0引言

互感器是將電力系統(tǒng)的一次電流及一次電壓變換成與其成正比的小電流及低電壓,以供給測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置,并起到一、二次隔離作用的變換器。將電力系統(tǒng)的一次大電流變換成二次小電流的互感器叫電流互感器,而將一次高電壓變換成二次低電壓的互感器叫電壓互感器[1]。電壓互感器的作用是將電力系統(tǒng)的一次高電壓轉(zhuǎn)換成與其成比例的低電壓,輸入到繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表中[1—2]。在電力系統(tǒng)中,繼電保護(hù)動(dòng)作事件時(shí)有發(fā)生,本文介紹了一起電壓互感器二次側(cè)兩點(diǎn)接地短路引起的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作、電壓互感器燒毀事件,并分析其動(dòng)作原因及暴露的問(wèn)題,提出防范措施。

1 故障概述

2020年9月1 日—10月20日,某火力發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修,其間電氣一次專業(yè)更換了發(fā)電機(jī)出口兩組共6個(gè)單相電壓互感器(簡(jiǎn)稱PT),原PT廠家為大連第一互感器廠,新PT廠家為西門子,均選用電磁式PT,型號(hào)為VES 24—15。10月19日,為檢查發(fā)電機(jī)出口PT更換后二次回路接線及二次側(cè)電壓相位的正確性,汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至3000 r/min定速后進(jìn)行發(fā)電機(jī)PT核相試驗(yàn)與發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)。

11:58,在勵(lì)磁間就地建壓,并緩慢增磁,進(jìn)行發(fā)電機(jī)零起升壓試驗(yàn),機(jī)端電壓升至10%額定電壓時(shí),進(jìn)行發(fā)電機(jī)PT核相試驗(yàn),檢查各組電壓幅值、相位及開(kāi)口三角電壓幅值無(wú)問(wèn)題后,繼續(xù)緩慢升壓至105%UN。

12:08,當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓升至16 kV即80%UN時(shí),滅磁開(kāi)關(guān)跳閘;立即檢查發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作情況,發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護(hù)A、B柜“跳閘”燈均亮,“定子零序電壓高段”保護(hù)動(dòng)作,即“定子接地保護(hù)動(dòng)作”,保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間為12:08:24.543,19720 ms后定子零序電壓高段動(dòng)作(表1),通知電氣專業(yè)人員對(duì)發(fā)電機(jī)一次系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。

2 故障檢查情況

事件發(fā)生后,電氣專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器附近有焦蝴味,將 各組PT拉 出 檢查發(fā)現(xiàn)TV01 (用于發(fā)變組保護(hù)A套、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器A套)C相燒毀,外殼裂開(kāi),線圈外露(圖1)。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)TV01 C相電壓互感器根部接線端子排內(nèi)側(cè)開(kāi)口三角繞組da端子接地螺絲未拆(圖2),檢查本次檢修期間更換的其他5個(gè)電壓互感器根部接線存在同樣的問(wèn)題,且存在發(fā)熱情況,判斷另5個(gè)電壓互感器已不能繼續(xù)使用,只是故障嚴(yán)重程度暫未達(dá)到短路燒毀的TV01 C相電壓互感器的水平。

3 故障原因分析

3.1 原因分析

查閱設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn),2號(hào)發(fā)電機(jī)機(jī)端各組電壓互感器二次側(cè)接地點(diǎn)均在發(fā)電機(jī)出口電壓互感器端子箱處接地,而此次檢修期間更換電壓互感器過(guò)程中TV01 C相PT根部接線端子排內(nèi)側(cè)開(kāi)口三角繞組da端子接地螺絲未拆引起TV01 C相PT二次側(cè)繞組兩點(diǎn)接地短路,在發(fā)電機(jī)升壓過(guò)程中燒毀,造成發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓升高,達(dá)到“定子接地保護(hù)高段”定值,造成發(fā)變組保護(hù)A、B柜動(dòng)作出口跳閘,保護(hù)動(dòng)作正確。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓升至10%額定電壓進(jìn)行PT核相時(shí),由于只測(cè)量二次繞組電壓幅值、相位及整個(gè)開(kāi)口三角電壓幅值,所以試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)電壓回路異常。

