发电机出口PTCT断线的判别方法及处理分解.docx

1、发电机出口PTCT断线的判别方法及处理分解技 术 讲 课 教 案培训题目：发电机出口 PT、CT 断线的判别方法及处理措施技术培 训培训目的：围绕国华台电 2012“素质年”主题，为提升基层员工技术培训品质，打造电气二次专业学习型班组，通过本次培训，使电气二次专业人员了解或熟悉 PT/CT 结构原理、二次回路故障特征分析、对电气量保护的影响及故障情况下的紧急处理手段或控制措施，简单的判断方法，以进一步提高电气二次专业检修维护人员的理论 知识和现场紧急处理问题的技能。内容摘要：1、PT结构原理分析2、CT结构原理分析3、发电机出口 PT 故障情况分析及处理手段4、CT 回路断线故障情况分析及处理

2、手段5、PT/CT 二次回路带负荷试验的必要性和合格性判断培训教案：一、PT结构原理分析电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、第 1 页 共 23 页功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、 几十伏安，最大也不超过一千伏安。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个

3、绕组之间以及绕组与铁心之间都有电的隔离。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 并联接仪表或继电器。因此在测量高压线路上的电压时，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。发电机出口为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况，发电机出口一次接线上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压 220V 和 380V，有的是高压几万伏，目前有 220V27KV 不等。要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和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

4、叫二次绕组。两个绕组都装 在或绕在铁心上。第 2 页 共 23 页电压互感器外形图见上图所示。原理图见下图所示。二、CT结构原理分析普通电流互感器结构原理：电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流()通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流()；二次绕组的匝数(N2)较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路。由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比。电流互感器实际运

5、行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。穿心式电流互感器结构原理：穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流(负荷电流)导线由 L1 至 L2 穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负第 3 页 共 23 页荷串联形成闭合回路。由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比：。式中 I1 穿心一匝时一次额定电流；n穿心匝数。特殊型号电流互感器：多抽头电流互感器。这种型号的

6、电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比。例如二次绕组增加两个抽头，K1、K2为 100/5，K1、K3 为 75/5，K1、K4 为 50/5 等。此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比，调换二次接线端子的接线来改变变 比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组，而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的

7、绕组，以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要。例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准确，要求变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的 2/3 左右)，准确度等级高一些(如 1K1、1K2 为 200/5、0.2 级)；而用电设备的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大，则要求变比较大一些，准确度等级可以 稍低一点(如 2K1、2K2 为 300/5、1 级)。一次绕组可调，二次多绕组电流互感器。这种电流互感器的特第 4 页 共 23 页点是变比量程多，而且可以变更，多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段，分别穿过互感器的铁心，二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立

8、绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接，通过变更连接片的位置，使一次绕组形成串联或并联接线，从而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组，随着一次绕组连接片位置的变更，一次绕组匝数相应改变，其变比也随之改变，这样就形成了多量程的变比，见图 55(图中虚线为电流互感 器一次绕组外侧的连接片)。带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级，可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等，以满足各自不同的使用要求。例如当电流互感器一次绕组串联时，1K1-1K2，1K2-1K3，2K1-2K2，2K2-2K3 为 150/5，1K1

9、-1K3，2K1-2K3 为300/5；当电流互感器一次绕组并联时，1K1-1K2，1K2-1K3，2K1-2K2，2K2-2K3 为 300/5，1K1-1K3，2K1-2K3 为 600/5。其接线图和 准确度等级标准在铭牌上或使用说明书中。第 5 页 共 23 页电流互感器外形图见上图所示。原理图见下图所示。三、发电机出口 PT 故障情况分析及处理手段国华台电一期从 2003 年 12 月份后，陆续投入 5 台上海汽轮发电机厂生产的 600MW 燃煤火力发电机组。然而，在发电机组陆续投产发电营运后，多次出现发电机组出口（20KV 侧）PT（电压互感器） 等一次回路故障导致发电机组异常运行

10、的现象。3.1、PT 设备分布及应用现状：图一是国华台电单元发电机组 PT 回路一次接线原理图。发电机组出口设计有 3 组 PT(1YH、2YH、3YH)，其规格型号为：沈阳互第 6 页 共 23 页感器厂生产的 JDZX4-20 型电压互感器，变比均为（20/3）/（0.13）/（0.1/3）KV，配有 9 只 RN2-20 型高压熔断器（正常电阻值为 110 欧姆左右）。 （二期百万机组 PT 接线方式雷同，但是增加了发电机匝间短路保护的 3PT，主要区别在于匝间短路保护用的 PT 一次侧中性线直接接发电机定子绕组中性点公共头，不是直接 接地，其余部分相同）第 7 页 共 23 页1YH

