李新华
国家能源集团河北龙山发电有限责任公司 河北省邯郸市 056400
【摘要】：当保护、测量及励磁装置所用的PT一次或二次发生断线后，若设备设计有问题或事故处理不当就会造成机组运行异常、故障跳机、甚至造成设备损坏。
【关键词】： PT断线，保险慢熔，保护影响，励磁影响，判断处理
一、PT断线一次断线与二次断线区别于判断
发电机机端和升压站母线PT均为三个单相PT组成的，一次绕组为星型接线，二次基本绕组为星型接线，次级绕组为开口三角接线。
（一）当PT一次断线时，如一次侧A相断线时，A相对应的二次绕组a无电压，即a，n等电位，其余两相不变，所以测每相对n电压为：Uan=0 Ubn= Ucn =57.7 测线电压为：Uab=Uca=57.5V，Ubc=100V。?测开口三角两端的电压为C相电压与B相电压的合成量为相电压57.7。电路图如图1：
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图2
测每相对N电压为：Uan=57.7/2 Ubn= Ucn =57.7 测线电压为：Uab=Uca=50V，Ubc=100V。?测开口三角两端的电压为0V左右。
列表1-1比较如下：
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二、PT断线时处理原则：
处理时，首先应防止PT所带保护装置和自动装置误动作，然后按照表格1-1测量PT二次各电压，判断是一次还是二次侧熔断器熔断。如果一次侧熔断器熔断，应先查明原因再更换；如果二次侧熔断器熔断，应立即更换，若更换后再次熔断，则应查明原因，不得将熔体任意加大；如果熔断器完好，则检查PT回路接头有无松动、断头现象，切换回路有无接触不良现象。
三、PT断线对保护的影响及采取的相应措施
PT断线对保护的影响着重于引起误动几率较高的保护进行说明。
发变组G60保护中的距离保护、电压制动过流保护在机端电压TV1各种异常情况下的动作行为有：（1）若开机前忘记合入G60保护机端电压TV1三相空开，由于G60采集到的机端电压为0同时电流小于0.075PU，机组升压时不报PT断线，发现不了此异常情况，机组并网后发电机电流上升大于0.075PU时即有流，满足PT断线逻辑（有电流流且正序电压低于0.05PU）报PT断线，闭锁与电压相关的保护如距离保护、电压制动过流保护等。建议将进入发变组保护电压空开辅助接点接入报警回路，在机组并网前消除机组保护异常状况。
线路保护PT保险未送而线路投运情况说明：三相电压向量和小于8V，但正序电压小于33.3V时，若采用母线PT延时1.25S发PT断线，若采用线路PT，当任一相有流元件动作或TWJ不动作时，延时1.25S发PT断线异常信号。对于一次接线为机-变-线的方式，线路保护电压取自线路侧，如果未送线路侧电压空开，即使线路有电，线路保护因无流或TWJ=1而不会报PT断线，机组并网后才报PT断线同时闭锁距离保护。建议将线路电压空开辅助接点接入NCS报警回路，在机组并网前消除线路保护异常状况。
四、PT断线对测量的影响及采取的相应措施
对测量的影响主要是有功功率变送器是关注重点，因为有功功率变送器的功率值送到DCS参与负荷调整，DCS通常取三块有功功率变送器的数值，三取中值进行调节。1）若三块有功功率变送器的电压均接于同一组PT的不同二次圈，当PT一次保险熔断时，会造成三块有功功率变送器测量的功率均会下降。2）若三块有功功率变送器的电压均接于PT的同一组二次圈，当PT二次断线时有功功率变送器反映的功率均下降。上述两种情况均会造成发电机的有功功率误调整，会引起机组有功波动，严重时会造成机组停机。所以建议机端有若干组PT的，一般有三组，将参与功率调节的三块有功功率变送器的电压取自不同组PT，这样就可避免PT一、二次断线时对机组发出的有功功率的影响。若仅有一组PT，三块有功功率变送器电压取自PT的不同的二次圈，当PT一次断线时三块有功功率变送器的数值也会均降低，影响机组负荷调整。建议采用智能测量变送器解决此问题。
五、PT断线对励磁电压调整及机组运行的影响案例分析（以ABB UNITROL5000为例）
