蔡 林

(珠海深能洪灣電力有限公司，廣東 珠海 519060)

某燃?xì)廨啓C(jī)電廠配置兩套PG9171E型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組于2005年投產(chǎn)。廠用電系統(tǒng)采用6 kV雙母線分段運(yùn)行，開(kāi)關(guān)柜型號(hào)為VC-V12，配置HS3110M-16/12MF-C型斷路器。由于設(shè)備運(yùn)行年限長(zhǎng)，運(yùn)行環(huán)境較差，近年來(lái)開(kāi)關(guān)柜故障頻率升高，降低了廠用電系統(tǒng)可靠性。筆者對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，查找故障原因，提出解決方法。

1 故障現(xiàn)象

1.1 快切裝置切換失敗

廠用電6 kV雙母線主接線如圖1所示。

圖1 6 kV雙母線主接線示意圖

快切裝置為SID-8BT-A型，切換前廠用電6 kV母線分段運(yùn)行，執(zhí)行由分段運(yùn)行切換至并列運(yùn)行。快切模式為并聯(lián)自動(dòng)切換，即先合上備用分支聯(lián)絡(luò)斷路器，確認(rèn)備用分支聯(lián)絡(luò)斷路器合上后再跳開(kāi)備用分支工作斷路器。如圖1所示，裝置合上備用分支聯(lián)絡(luò)斷路器2DL正常，位置反饋正常，合環(huán)運(yùn)行500 ms后發(fā)跳備用分支工作斷路器1DL令，發(fā)令356 ms后收到備用分支工作斷路器1DL跳位反饋，表明斷路器1DL實(shí)際已跳開(kāi)，但反饋時(shí)間超過(guò)快切裝置分合閘檢測(cè)時(shí)間(200 ms)，裝置仍判斷分閘失敗，解耦合啟動(dòng)，跳開(kāi)已經(jīng)合上的備用分支聯(lián)絡(luò)斷路器2DL，快切切換失敗。此時(shí)備用分支母線的工作斷路器1DL、備用分支聯(lián)絡(luò)斷路器2DL均已分閘，造成備用分支母線失壓，負(fù)荷損失。

1.2 分閘失敗線圈燒壞

同類型6 kV斷路器正常分閘時(shí)，遠(yuǎn)跳指令發(fā)出后斷路器實(shí)際無(wú)動(dòng)作，分閘位置無(wú)反饋，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)柜冒煙伴有糊味，立即斷開(kāi)操作電源，手動(dòng)機(jī)械分閘，檢查發(fā)現(xiàn)斷路器分閘線圈燒壞，斷路器分閘機(jī)構(gòu)和主回路并無(wú)其它明顯異常。初步判斷分閘線圈在分閘指令導(dǎo)通時(shí)帶電，電磁鐵鐵芯在電磁力作用下并未推動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)，致使線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電發(fā)熱燒壞。

2 故障分析

2.1 快切裝置切換失敗原因

因快切過(guò)程中切換失敗的斷路器跳位反饋異常，首先檢查分閘操作回路。斷路器分合閘操作回路電源為直流220 V，測(cè)量分閘回路對(duì)地絕緣電阻大于100 MΩ，測(cè)量分閘線圈直流電阻125 Ω，對(duì)比歷史數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化，分閘線圈在更換周期內(nèi)。檢查斷路器操作回路二次插頭接觸良好，斷路器位置反饋輔助開(kāi)關(guān)隨主回路動(dòng)作時(shí)通斷正常，反饋回路電纜對(duì)地絕緣正常，檢查分閘指令分合均正常，分閘回路在斷路器合位時(shí)準(zhǔn)備就緒。

對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘時(shí)間特性試驗(yàn)，連續(xù)三次試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，合閘時(shí)間在合格范圍內(nèi)(30～70 ms)，分閘時(shí)間遠(yuǎn)超出合格范圍(22～60 ms)，甚至超過(guò)快切裝置斷路器分合閘檢測(cè)時(shí)間定值(200 ms)。

表1 斷路器分合閘時(shí)間特性試驗(yàn)

測(cè)試操作機(jī)構(gòu)分閘最低動(dòng)作電壓為163 V(74%操作額定電壓)，規(guī)程要求最低動(dòng)作電壓應(yīng)在操作額定電壓值的30%～65%[1]，當(dāng)操作額定電壓是直流220 V時(shí)范圍為66 ～143 V，實(shí)測(cè)值超出此范圍。

從上述試驗(yàn)可知，分閘時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最低動(dòng)作電壓較大，對(duì)應(yīng)脫扣電流升高，動(dòng)作電磁力增大，須要克服脫扣機(jī)構(gòu)阻力增大。分閘時(shí)間隨著分閘次數(shù)增加呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明分閘脫扣機(jī)構(gòu)靈活性在多次動(dòng)作后較之前有明顯改善。由此判斷分閘脫扣機(jī)構(gòu)靈活性下降是斷路器分閘時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的主要原因。

2.2 分閘失敗線圈燒壞原因

由快切裝置切換失敗分析方法檢查斷路器可知，分閘脫扣機(jī)構(gòu)靈活性下降是分閘失敗線圈燒壞的誘因，直接原因是分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電導(dǎo)致線圈發(fā)熱量劇增。如圖2所示，正常分閘操作時(shí)，遠(yuǎn)跳信號(hào)接點(diǎn)閉合導(dǎo)通分閘控制回路，斷路器分閘后輔助常開(kāi)觸點(diǎn)S1斷開(kāi)分閘控制回路，分閘線圈失電。一旦斷路器無(wú)法正常分閘或者輔助常開(kāi)觸點(diǎn)S1無(wú)法正常斷開(kāi)，分閘線圈的帶電時(shí)間就等于分閘指令接點(diǎn)閉合時(shí)間，指令時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電直至線圈燒壞。