電壓互感器是一個(gè)內(nèi)阻極小的電壓源,正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載阻抗很大[3],相當(dāng)于開(kāi)路狀態(tài),二次側(cè)僅有很小的負(fù)載電流。二次電流I=U/Z,在二次電壓一定的情況下,阻抗越小電流越大,當(dāng)電壓互感器二次側(cè)短路時(shí),二次回路阻抗接近為0,將產(chǎn)生很大的短路電流,會(huì)將電壓互感器燒壞。所以,電壓互感器的二次回路不能短路[1—2,4]。

3.2 電壓互感器二次回路接地要求

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的電壓互感器,多為三繞組電壓互感器。匝數(shù)多的繞組為一次繞組,有兩個(gè)二次繞組,其一用于測(cè)量相電壓或線電壓,另一繞組用于測(cè)量零序電壓。通常,將用于測(cè)量相電壓或線電壓的繞組叫二次繞組,另一繞組叫三次繞組。電壓互感器二次及三次回路必須有一個(gè)接地點(diǎn),其 目的是保護(hù)設(shè)備與人身安全。若無(wú)接地點(diǎn),當(dāng)PT一次對(duì)二次或三次之間的絕緣損壞時(shí),一次的高電壓將串至二次或三次回路中,危及人身及二次設(shè)備的安全。此外,一、二次間還存在分布電容,當(dāng)二次回路沒(méi)有接地時(shí)會(huì)感應(yīng)出很高的電壓,危及人身與設(shè)備安全[1]。

《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2023版)》(以下簡(jiǎn)稱“二十五項(xiàng)反措”)18.6.2.1要求“電流互感器或電壓互感器的二次回路只能有一個(gè)接地點(diǎn)”[5]。電壓互感器二次回路只允許有一個(gè)接地點(diǎn)[1—2,5—6],若有兩個(gè)或多個(gè)接地點(diǎn),當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),各個(gè)接地點(diǎn)之間的地電位相差很大,該電位差將疊加在電壓互感器二次或三次回路上,使電壓互感器二次或三次電壓的幅值及相位發(fā)生變化,進(jìn)而造成阻抗保護(hù)或方向保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

3.3 故障處理情況

因TV01C相電壓互感器燒毀,且本次A修期間一起更換的其他5個(gè)電壓互感器已不能繼續(xù)使用,對(duì)本次檢修更換的6個(gè)電壓互感器更換試驗(yàn)合格的備件,并完成二次回路接線、檢查及核相工作。

3.4 暴露問(wèn)題

1)電氣一次專業(yè)。設(shè)備管理不到位,電壓互感器更換后電氣一次專業(yè)未向電氣二次專業(yè)提供電壓互感器說(shuō)明書、接線圖等相關(guān)資料,且未對(duì)電氣二次專業(yè)人員技術(shù)交底。2)電氣二次專業(yè)。電氣二次專業(yè)人員只記錄了電壓互感器更換前后PT根部端子排外側(cè)端子接線解線、接線情況,對(duì)更換后PT設(shè)備不熟悉,未關(guān)注內(nèi)側(cè)端子排接線情況及未拆的一顆螺絲可能對(duì)二次回路產(chǎn)生的影響。由于發(fā)電機(jī)出口PT在機(jī)組并網(wǎng)前幾小時(shí)才推至運(yùn)行位置,而機(jī)組檢修過(guò)程中進(jìn)行PT二次回路絕緣檢查及直阻檢查時(shí),PT本體上二次接線航空插頭與柜內(nèi)航空插座是脫離的,所以在進(jìn)行PT二次回路絕緣檢查時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)PT二次繞組存在兩點(diǎn)接地的隱患。

GB50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》第10章10.0.3要求“測(cè)量繞組的絕緣電阻,應(yīng)符合下列規(guī)定:應(yīng)測(cè)量一次繞組對(duì)二次繞組及外殼、各二次繞組間及其對(duì)外殼的絕緣電阻,絕緣電阻值不宜低于1 000 MΩ”[7]。PT更換后投入運(yùn)行前二次繞組本身對(duì)外殼不應(yīng)存在接地情況,檢修質(zhì)檢點(diǎn)驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán),一級(jí)驗(yàn)收責(zé)任人保護(hù)班班長(zhǎng)未有效履行驗(yàn)收職責(zé),留有回路接線隱患,造成新更換的一個(gè)單相PT燒毀,其余5個(gè)單相PT損壞無(wú)法繼續(xù)使用。慶幸的是,電壓互感器二次側(cè)兩點(diǎn)接地短路在發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)過(guò)程中即機(jī)組并網(wǎng)前問(wèn)題已暴露,尚未造成機(jī)組非停事件,同時(shí)由于在機(jī)組并網(wǎng)前提前開(kāi)展試驗(yàn),留出了時(shí)間富裕量,也未因試驗(yàn)中發(fā)電機(jī)出口PT損壞后更換備件延誤機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間。

