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,以供給測量儀表、繼電保護及自動裝置,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、自動裝置和測量儀表中[1—2]。在電力系統(tǒng)中,繼電保護動作事件時有發(fā)生,本文介紹了一起電壓互感器二次側(cè)兩點接地短路引起的發(fā)電機定子接地保護動作、電壓互感器燒毀事件,并分析其動作原因及暴露的問題,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號機組A級檢修,其間電氣一次專業(yè)更換了發(fā)電機出口兩組共6個單相電壓互感器(簡稱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,型號為VES 24—15。10月19日,為檢查發(fā)電機出口PT更換后二次回路接線及二次側(cè)電壓相位的正確性,汽輪機沖轉(zhuǎn)至3000 r/min定速后進行發(fā)電機PT核相試驗與發(fā)電機空載試驗。

11:58,在勵磁間就地建壓,并緩慢增磁,進行發(fā)電機零起升壓試驗,機端電壓升至10%額定電壓時,進行發(fā)電機PT核相試驗,檢查各組電壓幅值、相位及開口三角電壓幅值無問題后,繼續(xù)緩慢升壓至105%UN。

12:08,當發(fā)電機機端電壓升至16 kV即80%UN時,滅磁開關跳閘;立即檢查發(fā)變組保護動作情況,發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護A、B柜“跳閘”燈均亮,“定子零序電壓高段”保護動作,即“定子接地保護動作”,保護啟動時間為12:08:24.543,19720 ms后定子零序電壓高段動作(表1),通知電氣專業(yè)人員對發(fā)電機一次系統(tǒng)進行全面檢查。

2 故障檢查情況

事件發(fā)生后,電氣專業(yè)人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)2號發(fā)電機機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A套、勵磁調(diào)節(jié)器A套)C相燒毀,外殼裂開,線圈外露(圖1)。

進一步檢查發(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個電壓互感器根部接線存在同樣的問題,且存在發(fā)熱情況,判斷另5個電壓互感器已不能繼續(xù)使用,只是故障嚴重程度暫未達到短路燒毀的TV01 C相電壓互感器的水平。

3 故障原因分析

3.1 原因分析

查閱設計圖紙發(fā)現(xiàn),2號發(fā)電機機端各組電壓互感器二次側(cè)接地點均在發(fā)電機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程中TV01 C相PT根部接線端子排內(nèi)側(cè)開口三角繞組da端子接地螺絲未拆引起TV01 C相PT二次側(cè)繞組兩點接地短路,在發(fā)電機升壓過程中燒毀,造成發(fā)電機中性點零序電壓升高,達到“定子接地保護高段”定值,造成發(fā)變組保護A、B柜動作出口跳閘,保護動作正確。發(fā)電機機端電壓升至10%額定電壓進行PT核相時,由于只測量二次繞組電壓幅值、相位及整個開口三角電壓幅值,所以試驗過程中未發(fā)現(xiàn)電壓回路異常。

電壓互感器是一個內(nèi)阻極小的電壓源,正常運行時負載阻抗很大[3],相當于開路狀態(tài),二次側(cè)僅有很小的負載電流。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,當電壓互感器二次側(cè)短路時,二次回路阻抗接近為0,將產(chǎn)生很大的短路電流,會將電壓互感器燒壞。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,有兩個二次繞組,其一用于測量相電壓或線電壓,另一繞組用于測量零序電壓。通常,將用于測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接地點,其 目的是保護設備與人身安全。若無接地點,當PT一次對二次或三次之間的絕緣損壞時,一次的高電壓將串至二次或三次回路中,危及人身及二次設備的安全。此外,一、二次間還存在分布電容,當二次回路沒有接地時會感應出很高的電壓,危及人身與設備安全[1]。

《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求(2023版)》(以下簡稱“二十五項反措”)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接地點”[5]。電壓互感器二次回路只允許有一個接地點[1—2,5—6],若有兩個或多個接地點,當電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,各個接地點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,進而造成阻抗保護或方向保護誤動或拒動。

