滇东电厂调试中电气异常情况分析与处理

井雨刚，王 涛，苏文博，姜保光

（1.山东电力研究院，山东 济南 250002；2.国网技术学院，山东 济南 250002；3.山东电力建设第二工程公司，山东 济南 250100）

0 引言

滇东电厂一期工程为4×600MW火电发电机组，由于设计、安装等方面的原因，在调试和试验过程中均发现了一些问题，现就这些问题做简单分析。

1 TV异常情况分析与处理

在500 kV升压站的送电以及机组总起动试验过程中均出现TV二次回路异常的情况。通过对这些TV二次回路异常情况的分析，建立起各种相量关系与各错误的二次回路接线之间的对应关系，从而在今后遇到TV二次回路异常的情况下，能够更快、更准确的解决问题，节省试验的时间，减轻试验人员的工作量。

1.1 TV二次单相极性接反

500 kV升压站送电时，5号主变高压侧TV二次测量值：UAN=61.2 V，UBN=61.2 V，UCN=61.2 V，UAB=61.2V，UAC=61.2V，UBC=106.2 V。从测量数据中可知三相相电压平衡，线电压不平衡，经分析为A相二次极性接反。

TV一次绕组和二次绕组有一同极性端,采用减极性标记，即从一、二次绕组的首端（或终端）看，流过一、二次绕组的电流方向相反。这样当忽略电压变比误差和角误差时，一、二次电压同相位，并可用同一相量表示［1］。当三相TV接成Y形接线时，一、二次绕组接线必须对应起来，这样二次绕组电压之间的相量关系才能真实的反应一次绕组电压的相量关系，如图1所示。

图1 TV的正常接线

当有一相极性接反时（假设A相接反）示意图如图2，此时表现出来的相量关系如图3。

图2 TV的A相极性接错线

从中可以看出：UaUcN构成一等边三角形；UaUbN构成一等边三角形。因此TV二次绕组三相电压之间的相量关系有Ua=Ub=Uc=Uab=Uac；Ubc=1.732Uab。可见此种情况下与测量的幅值正符合。停电后在TV根部将A相极性改正，再次送电，测量数据如下：UAN=61.2 V，UBN=61.2 V，UCN=61.2 V，UAB=106.2 V，UAC=106.2 V，UBC=106.2 V，TV二次回路正常。

图3 A相极性接错时的相量图

1.2 TV二次回路断线

1号机组总起动试验至发电机空载特性试验，励磁升起一点后，接入电力系统参数录波装置的发电机电压不平衡， 其值分别为：UAB=12V，UBC=UAC＝6 V。分析认为是C相断线，具体分析如下。

考虑到装置内部的电压变换器无论是电磁回路结构还是负载，都基本相同，因此从装置箱体外部观察，可将三个电压变换器模拟成Y形连接的三相阻抗负载［2］，则形成的等效电路如图4所示。

图4 等效电路图

当C相在K点断开形成断线时，电路只形成一个完整的回路。设流经此回路的电流为I，则2I×X＝EA-E，解得 I＝（EA-EB）/2X；装置中性点电位U4＝EA-X×I＝（EA＋EB）/2，装置端子排处的测量值（以N 作为基准点） 为：UA＝EA；UB＝EB；UC＝（EA＋EB）/2；UAB=EA-EB；UAC＝（EA-EB）/2；UBC＝（EB－EA）/2。相量图如图5所示。可见，UAB电压正常，UBC、UAC电压减半，与测量值正符合。因此，C相二次回路断线。检查C相二次回路发现在端子箱处，发生“压皮”导致C相断线，处理后电压恢复正常。

图5 TV C相断线时相量图

1.3 二次接地不良

当TV一、二次绕组三相中性点没有接地或接地不良的情况下，这样就会造成中性点对地电位的“漂移”，使中性点对地电位不为零，从而三相对地电压不再对称，这种情况对二次核相的结果有很大的影响。

