劉本生

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042）

1 MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜特點

抽屜式低壓開關(guān)柜是發(fā)電廠、變電站內(nèi)低壓配電場所常用的配電裝置。田灣核電站廠用電低壓配電設(shè)備(0.4kV及其以下電壓等級)均為抽屜式低壓開關(guān)柜，選型以ABB生產(chǎn)的MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜為主。MNS型低壓開關(guān)柜主體框架結(jié)構(gòu)基本上可免維護，安裝相應(yīng)規(guī)格的抽屜式組件，抽屜內(nèi)部根據(jù)用戶要求安裝各種相應(yīng)規(guī)格的電器標準元件。MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜具有如下特點：

(1) 單個抽屜內(nèi)故障電弧產(chǎn)生后不影響相鄰的抽屜組件；

(2) 內(nèi)部元件布置緊湊，柜體空間利用率較高;

(3) 柜體最大程度地做到了免維護；

(4) 對操作人員人身安全具有可靠保障；

(5) 具備防電弧能力；

(6) 電纜室控制電纜、動力電纜排列有序，便于檢查維修。

2 MNS型低壓開關(guān)柜故障分析

MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜主體框架結(jié)構(gòu)已做到最大限度免維護，但隨著抽屜運行時間的增加，部分開關(guān)零部件逐漸老化，開關(guān)柜的故障率也會有所增加。下面對MNS型抽屜式低壓開關(guān)在使用中曾出現(xiàn)的一些故障現(xiàn)象進行介紹與分析。

2.1 EmAx型斷路器故障分析

EmAx型斷路器即俗稱的配電用自動空氣開關(guān)，它起著母線配電盤柜與上游廠用變壓器連接的重要作用。若自動空氣開關(guān)動作跳閘，其所連接的整個母線配電盤及下游負荷均將失去電源，若母線段配有母聯(lián)開關(guān)，則母聯(lián)開關(guān)動作合閘，母線段將恢復供電。田灣核電站現(xiàn)場400V低壓配電盤柜的進線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)均為EmAx型塑殼式自動空氣開關(guān)，主體框架結(jié)構(gòu)相同，均為可抽出式，后接線方式。在現(xiàn)場實際的運行過程中，配電用自動開關(guān)曾出現(xiàn)如下故障。

2.1.1 自動空氣開關(guān)跳閘

2006-09-25，1號機組1 BFE段母線進線開關(guān)突然跳閘，當時1 BFF段母線正通過母聯(lián)開關(guān)由1 BFE母線供電，最終導致1 BFE，1 BFF兩段母線同時失去電源?，F(xiàn)場檢查，初步判定為1 BFE母線進線斷路器動作跳閘。調(diào)出進線開關(guān)脫扣器內(nèi)的參數(shù)發(fā)現(xiàn)，長延時選擇的額定電流為IN=250A，整定值為I1=0.4 IN=100A，延時時間t1=4s。顯然該設(shè)定值太小不符合要求。由于1 BFE母線負荷電流增加，電子脫扣器內(nèi)長延時保護動作，造成進線開關(guān)跳閘。根據(jù)調(diào)試大綱，要求所有低廠變側(cè)(6kV/0.4 kV)低壓側(cè)電源進線開關(guān)電子脫扣器保護設(shè)定值為：L過載值最大；S短路延時置OFF；I瞬時置OFF，其余相關(guān)保護均要求閉鎖。

經(jīng)核對，1 BFE進線斷路器額定容量為2000A。于是將長延時額定電流選擇為IN=2000A，整定值調(diào)整為I1=1 IN=2000A，延時時間t1=114s。隨即又對1BFF母線段進線開關(guān)柜內(nèi)的其它保護參數(shù)設(shè)定情況進行了檢查，確認符合調(diào)試大綱要求，同時對1號機組其它低壓開關(guān)柜進線開關(guān)電子脫扣器內(nèi)的參數(shù)進行檢查。