圖2 斷路器分閘控制回路

3 故障處理

3.1 斷路器分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)

根據(jù)故障記錄統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象的斷路器月平均動(dòng)作次數(shù)小于2次，屬于不頻繁操作斷路器，有的甚至長(zhǎng)達(dá)半年時(shí)間不操作；配電室環(huán)境相對(duì)惡劣，溫濕度、潔凈度等無(wú)法保持恒定。設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)明確規(guī)定周圍溫度不得高于+40 ℃、濕度不大、無(wú)過(guò)多塵埃，但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境很多時(shí)候達(dá)不到要求，這就導(dǎo)致脫扣機(jī)構(gòu)內(nèi)部傳動(dòng)及摩擦部位潤(rùn)滑度受環(huán)境影響，摩擦阻力增大，出現(xiàn)脫扣動(dòng)作時(shí)間增大甚至拒動(dòng)現(xiàn)象。

脫扣機(jī)構(gòu)機(jī)械性檢測(cè)周期為1次/3年或1次/6 000次，檢測(cè)各部位是否生銹、變形，清掃塵埃，在適當(dāng)部位加注油脂，使用二硫化鉬礦物油系潤(rùn)滑膏，避免使用普通鋰基潤(rùn)滑脂，因?yàn)槎蚧f鋰基潤(rùn)滑脂的機(jī)械安定性、氧化安定性、熱穩(wěn)定性、抗水性及抗磨性更加優(yōu)良[2]。對(duì)脫扣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)及摩擦部位加注潤(rùn)滑油脂，并多次分合閘，讓油脂充分潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)，再次做分合閘特性試驗(yàn)，分閘時(shí)間均小于40 ms，分閘時(shí)間明顯縮短。

斷路器動(dòng)作次數(shù)少，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，潤(rùn)滑油脂功效會(huì)有所降低，在無(wú)法改變?cè)O(shè)備運(yùn)行環(huán)境情況下，可縮短檢測(cè)周期，進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)和機(jī)械操作試驗(yàn)，還應(yīng)對(duì)斷路器進(jìn)行繼保整組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果須滿足規(guī)范要求。隨著設(shè)備運(yùn)行年限增加，可更換脫扣機(jī)構(gòu)，延長(zhǎng)斷路器使用壽命，提高動(dòng)作可靠性。

3.2 斷路器分閘回路

手動(dòng)機(jī)械分閘斷路器能正常脫扣，說(shuō)明分閘電磁鐵鐵芯與脫扣彎板接觸良好，距離適當(dāng)，安裝位置正確。設(shè)備投產(chǎn)時(shí)原裝分閘線圈直流電阻為210 Ω，分閘脫扣電流約1 A，符合設(shè)備原始設(shè)計(jì)參數(shù)。因出現(xiàn)過(guò)分閘脫扣機(jī)構(gòu)電磁力不夠?qū)е聰嗦菲骶軇?dòng)，設(shè)備廠家建議更換直流電阻為125 Ω的線圈，對(duì)應(yīng)分閘脫扣電流1.76 A。電流增大，電磁力矩相應(yīng)增加，動(dòng)作可靠性提高，但單位時(shí)間內(nèi)線圈發(fā)熱量也成倍增加。

分閘時(shí)間是電磁鐵、脫扣機(jī)構(gòu)及主回路動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)之和，要求不大于60 ms，理論上指令延時(shí)不小于60 ms就能保證可靠動(dòng)作。設(shè)備說(shuō)明書(shū)中分閘指令時(shí)長(zhǎng)建議不超過(guò)1 s，由于更換較小阻值后的線圈發(fā)熱量相對(duì)增加，如果指令時(shí)長(zhǎng)在保證可靠動(dòng)作情況下適當(dāng)縮短，可以減少分閘線圈發(fā)熱量，大大降低線圈燒壞概率。

3.3 快切裝置調(diào)整

快切裝置斷路器分合閘檢測(cè)時(shí)間定值為200 ms，是在充分考慮斷路器分閘時(shí)間及輔助觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間后設(shè)定[3]。如果控制電纜過(guò)長(zhǎng)，考慮電容電流和感應(yīng)電壓導(dǎo)致斷電電壓衰減時(shí)間變長(zhǎng)，在無(wú)法更換電纜情況下可適當(dāng)放大定值?，F(xiàn)場(chǎng)控制電纜長(zhǎng)度不超過(guò)50 m，且屏蔽層接地良好，受影響可能性較小，如果放大分合閘檢測(cè)時(shí)間定值，可能導(dǎo)致工作分支和備用分支母線合環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成設(shè)備損壞。因此，在確認(rèn)斷路器分閘無(wú)異常時(shí)再考慮電纜因素，否則不能隨意調(diào)整定值。

4 結(jié)語(yǔ)

6 kV斷路器是廠用電源重要設(shè)備，故障后果嚴(yán)重，特別是拒動(dòng)會(huì)擴(kuò)大事故，線圈燒毀可引發(fā)火災(zāi)，造成無(wú)法估量的損失。隨著斷路器使用年限增加，電氣回路、機(jī)械結(jié)構(gòu)難免出現(xiàn)各種問(wèn)題，反映出的異常現(xiàn)象也不盡相同，有時(shí)無(wú)法快速準(zhǔn)確判斷故障，可通過(guò)試驗(yàn)和分析找出問(wèn)題所在。在設(shè)備維護(hù)中，細(xì)化定檢項(xiàng)目，縮短維護(hù)周期，擴(kuò)大檢測(cè)范圍，適當(dāng)更換備件，以延長(zhǎng)設(shè)備壽命。運(yùn)行加強(qiáng)設(shè)備巡視，做好事故預(yù)想，都能提高設(shè)備可靠性。