发电机机端PT故障案例分析

杜宁宁，胡婷婷

（1．华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东烟台264000）

发电机机端PT故障案例分析

杜宁宁1，胡婷婷2

（1．华电国际电力股份有限公司技术服务中心，济南250014；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东烟台264000）

针对一起发电机机端PT柜内因照明电缆脱落造成三相接地的跳闸事故，描述了故障现象，结合故障录波曲线分析了故障时的保护动作行为和故障原因，提出了处理措施。在机组检修中应对发电机PT柜、共箱封闭母线等电气一次设备内部的照明、伴热电缆进行重点检查，防止电缆脱落造成绝缘故障。

发电机机端PT；电缆脱落；绝缘故障

0 引言

发电机机端PT柜、共箱封闭母线、高压开关柜等电气一次设备内部通常会在柜顶或侧面固定绑扎少量的照明、伴热电缆。这些电缆的固定、绑扎情况检查通常只能在机组检修时进行。由于不属于设备自身元器件，检修项目中没有此项内容，易被检修人员忽略。自设备投运固定绑扎后就没有再检查或重新绑扎过，时间一长，绑扎带老化脱落或绑扎的垂直段松动，都会造成一次设备对电缆金属外皮放电，引发绝缘故障，甚至会造成机组非正常停机。结合一起发电机机端PT故障案例进行分析，提出可行的防范措施。

1 故障经过

2014年，某电厂机组检修后启动试运，机组有功功率483 MW，无功功率183 Mvar，励磁系统5台整流柜并列运行，机组跳闸，发变组保护装置显示“发变组定子零序电压保护动作”，主变220 kV断路器开关跳闸，灭磁开关跳闸，厂用电切换成功。就地检查发现发电机出口2PT柜后门、侧门鼓开，上部封闭母线连接处橡胶伸缩套裂开；中性点至发电机中性点接地变压器连接电缆断成三节；C相动触头烧蚀，A、B、C相穿墙套管根部熔断，与柜体有放电拉弧现象；柜体背板局部烧穿，部分绝缘子破损。如图1～3所示。

图1 PT中性点至发电机中性点连接电缆

图2 PT柜上部封闭母线连接处橡胶伸缩套

图3 PT穿墙套管根部与柜体的放电拉弧

事故发生后，测量发电机出口PT一次保险无熔断，对PT进行空载励磁试验合格；测量发电机定子绝缘、直流电阻、直流耐压试验合格；发变组系统（发电机、封闭母线、主变、励磁变、接地变）绝缘合格；打开封闭母线盖板，对内部导体、封母外壳内壁进行检查，内部干燥无受潮、凝水迹象，机组微正压装置运行正常，压力正常。发电机机端PT一次接线示意图如图4所示。

图4 发电机机端PT一次接线示意

2 故障分析

2.1 保护动作分析

事故发生后，发变组录波器录波记录曲线如图5所示［1-2］。

图5 发变组故障录波图

发电机零序电压突变启动录波，发电机B相电压降至5 V（二次值），A相、C相电压升高；可以判断为B相金属性接地故障，故障位置在机端。

B相短路后224 ms“发变组定子零序电压保护”动作。

经过0.225 s（发电机定子接地保护定值延时是0.2 s），定子零序电压保护动作，发变组220 kV断路器、灭磁开关跳闸。

220 kV断路器跳开后，发电机、主变高压侧都无电流，但发电机励磁电流仍存在，励磁电流衰减时间常数是秒级的，所以此时发电机电压的衰减也是秒级的。经过了7～8个周波左右，出现三相电流，说明此时已发展为三相短路故障，因为短路故障位置在主变压器差动保护范围内，主变差动保护动作。三相短路最大故障电流约为4.25倍的额定电流，对应故障电流一次值为90 kA左右。（发电机二次额定电流为3.58 A，CT变比30 000／5）。

2.2 故障原因分析

造成2PT B相接地短路故障的原因是柜顶有照明、加热电源线，绝缘等级低，扎带老化，松动掉落到裸露母线上，引起B相短路接地。

2PT柜后仓内B相发生接地故障，发电机定子零序电压保护在B相PT故障后延时0.2 s动作，跳开发变组主开关，灭磁开关。

2PT B相接地故障后，由于该PT中性点不直接接地，PT中性点电位升高，绝缘击穿对地放电，经过该PT中性点与发电机中性点接地变压器之间的连接电缆，在发电机B相机侧与中性点侧跨过发电机中性点接地变压器形成短路通道，将连接电缆熔断。

2PT B相及中性点对地拉弧放电，电弧通过PT柜金属柜体发展成发电机机端三相短路，机组剩磁为短路点提供短路电流，三相差动保护动作。

3 处理措施

依据“容量在1 200 MVA以下的发电机允许的过电流时间和过电流倍数应符合公式（I2-1）×t= 37.5”［3］，计算得出t=2.25。说明发电机在90 kA（4.25倍额定电流）的故障电流下可以连续运行2.2 s，大于本次故障电流实际持续的时间0.6 s。对发电机定子端部内部人工检查，未发现异常；对发电机汽、励两端定子挡风圈内侧难以观察到的部位，采用内窥镜进行检查，未发现异常；汽端线棒表面、绑线、紧固螺栓等均检查正常。

更换发电机出口2PT柜三相穿墙套管及绝缘瓷瓶，恢复铜排接线，对铜排用绝缘护套包扎，对绝缘板和支撑绝缘子涂刷RTV。恢复发电机出口PT柜后门、侧门，密封处理PT柜上部封闭母线连接处橡胶伸缩套。更换2PT中性点至发电机中性点接地变压器连接电缆。

4 结语

高厂变低压侧共箱封闭母线内伴热电缆固定不牢松脱引起母线对伴热电缆金属外皮放电，造成单相接地故障导致机组停运；发电机集电环小罩内表面降噪材料脱落，发电机集电环正、负极通过降噪材料的金属薄膜短路，造成励磁直流过流保护动作导致机组停运。这些故障的发生均给设备和电网的安全运行带来了极大影响。建议及时查找此类设备隐患，并将此项作为设备检修的强制检查项目，以减少设备和电网的安全隐患。

［1］马永翔.电力系统继电保护［M］.重庆：重庆大学出版社，2004.

［2］何仰赞.电力系统分析（第三版）［M］.武汉：华中科技大学出版社，2002.

［3］GB／T 7064—2008隐极同步发电机技术要求［S］.

Analysis of a Generator Terminal PT Fault

DU Ningning1，HU Tingting2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai264000，China）

In view of a tripping accident of three-phase grounding caused by lighting cable loss in the generator terminal PT cabinet，phenomenon of the accident is described，protection action and cause of accident are analyzed by means of referring to the fault recording data，and treatment measures are put forward.To prevent insulation fault caused by cable loss，generator PT cabinet，heating cable，internal lighting of primary equipment should be checked out with due care.

generator terminal PT；cable loss；insulation fault

TM451

B

1007－9904（2015）03－0073－02

2014-09-01

杜宁宁（1973），女，高级工程师，从事发电厂电气技术管理工作；

胡婷婷（1983），女，工程师，从事电网运行工作。