當然還有其它因素可能會導致自動空氣開關(guān)跳閘，具體如下：

(1) 母線過負荷或相間短路，進線斷路器過載保護或短路保護動作。若發(fā)生上述故障，母聯(lián)開關(guān)備自投動作不成功，母線段徹底失去主回路電源。此時需檢查母線段母排有無明顯接地點或母線相間是否有短路現(xiàn)象。造成此類故障的主要原因有：①小動物進入配電柜內(nèi)導致相間或相對地短路；②配電室內(nèi)進水或母線被水淋濕造成母線絕緣降低。母線相間及各相對地線間絕緣值應(yīng)大于0.5MΩ。

(2) 就地人為誤動分閘按鈕或跳閘(t RIp)開關(guān)。在對低壓開關(guān)進行定期巡檢時，需經(jīng)常性扳動進線開關(guān)控制柜面板上的電流表和電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便記錄當值母線運行電壓和電流。由于跳閘開關(guān)旋鈕與電壓表或電流表的轉(zhuǎn)換開關(guān)類似，且也在進線控制柜面板上，因而在巡檢時很容易將其誤認為是轉(zhuǎn)換開關(guān)。2005年11月，某員工在巡檢1 BNA母線時就錯誤地扳動了跳閘(t RIp)開關(guān)，導致1 BNA母線段進線開關(guān)動作，母線失電。顯然這也是MNS型低壓開關(guān)柜在設(shè)計上存在的缺陷。為防止以后再次發(fā)生類似事故，在就地分合閘按鈕或跳閘開關(guān)上加裝了透明保護蓋。

(3) 控制系統(tǒng)誤觸發(fā)跳閘信號。若進線開關(guān)跳閘后經(jīng)仔細檢查未發(fā)現(xiàn)開關(guān)本身有故障，則需對控制系統(tǒng)進行檢查，確認有無跳閘信號觸發(fā)，消除潛在的隱患。

2.1.2 自動空氣開關(guān)無法合閘

原因分析：

(1) 儲能彈簧未儲能或未儲能完全。這種情況主要是發(fā)生在手動合閘時，可能是由于操作人員不熟悉手動合閘操作步驟造成的。此時需對空氣開關(guān)再次手動儲能，當聽到“當”的響聲時，表示儲能完全，即可手動合閘。

(2) 空氣開關(guān)上蘭色按鈕(跳閘機械指示)彈出。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是空氣開關(guān)上次是由于故障跳閘斷開，跳閘機械指示彈出。將其復位后，再對其進行合閘操作即可。

(3) 儲能電機損壞。主要原因可能是由于控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)導致電機損壞或儲能電機使用年久老化造成。此時需檢查儲能電機的絕緣及直阻是否滿足要求，若確認電機損壞則應(yīng)更換。

(4) 控制電源異常，儲能電機無法電動儲能。主要原因可能是進線開關(guān)二次回路接線端子接觸不良或控制回路電源失去。首先需確認控制回路電源是否正常，然后再檢查接線端子接觸是否良好。消除故障，將開關(guān)置于合閘位，儲能電機即自動儲能。

2.2 抽屜式負荷開關(guān)常見故障分析

抽屜開關(guān)經(jīng)常要根據(jù)系統(tǒng)負荷的需求而改變運行方式，也就是要進行斷電或送電等操作，因而經(jīng)過一段時間的運行之后，抽屜開關(guān)內(nèi)部電氣回路或機械部分難免會出現(xiàn)一些故障。

2.2.1 常見電氣故障分析

2.2.1.1 抽屜內(nèi)負荷跳閘或故障報警

這是由于負荷過載造成的。主要原因：

(1) 抽屜開關(guān)下游電氣設(shè)備有接地或短路現(xiàn)象。此時需檢查負荷電纜是否破損，絕緣是否偏低等；

(2) 下游轉(zhuǎn)動設(shè)備，像電動閥門、水泵、風機等有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象；

