点是单相接地故障中，造成系统单相对地电压升高倍，对设备，特别是PT的绝缘是一个考验。而该系统电压互感器由3个单相电压互感器组成，较三相五柱式电压互感器易激发谐振，当发生单相接地故障时，系统产生谐振过电压，相电压低频摆动，励磁感抗成倍下降，同时，感抗下降会使铁芯励磁回路严重饱和，励磁电流急剧加大，电流大大超过额定值，导致铁芯剧烈振动[2]。32汽机MCC和32汽机PC电压互感器是在这样大的电流下运行，使本身的温度也迅速升高，当热量积累到一定程度，干式电压互感器中的绝缘介质会受热气化，体积急速膨胀，最终造成铁芯及线圈烧损。所以在本系统中要采取三相五柱式电压互感器代替三相单体电压互感器将更为可靠和可行。

5 采取措施及建议

（1）要求按产品铭牌上的使用范围使用，并将系统中低压柜进线单相PT进行更换，更换为三相五柱式电压互感器。

（2）将一次PT保险丝改为5 A，对所有低压段开关及负荷，进行绝缘检查后投入运行。

（3）运行中设备责任人对所有380 V母线电压及PT温度进行监测。加强系统中各设备接线的绝缘及连接可靠性检查，防止绝缘破损导致接地故障发生。

（4）运行中再发生单相接地故障，首先将PT退出运行，再立即检查并排除接地点。

（5）各厂可根据自身条件在接地系统中使用三相PT一次公共端接地的运行方式。在不接地系统中使用三相PT一次公共端不要接地要接零线的运行方式。

6 采取措施后的实际运行效果

将已烧损的母线PT进行更换，由单项式电压互感器更换为三相五柱式电压互感器，在运行中对其进行跟踪监测，当系统中再次发生单相接地故障的时候，运行人员立即对380 V母线电压和PT温度进行监测，经跟踪发现没有过强的过电压和温升现象，退出PT后对其进行检查和绝缘测量未发现异常。待将系统中的接地点处理后将PT投入运行，一切正常。继续监测运行未发生异常，更换效果明显。一直稳定运行至今未发生因系统故障，而引起PT烧损导致系统失电的情况。

7 结论

（1）系统正常运行时，缺相合闸与分闸的速度越快产生的励磁电流越大，次数频密线圈也容易烧毁，初步计算该合开闸过程产生的电流应为合闸后电流的5～10倍，在这过程中三相不接地系统的线路电容电压与供电变压器的二次电压相互作用形成复合电压就很容易击发线路谐振，如持续时间长，三相PT等同短路工作很快就烧毁。

（2）从沧东电厂地理位置和不接零设计方式的特殊性考虑，三相五柱这种设计是其高压侧Y0接线，低压侧是Y0（三柱）+开口三角（两柱），低压侧是Y0（三柱）用于线电压和相电压的测量，使用于中性点接地系统。不接地系统只能测线电压。无专用计量PT时，供计量表计电压量，更适合现场的运行条件。

（3）在沧东不接地系统中，运用三相五柱式电压互感器要优于单相电压互感器，其他各厂可根据自身的条件和设计进行借鉴执行。

[1]徐雁，韩世忠，彭丽，朱明均.电阻式电压互感器的研究[J].高电压技术.2005年12期.

[2]三相五柱型电压互感器的铁心设计.《山东大学学报(工学版)》1956年 01期.

Into line PT Cause Analysis and Treatment Scheme Research

He Zhenyu

This paper analyzed Cangdong Power Station 380 V power line failure in depth，and proposed improvements and put into practice.Remind the design ofauxiliarypower the PTand other equipments selection，ensure the auxiliarypower systemsafe and stable operation.

PTfault；testing ；analysis

TK268

A

1000-8136(2011)05-0009-03