1号机组并网后，对工作6 kV进线TV和6 kV母线TV二次核相时，发现A相对A相电压有20V左右的压差，经检查是工作进线PT二次中性点未接地。

1.4 匝间专用TV一次电缆着火

4号机组总起动试验进行至发电机短路试验，当定子电流升到0.8倍的额定电流时，发电机匝间专用TV的C相TV柜有火光冒出，随即跳开灭磁开关对发电机进行灭磁。检查发现连接C相TV中性点的电缆和机端接TV的铜排紧密接触在一起，电缆着火。因短路试验是发电机-变压器组的短路试验，短路点在变压器高压侧，因此在发电机机端与短路点之间有一变压器的短路阻抗，当升流后机端会有一定幅值的电压，使电缆发热着火。幸而是在做短路试验时发生此种情况，若是在额定电压下，将会造成发电机C相机端和中性点的匝间短路，后果不堪设想。

2 CT异常情况分析与处理

2.1 110 kV母差报警

110 kV母差装置报警，装置显示Ⅰ母差电流0.14 A，Ⅱ母差电流0.14 A，大差无差流，母联电流0.07A。基于此种情况判断出现异常的原因是母联CT极性接反。本保护装置将母联作为Ⅰ母线上的原件，因此其CT极性与Ⅰ母线上其他原件极性相同，与Ⅱ母线上的原件极性相反。装置计算Ⅰ母差流公式为 Id1=（I11＋I12+…＋I1n）＋Iml； Ⅱ母差流计算公式为 Id2=（I21＋I22+…＋I2n）－Iml； 大差差流计算公式为Id=（I11＋I12+…＋I1n）＋（I21＋I22+…＋I2n）。由以上公式可见当母联极性接反时，大差电流平衡，而两条母线差流都为母联电流的2倍，正符合此时情况。后用电流相位表测量各个支路电流，证实确是如此。改正母联CT的极性后，差流消失。

2.2 CT二次回路接错线

1号机短路试验测量电流相量时，厂变6 kV侧的一组CT的测量数据为：三相幅值相等，都为0.5 A；而相角却是A超前B 120°，A超前C 300°，即B、C相方向相反，相量图如图6所示。检查CT二次回路发现在就地端子排处将B相CT二次线的尾S2与C相CT二次线的头S1互换了位置，错误接线如图7，改正后电流恢复正常。

图6 CT测量相量图

图7 CT错接线图

2号机短路试验测量电流相量时，发电机的一组 CT 在变送器屏测得的数据为：IA＝0.52 A，IB＝IC＝0.26 A，A相与B相和C相的方向都相反，在励磁调节器屏测得的数据三相正常，因此问题存在于励磁调节器屏到变送器屏的回路上，CT接线见图8。仔细检查发现在励磁调节器屏端子排内侧B、C相有一根短接线没有拆开，如图中虚线所示，从而形成B、C两相短接。因此在变送器屏测量值为IB＝IC＝（IB1＋IC1）/2＝－IA/2 将短接线拆除后测量，结果正常。

图8 CT回路接线图

3 转子一点接地保护动作

滇东电厂3号机发变组短路试验时，发变组保护发转子一点接地灵敏段信号，保护装置测得接地电阻为18 k，装置测量转子正对地电压为100.4 V，转子负端对地电压为-47.7V。

滇东电厂3号机励磁系统是全静止自并励系统，使用的是ABB可控硅励磁装置。通过接于机端的励磁变压器提供励磁整流装置的功率。转子一点接地保护的保护范围为可控硅交流侧即励磁变低压绕组、可控硅直流侧系统包括直流母排、转子绕组、以及接于转子直流母排上的二次回路，因此转子一点接地保护的动作原因应该是以上所述的回路中有对地绝缘不好的回路。

根据以上的分析进行了下面的检查：发现转子一点接地信号后停止短路试验，跳开灭磁开关，保护装置后断开转子电压接入装置的连接片，用500V兆欧表对转子绕组进行绝缘测量，绝缘合格。用500 V摇表测量可控硅交流侧对地绝缘电阻，绝缘正常。检查保护装置，重新做转子一点接地静态试验，逻辑正常。基于一次系统没有故障，重新开机进行试验，等到励磁电压升到30 V以上时，转子一点接地信号再次发出，仔细检查二次回路，发现转子电压在保护B柜有并出线到故障录波器，但转子电压线和大轴的线都是从端子排里面并接到故障录波器的，因此上次测绝缘的时候因为连接片已经打开，并没有包括到故障录波器的这一段线。从故障录波器后断开端子排的连接片，转子一点接地信号消失，仔细检查此段二次回路发现设计院和故障录波装置定义不符，转子电压所接位置并不是故障录波器所定义的转子电压的通道。