(3) 熱偶SK-10或熱繼電器本身機械故障。

在以往的維修經(jīng)歷中發(fā)現(xiàn)，開關(guān)熱偶或熱繼動作的缺陷占的比例較大，尤其是電動閥門開關(guān)抽屜，電動閥門就地一過力矩，抽屜開關(guān)熱偶就可能動作。若是由于負荷故障導致熱偶動作，消除負荷故障后，將抽屜開關(guān)旋鈕擰到分閘位，重新合閘，即可對熱偶進行復位。對于熱繼電器，則可通過抽屜面板上的復位按鈕復位。

2.2.1.2 抽屜合閘送電后主控或就地無送電顯示

主要原因如下：

(1) 抽屜間隔內(nèi)二次回路端子脫落。二次端子兩側(cè)固定卡片磨損，在抽屜開關(guān)推入的過程中，抽屜間隔二次端子脫離固定位置。此時需更換端子排。這種故障現(xiàn)象在現(xiàn)場曾多次發(fā)生，多數(shù)情況下都是由于在送電的過程中對開關(guān)操作不當。送電前需對抽屜間隔進行仔細檢查，若二次端子已經(jīng)松動或脫落，應(yīng)及時進行維修。

(2) 控制回路220V交流電源失去或24V直流信號電源失去。可能的原因有：① 二次回路端子排上接線松動或脫落；② 開關(guān)內(nèi)部二次回路保險管熔斷。此時應(yīng)檢查開關(guān)內(nèi)二次接線回路絕緣是否異常；③ 開關(guān)內(nèi)部二次回路空開Q1未合閘，這一點在送電前對開關(guān)進行仔細檢查就可以避免。

(3) 抽屜內(nèi)部主開關(guān)輔助觸點故障導致合閘信號未發(fā)出。此時應(yīng)采取如下措施：① 檢查主開關(guān)Q0輔助觸點各常開、常閉接點是否正常。若異常則更換備件；② 檢查輔助觸點與主開關(guān)的機械配合是否緊湊。若輔助觸點脫落或松動也將導致合閘后無送電顯示，此時需重新對輔助觸點進行安裝。

2.2.1.3 主控顯示母線段故障報警或低電壓報警

原因分析如下：

(1) 母線段進線開關(guān)上方控制柜內(nèi)K15故障繼電器動作，發(fā)出故障信號至主控。該故障繼電器的信號來自各個負荷抽屜開關(guān)，任何一個與其相連的抽屜開關(guān)Q0脫扣跳閘，故障繼電器就會動作。此時可檢查母線段各個抽屜的運行狀態(tài)，利用排除法，確認可能脫扣的抽屜開關(guān)(一般情況下，抽屜開關(guān)旋鈕在合閘位，而OFF燈亮，則有可能是脫扣跳閘)。然后通過拔除抽屜二次端子排上H9或H10引線，確定脫扣跳閘的抽屜，斷開對應(yīng)的抽屜開關(guān)，故障信號即消失。H9或H10是抽屜主開關(guān)脫扣故障信號線，有220V交流電壓，開關(guān)在合閘狀態(tài)下，拔除H9或H10引線不會改變抽屜的運行狀態(tài)。

(2) 低電壓繼電器F21動作。檢查母線電壓有無明顯波動。如母線電壓無波動則可能是低電壓繼電器故障，此時需對低電壓繼電器進行校驗。1 BKB母線段低電壓繼電器就曾經(jīng)動作過，經(jīng)檢查確認為低電壓繼電器F21故障所致。所有低壓廠變(6kV/0.4kV)低壓側(cè)電源進線開關(guān)低電壓整定值：F21≤40% Un；K9=1.7s，K15=2s。