11、二次回路采用 B 相接地方式，主要用于自动励磁调节器1（AVR1）、故障录波器屏和 DCS 系统三相电压测量，另外引出一组开口三角电压获取 3U0 送到故录和变送器屏。第 2、3 组 PT 二次侧中性点接地，其中 2YH 主要用于发变组保护 1、变送器屏三相电压测量、电度表计量以及自动准同期装置。3YH 主要用于发变组保护2、自动励磁调节器 2（AVR2）、发电机进相监测屏、发电机功角测量屏。Zab、Zbc、Zca 分别为电压互感器二次侧的理想三角形负载阻抗。A、1YH 正常运行过程中一次电压矢量分析如图二：图二表明一次电压对称，线电压 20KV、相对地电压为 20/3KV。B、1YH 正常运

12、行过程中二次电压矢量分析如图三：第 8 页 共 23 页图三表明二次电压对称：线电压Uab=100V、Uac=100V、Ubc=100V；相电压 Ua 对地等于 100V、Ub 对地等于 0V、Uc 对地等于 100V；二次侧开口三角形输出电压 3U0=0V。C、2YH 正常运行过程中一次电压矢量分析如图四：图四表明其一次电压对称，线电压 20KV、相对地电压为 20/3KV。 D、2YH 正常运行过程中二次电压矢量分析如图五：第 9 页 共 23 页图五表明二次电压对称：线电压Uab=100V、Uca=100V、Ubc=100V；相电压 Ua 对地等于 58V、Ub 对地 等于 58V、Uc

13、 对地等于 58V。注：3YH 与 2YH 的一次电压、二次电压矢量图完全相同。 3.2、PT 一次熔断器故障技术分析A、PT 一次熔断器劣化：2008 年 1 月 19 日 16 时 8 分，国华台电 1 号发电机出口电压在DCS 系统操作员画面上显示出现明显偏差，出现快速摆动的现象，UAB 最高达 20.75KV、UAC 与 UBC 最低达 19.07KV，且频繁波动，二次侧 3U0 出现不平衡电压，在 1.89V 至 5.02V 之间上下波动。现场用数字万用表测量端子箱内二次回路电压，发现 1YH 二次回路的Uab=101.3V、Uac=99.9V、Ubc=96.1V；Ua 对地等于 1

14、01.9V、Ub 对地等于 0.13V、Uc 对地等于 96.4V；3U0=4.5V。而 23YH 二次回路 三相电压显示无异常。第 10 页 共 23 页由于发电机出口 2PT、3PT 线电压对称且定子接地保护（接中性点配电变压器二次侧电压 U0N）没有任何信号，初步排除发电机组本身存在故障的可能。根据图六、图七的电压矢量图分析，由于 UCN 阻抗特性发生变化、Un 因不直接接地而发生电位漂移；Ua、Ub、Uc 三者之间的相位角出现一定的偏差，从而导致 3Uo 出现不平衡电压，所以初步判断为发电机组 1YH 的 C 相 PT 一次熔断器 3RD 出现劣化现象。通过使用热成像仪测量发电机出口

15、PT 柜内熔断器，发现 C 相第一组 PT 一次侧熔断器 3RD 端部比其它 8 个熔断器高 6左右（见下 图的热影像图片），进一步确认 C 相一次熔断器故障。第 11 页 共 23 页经运行人员做好安全措施后，将该组电压互感器拉出运行位置，取下 C 相高压侧熔断器，用数字万用表测量熔断器电阻值为 25 兆欧， 有明显劣化，更换新熔断器后该组 PT 恢复正常运行。B、PT 一次熔断器完全熔断（断开）分析：图八表明一次电压出现严重不对称，仅 UAB 线电压 20KV、UA 及 UB 相对地电压为 20/3KV。第 12 页 共 23 页图九表明二次电压出现严重不对称：线电压 Uab=100V，Uac 及Ubc 却在 5058V 之间波动；相电压 Ua 对地等于 100V、Ub 对地等于 0V、Uc 对地在 5058V 之间波动 ；二次侧开口三角形输出电压3U0 约为 33.3V。下图表明在处理 3RD 过程中的 3U0 输出电压波形图。从电压曲线很明显可以看出 3RD 在劣化过程中 3U0