3.5防范措施

1)電氣一次專業(yè)。新設(shè)備更換后設(shè)備主體單位應(yīng)對(duì)設(shè)備相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底,及時(shí)提供說(shuō)明書及圖紙資料。2)電氣二次專業(yè)。PT更換后投入運(yùn)行前應(yīng)根據(jù)規(guī)程要求檢查二次繞組本身對(duì)外殼絕緣情況,并進(jìn)行驗(yàn)收。規(guī)范二次回路檢查作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),防止電壓互感器二次回路絕緣檢查及直阻檢查后二次繞組存在兩點(diǎn)接地問(wèn)題。加強(qiáng)檢修質(zhì)量管理,嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)檢點(diǎn)驗(yàn)收流程,各級(jí)驗(yàn)收人員各負(fù)其責(zé),保證回路的可靠性,從而確保檢修質(zhì)量。高度重視保護(hù)二次回路檢查工作,尤其是PT、CT二次回路接地點(diǎn)及電纜絕緣完好情況,認(rèn)真開(kāi)展技術(shù)監(jiān)督要求檢查項(xiàng)目及試驗(yàn)?；ɑ蛟O(shè)備變更后,調(diào)試時(shí)為檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓互感器電壓回路的完整性和準(zhǔn)確性,需進(jìn)行二次加壓[8],測(cè)量電壓互感器二次電壓值和相序。通常二次加壓時(shí)斷開(kāi)電壓互感器二次空開(kāi),在空開(kāi)下口加量,不通過(guò)電壓互感器本體。為檢驗(yàn)電壓互感器本體,在條件允許情況下,可以帶電壓互感器本體進(jìn)行加壓。3)加強(qiáng)專業(yè)間溝通合作。設(shè)備應(yīng)分工明確,杜絕分工模糊出現(xiàn)管理盲區(qū),針對(duì)PT、CT等設(shè)備專業(yè)分界點(diǎn),電氣一次專業(yè)與電氣二次專業(yè)應(yīng)相互協(xié)作,加強(qiáng)專業(yè)間溝通聯(lián)系,杜絕兩不管情況產(chǎn)生管理盲區(qū)。

4 提高電氣二次專業(yè)水平管理要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1)加強(qiáng)基建及技改設(shè)計(jì)階段管理。加強(qiáng)圖紙審核管理,杜絕出現(xiàn)設(shè)計(jì)階段違反二十五項(xiàng)反措及行業(yè)規(guī)程條款的情況,從設(shè)計(jì)階段杜絕隱患,避免設(shè)計(jì)遺留問(wèn)題帶來(lái)的整改費(fèi)用。

2)加強(qiáng)基建或技改安裝、調(diào)試、試驗(yàn)過(guò)程管控。設(shè)備安裝過(guò)程中CT多點(diǎn)接地或電纜外絕緣皮損傷等二次回路方面的問(wèn)題或隱患不易發(fā)現(xiàn),建議將試驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容與交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行核對(duì),確保不存在缺項(xiàng)、漏項(xiàng)情況,從而減少基建、技改遺留問(wèn)題,提高基建、技改質(zhì)量。二十五項(xiàng)反措18.3.1要求“應(yīng)從保證設(shè)計(jì)、調(diào)試和驗(yàn)收質(zhì)量的要求出發(fā),合理確定新建、改建、擴(kuò)建工程工期。工程調(diào)試應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定執(zhí)行,不得為趕工期減少調(diào)試項(xiàng) 目,降低調(diào)試質(zhì)量”[5]。

