吳長(zhǎng)波

（國(guó)能寶清煤電化有限公司，黑龍江 雙鴨山155600）

6 kV真空斷路器正常工作要承受工作電壓和負(fù)荷電流，在短路時(shí)要切斷短路電流，頻繁的操作、復(fù)雜的運(yùn)行條件以及在制造、安裝、維護(hù)保養(yǎng)各環(huán)節(jié)管理不當(dāng)時(shí)，發(fā)生故障的概率就會(huì)增加，一旦發(fā)生事故，后果會(huì)很?chē)?yán)重。自2020年以來(lái)，先后發(fā)生2起后臺(tái)操作遠(yuǎn)方發(fā)停止指令，導(dǎo)致6 kV給水泵、循環(huán)水泵電機(jī)分閘線(xiàn)圈直接被燒毀，出現(xiàn)斷路器分閘機(jī)構(gòu)不能可靠分閘事故。斷路器如不能可靠通過(guò)斷路器分閘指令將設(shè)備從電源中切除，存在很大風(fēng)險(xiǎn)，所以要提高6 kV斷路器選型質(zhì)量，更要加強(qiáng)對(duì)斷路器的定期檢修和保養(yǎng)，提高斷路器分合閘的可靠性。若上述2起6 kV電動(dòng)機(jī)或電纜在運(yùn)行中發(fā)生短路接地故障，其保護(hù)裝置出口動(dòng)作跳閘，斷路器不能使分閘脫扣機(jī)構(gòu)及時(shí)分閘，切斷故障點(diǎn)，短路接地電流勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致越級(jí)跳閘，可能會(huì)導(dǎo)致上一級(jí)6 kV母線(xiàn)段電源中斷，對(duì)機(jī)組設(shè)備和電網(wǎng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，存在機(jī)組停運(yùn)的隱患，所以有必要解決這種斷路器不能可靠分閘的這一問(wèn)題。

1 6 kV真空斷路器彈簧操作機(jī)構(gòu)

全廠(chǎng)6 kV斷路器采用直流110 V控制電源，屬于彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)主要由儲(chǔ)能元件、儲(chǔ)能維持機(jī)構(gòu)、連板傳動(dòng)系統(tǒng)、合閘維持、分閘脫扣電磁鐵組成的分閘單元、輔助開(kāi)關(guān)、指示裝置等部件組成。儲(chǔ)能由電源驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成，也可以使用儲(chǔ)能手柄手動(dòng)完成。分閘通過(guò)接通分閘脫扣電磁鐵完成（也可按斷路器前面板“分閘”按鈕），分閘機(jī)構(gòu)采用半軸脫扣，脫扣半軸可將分閘掣子鎖住。斷路器機(jī)構(gòu)合閘后，在分閘彈簧作用下，分閘掣子鎖在脫扣半軸內(nèi)，分閘或過(guò)流脫扣時(shí)，分閘電磁鐵線(xiàn)圈得電，動(dòng)鐵心撞擊推板，推板帶動(dòng)脫扣支架使脫扣半軸得到一個(gè)順時(shí)針的轉(zhuǎn)矩，半軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，分閘掣子與脫扣半軸解鎖，由傳動(dòng)連板拉動(dòng)主輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)完成分?jǐn)嗖僮?，在分閘過(guò)程后段，由液壓緩沖器吸收分閘過(guò)程剩余能量并限定分離位置，完成斷路器分閘動(dòng)作，由連板拉動(dòng)合/分指示牌顯示出“分”標(biāo)記，同時(shí)拉動(dòng)計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。這種彈簧機(jī)構(gòu)可以非?？煽康剡M(jìn)行合閘能量?jī)?chǔ)能，使斷路器隨時(shí)有足夠的合閘能量，分閘能量在合閘過(guò)程中也同時(shí)完成儲(chǔ)能，能量不受外界條件影響，在任何狀態(tài)下，分閘指令一發(fā)出，分閘線(xiàn)圈得電立即執(zhí)行并完成分閘動(dòng)作[1]。真空斷路器分閘脫扣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 真空斷路器分閘脫扣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