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個電壓互感器已不能繼續(xù)使用,對本次檢修更換的6個電壓互感器更換試驗合格的備件,并完成二次回路接線、檢查及核相工作。

3.4 暴露問題

1)電氣一次專業(yè)。設備管理不到位,電壓互感器更換后電氣一次專業(yè)未向電氣二次專業(yè)提供電壓互感器說明書、接線圖等相關資料,且未對電氣二次專業(yè)人員技術交底。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,對更換后PT設備不熟悉,未關注內(nèi)側(cè)端子排接線情況及未拆的一顆螺絲可能對二次回路產(chǎn)生的影響。由于發(fā)電機出口PT在機組并網(wǎng)前幾小時才推至運行位置,而機組檢修過程中進行PT二次回路絕緣檢查及直阻檢查時,PT本體上二次接線航空插頭與柜內(nèi)航空插座是脫離的,所以在進行PT二次回路絕緣檢查時未能及時發(fā)現(xiàn)PT二次繞組存在兩點接地的隱患。

GB50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》第10章10.0.3要求“測量繞組的絕緣電阻,應符合下列規(guī)定:應測量一次繞組對二次繞組及外殼、各二次繞組間及其對外殼的絕緣電阻,絕緣電阻值不宜低于1 000 MΩ”[7]。PT更換后投入運行前二次繞組本身對外殼不應存在接地情況,檢修質(zhì)檢點驗收把關不嚴,一級驗收責任人保護班班長未有效履行驗收職責,留有回路接線隱患,造成新更換的一個單相PT燒毀,其余5個單相PT損壞無法繼續(xù)使用。慶幸的是,電壓互感器二次側(cè)兩點接地短路在發(fā)電機空載試驗過程中即機組并網(wǎng)前問題已暴露,尚未造成機組非停事件,同時由于在機組并網(wǎng)前提前開展試驗,留出了時間富裕量,也未因試驗中發(fā)電機出口PT損壞后更換備件延誤機組并網(wǎng)時間。

3.5防范措施

1)電氣一次專業(yè)。新設備更換后設備主體單位應對設備相關專業(yè)人員進行技術交底,及時提供說明書及圖紙資料。2)電氣二次專業(yè)。PT更換后投入運行前應根據(jù)規(guī)程要求檢查二次繞組本身對外殼絕緣情況,并進行驗收。規(guī)范二次回路檢查作業(yè)標準,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接地問題。加強檢修質(zhì)量管理,嚴格執(zhí)行質(zhì)檢點驗收流程,各級驗收人員各負其責,保證回路的可靠性,從而確保檢修質(zhì)量。高度重視保護二次回路檢查工作,尤其是PT、CT二次回路接地點及電纜絕緣完好情況,認真開展技術監(jiān)督要求檢查項目及試驗?；ɑ蛟O備變更后,調(diào)試時為檢驗發(fā)電機電壓互感器電壓回路的完整性和準確性,需進行二次加壓[8],測量電壓互感器二次電壓值和相序。通常二次加壓時斷開電壓互感器二次空開,在空開下口加量,不通過電壓互感器本體。為檢驗電壓互感器本體,在條件允許情況下,可以帶電壓互感器本體進行加壓。3)加強專業(yè)間溝通合作。設備應分工明確,杜絕分工模糊出現(xiàn)管理盲區(qū),針對PT、CT等設備專業(yè)分界點,電氣一次專業(yè)與電氣二次專業(yè)應相互協(xié)作,加強專業(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)水平管理要點及注意事項

1)加強基建及技改設計階段管理。加強圖紙審核管理,杜絕出現(xiàn)設計階段違反二十五項反措及行業(yè)規(guī)程條款的情況,從設計階段杜絕隱患,避免設計遺留問題帶來的整改費用。

