发电机出口电压互感器静态反升压试验及应用

韩维峰

摘 要：发电机出口电压互感器（PT）主要用于保护、励磁、测量。然而实际生产中发电机出口PT由于制造或其他原因故障引起的异常时有发生，PT故障不仅影响测量而且可能造成与之相连的母线电压降低，二次回路中出现零序电压，引起发电机90%定子接地保护误动作，造成机组跳闸，其安全性不容忽视。新更换的PT如何确保其二次回路接线、变比、极性的正确性成为重中之重。以往通过机组启动时做空载特性试验，可以验证PT的正确性。但这样延长了机组的启动时间且增加了启动用油量。阳城电厂7号、8号机组更换新的电压互感器后通过PT静态反升压试验来验证PT的正确性。不仅可以节省燃油，更重要的是缩短起机时间，且保证机组安全并网。

关键词：出口PT；反升压；理论原理分析

中图分类号：TM72 文献标识码：A

一、方案的提出

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。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气隔离。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主要用于保护、励磁。测量。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。

近几年，国内部分电厂相继出现由于发电机机端电压互感器的制造缺陷而故障，导致“发电机90%定子接地保护”误动的情况。为确保机组的安全可靠运行，需对现场使用的电压互感器进行检查，发现与存在缺陷电压互感器是同批次的全部更换。众所周知，在更换电压互感器时，需要进行其二次回路的拆接线工作。为确保机组启动时电压互感器二次回路的可靠性、安全性及接线的正确性，必须在机组并网前进行发电机空载特性试验来验证。此过程一般需要大约1小时，这就延长了机组的正常启动时间。为解决以上问题，我公司专业技术人员另辟蹊径，对发电机机端电压互感器的相关试验研究论证，从机组的安全性和经济性进行评价，寻求机组静态情况下进行对电压互感器的升压核相、极性等二次回路的全面检查方法，最终研究出一种新的方法——发电机机端电压互感器进行静态升压试验。即在机组启动之前利用装置对发电机机端电压互感器进行静态升压试验，来完成对发电机机端电压互感器的全面检查。

为了确保发电机出口PT的正确性，在机组大修以及更换PT后就必须做发电机空载试验。发电机空载试验实际上是在PT一次侧加电压，测量二次侧的电压、角度。来判断其二次回路接线、变比、极性的正确性。但这样成本非常高。如果通过三相隔离变器、三相调压器在发电机出口电压互感器其中一组二次绕组上加入电压感应至一次绕组，在由一次绕组感应至另外两个二次绕组上，再通过对二次绕组感应电压进行核相来验证PT二次回路接线、变比、极性的正确性。这样起机时不再进行发变组空载试验，不仅可以节省燃油，更重要的是缩短起机时间。

二、理论原理分析以及试验方法

发电机静态反升压试验主要是应用电磁感应原理，通过在发电机出口电压互感器其中的一组二次绕组上加入电压，这样将会在一次侧感应出相应电压，一次电压再感应到其他二次绕组上，再通过对二次绕组感应电压进行核相来验证PT二次回路接线、变比、极性的正确性。

由图1可知如在一组二次绕组a上加入电压，这样将会在一次侧感应出相应电压，一次电压再感应到其他二次绕组的a、b、c上以及开三角的绕组上。通过测量其他二次绕组的电压并进行核相如A611-A611B611-B611C611-C611如果极性正确不应有电压差值出现。当极性接反时核相电压为所加电压的两倍，如果变比不一致时在二次绕组上感应到电压幅值将不一致，在核相时将出现电压差值。

三、试验方法

1.#8机试验接线原理图（图2）

2.试验注意事项

（1）本次反升压试验选用发电机第一组PT的第二个二次绕组进行反升压，根据PT铭牌可知；（1a，1n）绕组变比20kV/100/V容量30VA；（2a，2n）绕组变比20kV/100/V容量50VA；（da，dn）绕组变比20kV/100/3V容量100VA。

（2）根据PT二次侧第二个绕组容量，可以计算二次绕组所允许流过的电流为：

因此在进行试验的过程中试验电流严禁超过0.866A。

（3）应严格按照图2试验接线原理图完成现场试验接线，并经试验现场负责人和工作负责人检查试验接线，确保接线正确无误方可进行试验。

（4）在试验过程中，应逐渐升高电压，同时监视试验电压及电流的变化，如果试验电流突然增大，应立即停止试验，防止电流太高烧损PT二次绕组。

（5）当二次电压升至10V时应在发电机PT端子箱处进行各PT二次电压值测量及核相工作。各二次电压值及相位均正确无误后，全面检查各发变组保护柜、故障录波器、发电机测控柜、发变组变送器柜、发变组电度表柜、DCS画面、励磁系统控制柜、安稳装置数据采集柜等装置电压显示值及各电压相位，并做好试验记录。