4 发电机三次谐波异常

滇东电厂3号机电气总启动进行至空载试验时，发电机机端TV开口三角及发电机中性点的三次谐波电压异常，测量值为机端零序三次谐波电压5.85V，基波0.02V，中性点零序三次谐波电压0.09V,基波0.00 V，发变组保护A、B两套装置测量值基本相同。

三次谐波电压式定子接地保护是利用发电机机端和中性点的三次谐波电压在正常和定子绕组接地故障时的特点构成的。发电机正常运行时，发电机中性点的三次谐波电压比机端的略大，而在发电机中性点及其附近发生接地故障时，发电机中性点的三次谐波电压减小，发电机机端的三次谐波电压增大［3，4］。利用其变化特点，使发电机机端三次谐波电压作为动作量，发电机中性点三次谐波电压作为制动量，利用绝对值比较原理，当发电机机端三次谐波电压与中性点三次谐波电压比值大于整定值时，继电器动作，三次谐波电压式定子接地保护报警。

从测量值可以看出，发电机机端三次谐波电压明显偏大，中性点三次谐波电压近乎为零，存在明显异常。出现这种情况的可能原因有发电机机端TV和发电机中性点TV二次回路存在错误，或发电机定子绕组非常接近中性点处发生接地故障。

因总启动试验进行之前，刚刚检查了系统，测量发电机定子绕组绝缘正常，因此首先怀疑TV二次回路或保护装置存在异常。断开装置连接的外回路，从端子排用继电保护测试仪加入基波及三次谐波电压，保护装置采样准确，排除保护装置存在异常的情况。发变组A套装置机端三次谐波电压的采样是来自发电机出口1TV，B套装置是采自发电机出口3TV。从其两套装置采样基本相同，可以初步判定TV二次回路没有存在错误。为防止1TV、3TV同时出现错误的情况，对TV二次回路进行仔细检查，无异常，测量TV特性正常。因此，排除TV回路存在异常的想法。

二次回路及保护装置没有异常，肯定是一次系统出现了故障。对一次系统进行绝缘测量，拉开发电机中性点接地刀闸，用2 500 V水内冷专用兆欧表测量发电机定子绕组对地绝缘，绝缘正常，符合要求，定子绕组不存在接地故障，这与分析的原因不一致。仔细检查一次系统，发现将发电机中性点接地刀闸拉开后，所测定子绕组的绝缘没有包括中性点接地变压器高压侧。断开接地变压器原边的接地铜排，用2 500 V兆欧表测量接地变压器原边的对地绝缘，对地电阻为零，因此接地变压器原边存在接地故障。仔细检查，发现发电机出口2TV中性点与发电机中性点连接电缆的屏蔽层的接地铜辨接触到了接地变压器高压侧，从而造成接地变压器高压侧金属性接地，如图9。当发电机中性点接地刀闸合闸，发电机正常运行时，相当于发电机中性点直接接地。

图9 匝间专用PT中性点电缆屏蔽层接地铜辫造成接地变压器高压侧接地

显然，接地变压器高压绕组接地是造成三次谐波电压异常地原因。将接地铜辨固定在远离接地变压器的架构上之后，测量接地变压器高压侧对地绝缘，绝缘正常。合上发电机中性点接地刀闸，对发电机进行零起升压到额定值，发变组保护A、B套装置三次谐波电压采样为：发电机机端1.10 V；发电机中性点2.01 V，从上可以看出发电机三次谐波电压异常的情况消失。发电机并网，实测三次谐波电压分别为：发电机机端：1.21V，发电机中性点：2.28 V，按此实测值对三次谐波电压并网后定值进行整定。

5 结语

通过滇东电厂一期工程调试过程中电气专业异常事故的分析，可以看出无论是在安装，还是在设计甚至调试等方面，都有待于改进和提高。这其中既涉及到一次设备，也包含二次回路。这些问题的出现，延长了试验时间，增加了试验人员劳动强度。同时，三次谐波电压定子接地保护是靠首次并网及带负荷后的实测值进行定值整定的，因此首次起动前系统的绝缘检查非常重要。而绝大多数情况下，都会测量定子绕组的绝缘，却忽略了接地刀闸下面的接地变压器的高压绕组。因此以后的起动试验前的系统检查，应注意接地变压器高压绕组的绝缘检查。