（一）案例经过：XXXX年X月X日20点16分55秒，发变组南瑞保护“发电机反时限过激磁动作”，机组跳闸。综合分析DCS、发变组录波、保护装置记录信息，初步判断机组跳闸原因为发电机出口第一组PT（TV1 ）C相电压采集存在异常引起。拉开该PT小车，现场量测一次保险，发现保险熔断。
（二）事故原因分析：
1、调阅DCS 记录，发变组录波事件记录，发现机组跳闸前曾收到“PT断线”报警信号且跳机前发电机C相电压有下降现象，机组跳闸前发电机系统基波零序电压无明显增大趋势。对引起一次保险熔断的过载、过压、谐振、安装不良等原因也进行了排除。
2、对损坏的保险解体检查，中间无熔丝支持瓷柱，熔丝为螺旋缠绕状，断为三段，熔丝本体缠绕不均匀且有过热迹象，内部填充的石英砂内有较多熔渣。如下图：
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3、综合以上情况分析，由于保险质量不良，保险在正常运行负荷电流下就发生了熔断现象，保险有断点后保险未能可靠、快速熄弧，在两侧高压作用下,其内部已有断点的熔丝又被击穿并拉弧，形成典型的保险慢熔现象, 造成TV1 C相PT电压值降落较少（10V左右）,由于励磁装置PT断线判据不考虑此特殊情况，并不认为发电机系统发生了PT断线，而是认为发电机电压降低，于是励磁系统迅速增加励磁电流，但此时发电机系统实际电压并不低，最终导致发变组 “发电机反时限过激磁动作” 保护动作跳机。
4、针对PT一次保险慢熔情况设备上相应改进：1）励磁方面：在原有的PT断线逻辑基础上增加一灵敏动作通道，当一次保险慢熔时能有效及时进行通道切换。2）一次保险方面：选用知名、业绩良好的PT保险生产厂家生产厂家。保险采购到货后对保险进行解体检查，按照相关标注进行质量验收，保证保险质量合格。
六、PT断线对励磁影响方面专题分析（以ABB unitural5000为例）
（一）PT一次或二次断线时励磁的正常反应：励磁系统一般是按照机端电压调节方式运行即AVR方式。一般引入两组不同PT二次电压。当发生PT一次或二次断线时，励磁的相应调节通道异常，自动切换至另一通道，励磁仍能自动调压，可以稳定运行。当两组电压取自同一PT的不同二次圈时，发生PT一次断线时，励磁两组PT二次电压均异常，此时励磁运行情况是由运行通道切换至备用通道，备用通道仍PT断线，会继续切换至手动电流调节通道。励磁会维持稳定，但已不能自动调整电压。
（二）励磁PT断线逻辑对PT一次保险慢熔情况反应及分析
励磁设有TV的动态监视部分，监视发电机电压Ug和同步电压Usyn的偏差，并定期检验其准确可靠性。励磁电压监视器的动作情况：对于自并励系统当实测发电机电压Ug与同步电压Usyn的差值超过电压偏差监视值15%时，延时0.1S发“PT断线”报警，延时1.5S发“通道故障”报警并进行通道切换。程序中采用Ug、Usyn计算量是三相电压平均值。动作逻辑如图3
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图3
PT慢熔引起电压的不平衡度一般在在10%左右，电压偏差的监视值为15%，所以励磁没有判定是PT断线。
励磁PT断线逻辑改进：在原有的PT断线逻辑基础上增加一灵敏动作通道，降低PT断线的动作门槛值，电压偏差的监视值设为5%，该值过大则不起作用，该值若过小又会造成当系统电压有波动进而影响机组电压波动引起励磁系统频繁切换问题。
通过优化PT断线逻辑判别，可以有效判断出励磁PT慢熔的问题，及时输出信号给励磁调节器，进行通道切换来保证励磁稳定运行。
【结束语】：PT一次或二次断线是机组运行中出现几率比较多的异常现象，要对保护装置、励磁装置、有功测量部分进行全面梳理与分析，做好事故预想，准确快速处理异常。对于发变组的阻抗保护、发电机的电压制动过流保护、机变线的线路距离保护的电压回路采用分相且带辅助常闭接点的空开，其常闭点去DCS发信，电压回路异常能尽早发现，及时消除，保证机组在投入运行前就处于健康水平。
【参考文献】：
《电力系统继电保护实用技术问答》国电电力调度通信中心编
《发电厂厂用电及工业用电系统继电保护整定计算》高春如等编著
《同步发电机励磁系统原理与运行维护》王君亮编著
《PCS-931系列超高压线路成套保护装置说明书》南瑞继保
《G60-79X-A12》说明书