发电厂二次系统电压异常案例分析

发电厂二次系统电压异常案例分析电气室继电保护专业郑豫生

为吸取电厂设备故障的经验教训，提高电气继保专业技术专业水平，对部分电厂现场发生的二次系统电压异常案例进行分析总结，希望对大家遇到类似故障后快速处理提供经验和帮助。

案例1：某电厂#2机发电机三次谐波定子接地保护频繁报警，检查发现发电机机端三次谐波电压2.0V，发电机中性点三次谐波电压不稳定，发变组故障录波频繁报警，启动量为发电机100%定子接地现场情况分析：

机组正常情况下，发电机中性点三次谐波电压略高于机端三次谐波电压。查阅调试报告，机组满负荷时机端三次谐波电压2.55V，中性点三次谐波电压2.81V。针对故障录波数据及保护动作报文，并对发电机机端及中性点三次谐波进行测量，判断为保护误动。

最终发现问题：经对相关保护回路进行排查，发现在发电机中性点接地电阻柜内接地变压器有一螺栓松动，紧固后发电机三次谐波定子接地保护恢复正常。反映问题及经验教训：

由于发电机中性点接地电阻柜位于主厂房6.9米平台，距凝汽器较近，震动较为剧烈，因此建议厂内加强该区域的一次设备巡视，并利用机组停机期间，开展一次设备螺栓（钉）、夹件及二次回路端子排紧固工作，以避免因震动过大造成回路松动，引起保护误动事件。案例2：某电厂#2发电机2PT、3PT电压不平衡，就某电厂#2发电机电压异常现场测量数据如下：谐波分析仪现场测量结果（V）现场情况分析：

从保护和测量数据看，发电机1PT为匝间保护专用PT，相电压、线电压平衡，无负序功率，纵向基波零序电压几乎为零，说明一次系统正常；负序功率方向元件接入正确。测量出的1PT三次谐波6.3V，因1PT中心点不接地此值参考意义不大。

2PT、3PT及发电机中性点电压为双频定子接地保护所用。发电机中性点基波零序电压较小，机端三次谐波小于中性点三次谐波2倍以上，说明一次系统对地绝缘正常。三次谐波是由发电机的结构与所带负荷有关，中性点三次谐波电压值应与平常参照值对比才有意义。

2PT、3PT相电压不平衡，基波零序电压较高这不太正常。问题怀疑原因及处理建议如下：1．PT一次或二次N线接地不好。建议机组运行中对机端和中性点的三次谐波相位进行测量，正常时两侧相位基本一致，最大不得大于20°。2．2、3PT的A、B负载不平衡，有压降产生，建议机组停机后测量PT一、二次接触情况。

3．以上问题排除后建议停机后对发电机、电压互感器及避雷器进行预试。最终发现故障原因机组临检中发现PT小车一次N接地螺栓松动，紧固后PT相电压及基波零序电压恢复正常。

案例3：某电厂#4机组负荷500MW，发电机3PT零序电压异常，零序电压15.43V，其他PT电压正常，就地测量3PT数据如下：现场情况分析从测量的数据发现3PT开口三角电压B、C相34V数据正常，A相24.95V，比正常相低9V。根据当天负荷稳定情况下测量3PT零序电压，还有缓慢增加的迹象。根据测量得到的数据分析为3PT开口三角电压A相接触不良，由于现场没有备件，建议如下：1.利用红外成像仪检测PT各连接处是否有发热迹象。2.做好安全措施，检查PT航空插头是否松动并紧固。3.运行人员2小时检测一次发电机电压，重点观察3PT零序电压是否有增加趋势。最终故障原因检修人员发现3PT的A相二次接线有松动现象，紧固后零序电压恢复正常。3某电厂定子接地保护动作原因分析某电厂#2机组正常运行，当时机组带有功功率121MW,无功功率78.44Mvar定子三相电压分别为Ua=9.13KV,Ub=9.2KV,Uc=9.17KV,定子三相电流分别为Ia=5.38KA,Ib=5.34KI,IC=5.35KA。12时09分，#2发变组保护运行中突发定子接地保护动作，II阳春1开关跳闸，MK开关跳闸，快切装置动作切换厂用电成功。发变组保护A、B柜WFB-801发出“基波定子接地”动作信号，动作报告显示“基波零序电压：22.07V”。

查阅#2发变组故障录波文件，机端三相电压（二次有效值）分别为：UA=53.762V；UB=49.208V；UC=69.786V。三相电流（二次有效值）：IA=3.344A；IB=3.373A；IC=3.345A。

12时48分进行发电机升压试验，定子接地保护再次动作。现场情况分析：故障录波数据及保护动作报告

通道有效值（V/A）相位（度）发电机极端电压Ua53.7623.5发电机极端电压Ub49.208230.2发电机极端电压Uc69.786110.8发电机极端电流Ia3.344317.6发电机极端电流Ib3.373197.7发电机极端电流Ic3.34577.6发电机中性点电压U122.067124.0保护动作报告动作时间：5004ms，基波零序电压：22.07V。定值：基波零序电压：14V，动作时间：5s

其中：机端电压取自发电机端TV，中性点电压取自发电机中性点TV。基波零序电压取自发电机中性点TV。现场情况分析从保护装置动作报告及故障录波器录波数据可看出，定子接地保护动作时刻，由机端TV所测三相电压不平衡，B相电压最低为49.028V，其次为A相电压，C相电压最高，同时，由发电及中性点所测零序电压升高为22.07V，从不同安装位置的TV所测电压均发生变化，初步判断发电机一次系统发生故障。而且判断出，发电机电压互感器出故障的可能性最大。重点放在电压互感器的检查上。现场升压试验数据：

TV一次绕组模拟运行电压施以8000V电压，测量二次电压，试验数据如下：除2YH3A外其他TV2YH3A2YH1a-1x(V)5123.387.62a-2x(V)5123.088.0da-dx(V)2913.388.2TV绝缘试验数据发电机机端TV（A、B、C三相共9只单相TV），其中2YH1三相TV为全绝缘，2YH2和2YH3为分级绝缘，分别进行绝缘电阻测量，均大于500MΩ。中性点TV绝缘电阻为500MΩ，TV绝缘电阻测试数据均合格。TV交流耐压试验分别对9只机端电压互感器进行交流耐压试验，耐压38KV，1min。当进行2YH3A互感器三倍频感应耐压试验时，泄露电流过大，无法升压。

TV励磁特性试验：励磁特性曲线如下图：2YH3A互感器励磁特性曲线

其他互感器励磁特性曲线从励磁特性可以看出，两个励磁特性曲线有明显不同，说明2YH3A励磁特性异常。现场分析结论通过机端TV的交流耐压试验和励磁特性试验，进一步确认了2YH3A互感器故障，故障判断为一次绕组匝间短路，且绕组对地绝缘损坏，相当于机端A相经过渡电阻接地。

结语

二次系统电压异常故障是电力系统常见故障之一，多发生于发电机端PT及中性点PT相电压及零序电压异常，造成结果多为发变组保护定子接地保护误动或报警，给机组正常运行带来巨大隐患。主要产生原因：1、二次接线端子松动造成接触电阻过大或接触不良。2、PT本身质量存在隐患，绝缘或绕组存在故障。3、PT一次或二次接地不良或接地点与主地网连接断裂，造成中性点漂移。电压异常故障预防措施及建议1、加强发变组保护定值管理：（1）三次谐波保护投报警，不可投跳闸；（2）基波定子接地保护定值应