3)加強(qiáng)圖紙資料等基礎(chǔ)管理工作。收集好設(shè)備說(shuō)明書、設(shè)計(jì)圖紙,特別是繼電器等小設(shè)備的說(shuō)明書及圖紙資料等,建立設(shè)備臺(tái)賬,設(shè)備變更、圖紙變更履行變更手續(xù),并做好臺(tái)賬、圖紙變更記錄,確保現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際接線與圖紙一致。二十五項(xiàng)反措18.3.2要求“新建、改建、擴(kuò)建工程的相關(guān)設(shè)備投入運(yùn)行后,施工(或調(diào)試)單位應(yīng)及時(shí)提供完整的一、二次設(shè)備安裝資料及調(diào)試報(bào)告,并應(yīng)保證圖紙與實(shí)際投入運(yùn)行設(shè)備相符”[5]。

4)加強(qiáng)設(shè)備日常管理工作。班組人員每天認(rèn)真開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)備巡視檢查,杜絕走馬觀花式巡視檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備報(bào)警等問(wèn)題并及時(shí)處理,提高設(shè)備可靠性。按計(jì)劃認(rèn)真開(kāi)展線路保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)、啟備變保護(hù)等保護(hù)壓板月度核對(duì)及差流檢查定期工作,提高保護(hù)設(shè)備可靠性。

5)加強(qiáng)繼電保護(hù)、勵(lì)磁、電測(cè)及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)監(jiān)督管理工作。發(fā)揮技術(shù)監(jiān)督作用,認(rèn)真執(zhí)行保護(hù)定值變更審批制度,杜絕出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)設(shè)備定值與定值單不符情況,防止“誤碰、誤整定、誤接線”繼電保護(hù)三誤情況發(fā)生。認(rèn)真對(duì)照學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)規(guī)程規(guī)范、技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)展技術(shù)監(jiān)督自查及整改工作。同時(shí),重視外部技術(shù)監(jiān)督查評(píng)、安評(píng)查評(píng)問(wèn)題整改工作。

6)加強(qiáng)檢修質(zhì)量管控。認(rèn)真開(kāi)展技術(shù)監(jiān)督要求檢查項(xiàng)目及試驗(yàn),認(rèn)真完成保護(hù)整組傳動(dòng)工作,加強(qiáng)檢修技改質(zhì)檢點(diǎn)驗(yàn)收管控,各級(jí)驗(yàn)收人員各負(fù)其責(zé),嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收流程,確保檢修質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)“修必修好”目標(biāo)。高度重視二次回路檢查工作,尤其是CT、PT二次回路接地點(diǎn)及電纜絕緣完好情況。二十五項(xiàng)反措

18.6.2.1要求“電流互感器或電壓互感器的二次回路只能有一個(gè)接地點(diǎn)”[5]。

7)重視班組員工技能培訓(xùn)。班長(zhǎng)、專工、主管、專業(yè)主任等管理人員應(yīng)定期組織并督促班組員工對(duì)系統(tǒng)設(shè)備原理、說(shuō)明書、圖紙等資料的學(xué)習(xí)及規(guī)程規(guī)定等資料的學(xué)習(xí)培訓(xùn)工作,開(kāi)展專業(yè)技能比武等活動(dòng),不斷提升專業(yè)技術(shù)人員技術(shù)水平及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

8)積極組織開(kāi)展隱患排查工作。組織學(xué)習(xí)行業(yè)內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)機(jī)組非停、非降案例,并組織開(kāi)展針對(duì)性隱患排查工作,主動(dòng)排查問(wèn)題隱患并整改,杜絕隱患問(wèn)題重復(fù)發(fā)生。

9)加強(qiáng)專業(yè)間溝通合作。設(shè)備應(yīng)分工明確,杜絕分工模糊出現(xiàn)管理盲區(qū),針對(duì)PT、CT等設(shè)備專業(yè)分界點(diǎn),電氣一次專業(yè)與電氣二次專業(yè)應(yīng)相互協(xié)作,杜絕兩不管情況引起的管理盲區(qū),打破專業(yè)界限,協(xié)同合作。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一起電壓互感器二次側(cè)兩點(diǎn)接地短路引起的發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作、電壓互感器燒毀事件,通過(guò)保護(hù)裝置動(dòng)作情況,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況,分析其動(dòng)作原因及存在的管理技術(shù)問(wèn)題,并提出針對(duì)性防范措施,有利于提高保護(hù)設(shè)備二次回路可靠性與機(jī)組運(yùn)行安全性。

另外,結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)探討了提高電氣二次專業(yè)管理水平要點(diǎn)及注意事項(xiàng),對(duì)于同類機(jī)組具有借鑒指導(dǎo)意義。

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《機(jī)電信息》2025年第17期第18期