PT匝间短路造成发电机定子接地保护动作分析

PT匝间短路造成发电机定子接地保护动作分析

王超

（宁夏国华宁东发电有限公司宁夏银川750048）

摘要：本文通过宁夏国华宁东发电有限公司（以下简称宁东公司）#2发电机定子接地保护动作跳闸案例，介绍了事故后的查找方法，确定了发电机出口PT（电压互感器）一次绕组匝间短路是造成发电机定子接地保护动作的真正原因，并分析了发电机出口PT一次绕组匝间短路为什么会造成发电机定子接地保护动作。由此出现了一种区别与发电机定子真实接地后的查找方法即PT二次绕组进行三倍频感应耐压法。

关键词：PT；匝间短路；定子接地

1概述

2012年12月24日11时03分宁东公司#2机组跳闸，DCS（热工分散控制系统）首出为“发电机定子接地保护动作”对一次系统摇绝缘没有发现异常，重新校验保护装置动作正常，#2发电机定子接地保护灵敏段零序电压定值为12V，时限为0.5s，从#2发变组故障录波器上查看保护跳闸时刻发电机机端电压及机端零序电压的采集情况，与发变组保护屏故障集信息一致。因此判断#2发电机肯定有故障存在。

2原因查找

2．1当发生故障后，对#2发电机本体及附属部件检查无异常，测试发变组绝缘合格，对发电机进行直阻测试、单相直、交流耐压试验，各项试验数据合格，又对厂高变、励磁变高压侧及其附属配件检查，绝缘测试均合格。对#2厂高变低压绕组、6kV共箱母线A、B分支及6kVA、B高压厂用段工作电源进线PT进行检查及绝缘测试，试验合格。至此一次系统常规检查项目基本完成但是还是没有找到故障原因。

2．2检查核对#2发变组保护A\B屏各定值正确与定值单一致，检查#2发变组保护A\B屏、发电机出口PT柜、发电机出口端子箱、中性点接地变电压回路接线正确。对#2发变组A\B屏的机端电压、机端零序电压、中性点零序电压、机端三次谐波电压、中性点三次谐波电压进行采样精度校验及通道校准，试验合格。对#2发变组A\B屏加入保护动作时的故障量，模拟事故状态，模拟结果与实际动作情况一致。确定了二次系统也没有问题。

2．3通过上述方法无法查出故障原因，显然故障点比较隐蔽。定子接地保护取用的是发电机中性点接地变压器二次电压3U0，通常3U0电压幅值正常时说明发电机三相等值电抗是平衡的，当3U0电压幅值大于保护定值或不正常时说明发电机三相等值电抗已经出现了不平衡。结合上述检查项目对2发电机出口#1PT、#2PT、#3PT进行绝缘、直阻、变比测试，数据合格。对#1PT进行绝缘、直阻、变比测试，测试结果C相与A、B相直阻、变比均偏大。对#1PT从二次绕组1a1n、2a2n、dadn进行三倍频感应耐压试验，实验数据如下表1：

表1：#1、#3PT三倍频感应耐压试验数据

通过表1数据可以看出#1PTC相一次加压过程中二次电流急剧增长而一次电压变化微小。判断#1PTC相一次侧绕组有匝间短路现象（此方法也叫PT二次绕组进行三倍频感应耐压法）。结合动作时刻发变组保护A/B屏采集到各相关电气量幅值如表2：

表2：发变组保护A/B屏动作时刻采集数据

根据以上表1、表2数据综合分析确定了发电机出口#1PTC相一次侧绕组有匝间短路是造成此次发电机定子接地保护动作跳机的原因。

2．4为什么PT匝间短路会引起保护动作呢？因为发电机定子为非直接接地，因此当发电机定子某相发生接地故障后，健全相电压将升高，升高程度与接地阻抗有关；只有机端发生单相金属性接地故障时，健全相电压才相等的升高为相电压的倍，如图1所示（以C相发生接地故障为例）。

图1发生C相接地故障后三相电压向量示意

当接地阻抗为rf时，

综上所述：因为PT绕组一次匝间短路后，故障相对地感抗已非无穷大，该相对地阻抗已变为经过阻抗接地，PT一次绕组短路匝数的多少直接影响了接地阻抗的大小，因此认为PT一次绕组匝间短路应当看做发电机定子绕组经过渡阻抗的接地短路。3解决方法及效果

a.对#2机组发电机出口#1PT整组进行更换，将现场使用的E级绝缘电压互感器，替换为F级绝缘电压互感器。

b．针对现场所有分级绝缘结构电压互感器，在以后检修中安排进行三倍频感应耐压试验。

c．在更换完所有发电机PT并按照要求做完试验投运至今发电机运行正常，各项电压指标都良好。

4结论及建议

a.PT一次绕组匝间短路造成定子接地保护动作，对于保护来说属于正确动作。

b.发电机PT一次绕组匝间短路故障是一种不易发生的故障形式，因此互感器生产厂家在生产工艺方面应予以重视和改进。如果电厂无法及时更换质量更好的互感器，可以使用更高一级绝缘水平的互感器。

c.若相同的问题发生在发电机匝间保护的专用PT上，匝间保护闭锁采用的逻辑为非负序功率方向原理，则发电机匝间保护可能动作[3]。

d.在处理发电机定子接地故障时不能简单的认为一次系统有真正的接地，这样可能会使问题的处理复杂化，应该在以往的经验基础上综合考虑本文提到的方法

参考文献：

[1]王维俭．电气主设备继电保护原理与应用［M］．2版，北京：中国电力出版社，2002．

[2]张兵海等TV故障引起的发电机定子接地保护动作分析.河北电力技术.2011（8）：5-6

[3]张兵海等TV故障引起的发电机定子接地保护动作分析.河北电力技术.2011（8）：5-6

作者简介：

王超（1978-），男，工程师，从事发电厂继电保护管理工作