2.2.1.4 抽屜溫度過高

抽屜溫度過高的主要原因可能是過負荷或接線松動，應(yīng)采取如下措施：

(1) 檢查主回路開關(guān)與接觸器容量是否與負荷額定容量匹配，開關(guān)冗余度是否合適。

(2) 檢查負荷運行電流是否超過其額定電流，若運行電流異常，則應(yīng)停機對負荷進行檢查。

(3) 檢查抽屜內(nèi)部開關(guān)及接觸器的端子接線是否松動。

抽屜溫度過高是一個較為嚴重的問題，下面就現(xiàn)場出現(xiàn)的一個實例作一說明。

2005年底1號機組熱試期間，穩(wěn)壓器電加熱器的電源開關(guān)曾多次出現(xiàn)過跳閘現(xiàn)象。每次檢查都發(fā)現(xiàn)是主開關(guān)脫扣跳閘，但測量電加熱器的絕緣都符合要求。后經(jīng)現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)抽屜內(nèi)部溫度高達60℃(標準為不超過40℃)，柜體溫度嚴重超標。測量電加熱器運行電流約140A左右，未超過其額定電流，而抽屜內(nèi)部斷路器額定容量為112A～160A(40℃)，接觸器額定容量為145A。經(jīng)分析為抽屜內(nèi)部元件額定容量的冗余度偏小，導致元件發(fā)熱。當然抽屜式開關(guān)布置較緊湊不利于散熱也是一個很重要的原因。隨著溫度增加，抽屜內(nèi)斷路器載荷能力下降，由此惡性循環(huán)，最終導致斷路器過流跳閘。后經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)接觸器和主開關(guān)的觸頭均有不同程度的受熱打火拉弧跡象。為徹底解決故障，最終將抽屜內(nèi)部主開關(guān)的額定容量更換為250A，接觸器的額定容量更換為185A。由于開關(guān)的冗余度增加，抽屜發(fā)熱量下降，最終解決了溫度過高問題。

2.2.2 常見的機械故障分析

2.2.2.1 抽屜主開關(guān)無法旋到合閘位

原因分析如下：

(1) 主開關(guān)與旋鈕之間的連桿松脫。此類故障發(fā)生的幾率也很大，隨著抽屜操作次數(shù)的增加，主連桿與斷路器之間固定螺絲會松動，需重新調(diào)整連桿的長度并將其固定。

(2) 抽屜操作機構(gòu)故障。應(yīng)采取如下措施：①檢查操作機構(gòu)與旋鈕連接部件是否完好，不好則更換；② 檢查抽屜底部定位滾動滑輪是否完好，不好則更換。

抽屜底部定位滾動滑輪在現(xiàn)場的使用過程中損壞頻率較高。主要原因是抽屜在推入或拉出的過程中，旋鈕易從抽拉位置彈到分閘位，此時滾輪凸出，進入軌道定位孔，受到外力推拉。

(3) 主開關(guān)轉(zhuǎn)動機構(gòu)故障。此類故障發(fā)生的幾率較低，主要是由于主開關(guān)操作次數(shù)增加，轉(zhuǎn)動機構(gòu)失靈造成。

2.2.2.2 抽屜卡住無法抽出或推入

此類故障主要是由于抽屜底部導向槽與抽屜間隔導軌錯位或抽屜卡澀造成。在進行抽屜推拉操作時，若操作不當很容易造成抽屜卡住。應(yīng)嚴格按抽屜操作的注意事項執(zhí)行，在推入抽屜之前一定要保證導軌上有適當潤滑脂(醫(yī)用凡士林等）。抽屜底部導向槽與導軌錯位主要是由于抽拉時，抽屜受力偏移造成，因此抽拉時用力應(yīng)沿著導軌方向。

2.2.2.3 抽屜開關(guān)無法正常隔離

對于8 E/4或8 E/2規(guī)格的抽屜，其主要原因有：

(1) 旋鈕上的隔離環(huán)損壞；

(2) 抽屜開關(guān)旋鈕未完全置于隔離位置。

旋鈕上的隔離環(huán)及其固定軸均為塑料材質(zhì)，若抽屜旋鈕未完全達到隔離位而強行摳起，則很容易損壞隔離環(huán)。

對于8 E及以上規(guī)格的抽屜，主要原因是抽屜底部滾輪操作機構(gòu)損壞,這也是由于操作不當造成的。

低壓開關(guān)柜的機械故障在調(diào)試期間出現(xiàn)的頻率較高，主要是操作人員未熟練掌握操作方法所致。隨著機組的正常運行，現(xiàn)場操作人員的操作技能逐漸成熟，低壓開關(guān)柜的機械故障將逐步降低。