2)加強基建或技改安裝、調(diào)試、試驗過程管控。設備安裝過程中CT多點接地或電纜外絕緣皮損傷等二次回路方面的問題或隱患不易發(fā)現(xiàn),建議將試驗項目、內(nèi)容與交接試驗標準要求進行核對,確保不存在缺項、漏項情況,從而減少基建、技改遺留問題,提高基建、技改質(zhì)量。二十五項反措18.3.1要求“應從保證設計、調(diào)試和驗收質(zhì)量的要求出發(fā),合理確定新建、改建、擴建工程工期。工程調(diào)試應嚴格按照規(guī)程規(guī)定執(zhí)行,不得為趕工期減少調(diào)試項 目,降低調(diào)試質(zhì)量”[5]。

3)加強圖紙資料等基礎管理工作。收集好設備說明書、設計圖紙,特別是繼電器等小設備的說明書及圖紙資料等,建立設備臺賬,設備變更、圖紙變更履行變更手續(xù),并做好臺賬、圖紙變更記錄,確?，F(xiàn)場設備實際接線與圖紙一致。二十五項反措18.3.2要求“新建、改建、擴建工程的相關設備投入運行后,施工(或調(diào)試)單位應及時提供完整的一、二次設備安裝資料及調(diào)試報告,并應保證圖紙與實際投入運行設備相符”[5]。

4)加強設備日常管理工作。班組人員每天認真開展系統(tǒng)設備巡視檢查,杜絕走馬觀花式巡視檢查,及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設備報警等問題并及時處理,提高設備可靠性。按計劃認真開展線路保護、發(fā)變組保護、啟備變保護等保護壓板月度核對及差流檢查定期工作,提高保護設備可靠性。

5)加強繼電保護、勵磁、電測及網(wǎng)絡安全防護技術監(jiān)督管理工作。發(fā)揮技術監(jiān)督作用,認真執(zhí)行保護定值變更審批制度,杜絕出現(xiàn)現(xiàn)場保護設備定值與定值單不符情況,防止“誤碰、誤整定、誤接線”繼電保護三誤情況發(fā)生。認真對照學習專業(yè)相關規(guī)程規(guī)范、技術監(jiān)督標準,開展技術監(jiān)督自查及整改工作。同時,重視外部技術監(jiān)督查評、安評查評問題整改工作。

6)加強檢修質(zhì)量管控。認真開展技術監(jiān)督要求檢查項目及試驗,認真完成保護整組傳動工作,加強檢修技改質(zhì)檢點驗收管控,各級驗收人員各負其責,嚴格執(zhí)行驗收流程,確保檢修質(zhì)量,實現(xiàn)“修必修好”目標。高度重視二次回路檢查工作,尤其是CT、PT二次回路接地點及電纜絕緣完好情況。二十五項反措

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接地點”[5]。

7)重視班組員工技能培訓。班長、專工、主管、專業(yè)主任等管理人員應定期組織并督促班組員工對系統(tǒng)設備原理、說明書、圖紙等資料的學習及規(guī)程規(guī)定等資料的學習培訓工作,開展專業(yè)技能比武等活動,不斷提升專業(yè)技術人員技術水平及解決實際問題的能力。

8)積極組織開展隱患排查工作。組織學習行業(yè)內(nèi)或系統(tǒng)內(nèi)機組非停、非降案例,并組織開展針對性隱患排查工作,主動排查問題隱患并整改,杜絕隱患問題重復發(fā)生。

9)加強專業(yè)間溝通合作。設備應分工明確,杜絕分工模糊出現(xiàn)管理盲區(qū),針對PT、CT等設備專業(yè)分界點,電氣一次專業(yè)與電氣二次專業(yè)應相互協(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

本文介紹了一起電壓互感器二次側(cè)兩點接地短路引起的發(fā)電機定子接地保護動作、電壓互感器燒毀事件,通過保護裝置動作情況,結(jié)合現(xiàn)場設備檢查情況,分析其動作原因及存在的管理技術問題,并提出針對性防范措施,有利于提高保護設備二次回路可靠性與機組運行安全性。

另外,結(jié)合工作經(jīng)驗與體會探討了提高電氣二次專業(yè)管理水平要點及注意事項,對于同類機組具有借鑒指導意義。

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《機電信息》2025年第17期第18期