（6）以上工作检查完毕后，继续升高试验电压至100V，这时发电机PT一次侧电压已升至正常运行电压（发电机PT一次侧线电压20kV）。在升压过程中严密监视二次电压及试验电流的变化，发现电流突然增大时应立即停止试验，查明原因并处理故障后再进行试验。当电压稳定升至100V后，全面检查各二次电压回路，测量各组PT二次电压值，并进行二次电压核相工作。

（7）发电机PT端子箱处核相工作完成后，全面检查各发变组保护柜、故障录波器、发电机测控柜、发变组变送器柜、发变组电度表柜、DCS画面、励磁系统控制柜、安稳装置数据采集柜等装置电压显示值及各电压相位，并做好试验记录。

四、试验具体步骤如下

1.按照图3试验接线图检查检修箱与试验用隔离变压器及三相调压器之间电缆已经连好。

2.先将三相调压器调零。

3.检查三相调压器与PT二次回路的第一绕组电缆已连好。

4.合上试验电源开关，将PT二次线电压升至10V，对PT二次各绕组电压进行测量，并将测量数据做好记录。

5.测量个点电压均正常后，对PT二次电压进行核相，并将测量数据做好记录。

6.检查发变组保护柜、励磁系统控制柜、变送器柜、故障录波器柜、电度表柜、NCS柜、安稳装置从柜电压测量值正常，将PT二次线电压升至额定电压100V，对PT二次各绕组电压再次进行测量，并将测量数据做好记录。

7.测量个点电压均正常后，对PT二次电压再次进行核相，并将测量数据做好记录。

8.检查发变组保护柜、励磁系统控制柜、变送器柜、故障录波器柜、电度表柜、NCS柜、安稳装置从柜电压测量值正常，并将各装置显示测量值做好记录。

9.待各点电压均检查完毕后，将试验电压降至0V后断开试验电源，拆除试验接线。

10.试验完毕后，恢复PT柜与离相封母之间的软连接，并回复PT柜接地线。

本试验。

五、试验的优越性

1.成本低。本试验使用了三相调压器和三相隔离变，试验使用电源电缆为1.5mm2三芯电缆约100m，电源开关及检修插头各一个。试验所用器材均可重复使用，与在机组启动时进行空载特性试验相比，本次试验成本为零。由于在机组启动之前就可以完成对发电机机端电压互感器的全面检查工作，这样可以保证机组的顺利启动，同时取消机组并网前的空载试验时间，有效缩短机组启动时间，节约启动燃油约8t，安全效益和经济效益良好。

2.可操作性高。本试验无须太多人力物力，在机组停机检修阶段就可以完成本试验，在试验进行时做好试验现场的安全措施即可，当发现有接线错误或其他问题时，可及时进行更正且不会影响机组的正常启动及并网时间，。

3.安全性高。本试验在初步试验时所加电压为额定电压的10%，在这种情况下，即使出现接线错误也不会对设备造成损坏，在低电压检查完毕且一切均正常后再将电压升至额定进行检查，这时电压互感器的运行工况与机组正常运行时的完全一样，这时再次确定电压互感器的完好及二次回路接线的正确性，这样可以保护机组的正常启动及稳定运行。

结语

发电机静态反升压试验是验证电压互感器二次回路接线、变比、极性的正确性的一种简单实用的方法。这样机组启动时不再进行发变组空载试验，不仅可以节省燃油，更重要的是缩短起机时间，且保证机组安全并网。希望本试验的步骤以及方法，能对各位同行有所帮助。由于本人的水平有限，在阐述过程中的不足之处敬请大家谅解。

参考文献

[1]王德忠.高电压互感器技术的发展趋势[J].上海电机学院学报，2012，15（1）：59-65.

[2]何子东，付炜平，霍春燕.红外监测诊断电容式电压互感器故障分析[J].高电压技术，2008，34（6）：1310-1312.

[3]李长益，舜台.500kV电容式电压互感器故障分析[J].江苏电机工程，2003，22（4）：21-22.