3 MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜故障預防措施

為了降低低壓開關(guān)柜運行期間的故障率，對其進行定期的維護與保養(yǎng)十分必要。正常運行期間應(yīng)對低壓開關(guān)進行定期巡檢，停機大修期間應(yīng)逐一對各個盤柜抽屜進行徹底檢查維護。

3.1 EmAx型斷路器檢查維護

根據(jù)空氣開關(guān)工作環(huán)境要求，建議對田灣核電站現(xiàn)場使用的EmAx型塑殼式自動空氣開關(guān)每4年進行一次檢查維護。維護的內(nèi)容包括：

(1) 對斷路器內(nèi)部滅弧罩等部件除塵；

(2) 檢查開關(guān)分合性能是否良好；

(3) 檢查滅弧觸頭與主觸頭有無電弧燒傷痕跡；

(4) 緊固內(nèi)部各元件緊固螺栓；

(5) 檢查各限位觸點導通性能是否良好；

(6) 檢查分、合閘線圈回路是否有開路或短路的情況；

(7) 轉(zhuǎn)動部件涂抹潤滑脂；

(8) 檢查儲能電機是否正常；

(9) 合閘狀態(tài)下檢查滅弧觸頭與靜觸頭之間間隙應(yīng)在1.2mm～1.8mm。

這里需要注意的是，在檢查維護EmAx開關(guān)前一定要將儲能機構(gòu)釋能。

3.2 抽屜開關(guān)日常巡檢與檢查維護

3.2.1 日常巡檢內(nèi)容

(1) 通過進線柜下方測量母排的溫度。

(2) 測量負荷電纜端子端接處及負荷抽屜內(nèi)部的溫度。

(3) 目測負荷接線端子處有無明顯的打火燒傷痕跡。

(4) 通過嗅覺檢查盤柜處有無異常氣味。

(5) 檢查各盤柜抽屜指示燈指示是否正常。

MNS型低壓開關(guān)柜允許短時工作環(huán)境最高溫度為40℃，若發(fā)現(xiàn)盤柜本體或環(huán)境溫度過高，則應(yīng)查找溫度偏高的原因，消除潛在隱患。

3.2.2 年度檢查維護內(nèi)容

(1) 對盤柜抽屜內(nèi)部除塵。

(2) 檢查抽屜內(nèi)部元件及接線。

(3) 檢查二次回路接線端子并緊固。

(4) 檢查抽屜開關(guān)分合及導通性能是否良好。

(5) 一次接線端子緊固檢查，各種螺栓緊固力矩如表1所示。

表1 螺栓緊固力矩

(6) 對抽屜內(nèi)部繼電器進行校驗；

(7) 對電流表、電壓表進行校驗；

(8) 檢查三相母排相間及各自對地的絕緣。

在對低壓開關(guān)抽屜進行檢查維護時，需要將各個抽屜抽出，置于檢修位置；在回裝抽屜時一定要看清抽屜面板上的KKS碼標識，按照其原有位置回裝，切勿放錯抽屜間隔，否則會給以后的系統(tǒng)運行及隔離維修帶來嚴重的危害。

4 結(jié)束語

MNS型抽屜式低壓開關(guān)柜是電站廠用電低壓配電(0.4kV)系統(tǒng)的重要配電設(shè)備，低壓開關(guān)柜的正常運行與否直接影響到機組的安全運行。為保證低壓開關(guān)的可靠運行，不僅要對低壓開關(guān)進行有效的維修和定期的檢查維護，同時熟練正確的操作方法也至關(guān)重要。相信通過現(xiàn)場對低壓開關(guān)的操作與維修經(jīng)驗的積累，低壓開關(guān)柜的故障也將越來越少，從而為機組的安全、可靠、穩(wěn)定運行提供有力保障。

1 陳化鋼, 潘金鑾, 吳躍華. 高低壓開關(guān)電器故障診斷與處理. 北京: 中國水利水電出版社, 2000. 229-244