分閘線(xiàn)圈是控制斷路器脫扣分閘動(dòng)作的關(guān)鍵部件，在現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)霍爾元器件電流傳感器檢測(cè)分閘線(xiàn)圈在分閘過(guò)程線(xiàn)圈流過(guò)的電流變化波形，分閘時(shí)直流電磁鐵的動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)會(huì)引起線(xiàn)圈電感L值的變化，同時(shí)電感會(huì)影響線(xiàn)圈電流I變化，在分閘線(xiàn)圈得電到斷電過(guò)程中，分閘線(xiàn)圈的電流波形曲線(xiàn)可分為以下4個(gè)階段：①動(dòng)鐵心始動(dòng)階段T0～T1，即分閘線(xiàn)圈開(kāi)始通電到動(dòng)鐵心即將開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在這一階段，動(dòng)鐵心并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈電感L為常數(shù)，分閘線(xiàn)圈電流波形呈指數(shù)上升。②動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)階段T1～T2。在這一階段，動(dòng)鐵心在電磁力作用下克服重力、彈簧力等阻力開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，分閘線(xiàn)圈電感L值隨動(dòng)鐵心行程而增加，它在電路中產(chǎn)生的反電勢(shì)，消減線(xiàn)圈中電流I的增長(zhǎng)，回路中電流下降，下降到最低點(diǎn)H時(shí)，動(dòng)鐵心的速度最大。③動(dòng)鐵心帶動(dòng)機(jī)械負(fù)荷階段T3～T4。在這一階段，動(dòng)鐵心帶動(dòng)機(jī)械負(fù)荷（脫扣機(jī)構(gòu)），動(dòng)鐵心上端撞擊推板，速度降低，分閘線(xiàn)圈電流上升。④分閘機(jī)構(gòu)線(xiàn)圈斷電階段T4～T5。這一階段，分閘線(xiàn)圈使斷路器分閘機(jī)構(gòu)脫扣，分閘掣子解脫，主軸在分閘彈簧和觸頭彈簧的作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)使斷路器分閘，斷路器輔助觸點(diǎn)將分閘線(xiàn)圈電流切斷。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，在分閘機(jī)構(gòu)、脫扣線(xiàn)圈及其鐵心運(yùn)動(dòng)不卡滯和卡滯2種情況下，根據(jù)線(xiàn)圈的電流不同，試驗(yàn)可得出以下結(jié)論：①在線(xiàn)圈及機(jī)構(gòu)正常情況下，一般流過(guò)線(xiàn)圈電流通過(guò)分閘線(xiàn)圈的電流都較小，分閘機(jī)構(gòu)可以使斷路器可靠分閘，切斷電源，圖2是斷路器分閘線(xiàn)圈正常情況下，可靠分閘時(shí)的電流曲線(xiàn)；②當(dāng)動(dòng)鐵心有卡滯時(shí)，線(xiàn)圈中流過(guò)的電流會(huì)成倍增加，這時(shí)圖2中T0～T4時(shí)段流過(guò)分閘線(xiàn)圈電流將會(huì)很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分閘脫扣線(xiàn)圈銅絲可能承受的額定電流，所以很容易燒斷分閘線(xiàn)圈銅絲。

圖2 正常情況下分閘線(xiàn)圈電流曲線(xiàn)圖[2]

2 斷路器分閘拒動(dòng)原因

真空斷路器出現(xiàn)不能正常分閘的現(xiàn)象，要分析拒動(dòng)原因，首先查二次控制回路，在確認(rèn)控制回路無(wú)異常后，再在斷路器上查找，針對(duì)拒動(dòng)的原因進(jìn)行處理。

斷路器電氣二次控制原理如圖3所示。圖中HWJ和斷路器輔助接點(diǎn)串聯(lián)接入回路中，可判斷脫扣線(xiàn)圈是否斷線(xiàn)及輔助開(kāi)關(guān)接觸是否良好，當(dāng)出現(xiàn)線(xiàn)圈及觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，立即告警提示。斷路器分閘時(shí)間是指處于合閘位置的斷路器從分閘脫扣線(xiàn)圈帶電瞬間起到斷路器觸頭分離瞬間為止的時(shí)間間隔。

圖3 斷路器電氣二次控制原理圖

以給水泵控制為例，電動(dòng)給水泵正常運(yùn)行情況下，操作人員在DCS界面上發(fā)停止運(yùn)行指令，SOE報(bào)“控制回路斷線(xiàn)”，電動(dòng)給水泵運(yùn)行電流無(wú)變化，泵出口壓力無(wú)變化，斷路器分閘不成功。人員就地利用緊急機(jī)械分閘，給水泵電機(jī)停運(yùn)。拆開(kāi)給水泵斷路器前面板，線(xiàn)圈有燒焦氣味，分閘動(dòng)鐵心被卡住，測(cè)量分閘線(xiàn)圈直阻無(wú)窮大，判斷分閘線(xiàn)圈已燒毀。

調(diào)取給水泵電機(jī)電流、停指令、“控制回路斷線(xiàn)”曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)停指令與“控制回路斷線(xiàn)”報(bào)警曲線(xiàn)基本是重疊的。查看設(shè)計(jì)圖紙，發(fā)現(xiàn)斷路器分閘線(xiàn)圈TQ與HWJ繼電器線(xiàn)圈（接線(xiàn)端子5、6）串聯(lián)接到DC110 V回路，當(dāng)停指令發(fā)出，同時(shí)“控制回路斷線(xiàn)”報(bào)警，說(shuō)明分閘線(xiàn)圈銅絲在T0～T4時(shí)段燒斷。對(duì)拆下來(lái)的線(xiàn)圈進(jìn)行解體檢查，銅絲絕緣層未發(fā)現(xiàn)損傷，在線(xiàn)圈引線(xiàn)處發(fā)現(xiàn)銅絲熔斷、線(xiàn)圈骨架變形。此分閘線(xiàn)圈漆包線(xiàn)線(xiàn)徑0.28 mm，5 800圈，電阻50Ω，額定電流2.2 A。

在斷路器正常分閘過(guò)程中，線(xiàn)圈瞬時(shí)通電，電流在線(xiàn)圈中產(chǎn)生熱量，正常工作不會(huì)引起線(xiàn)圈溫度上升過(guò)快，不會(huì)導(dǎo)致分閘線(xiàn)圈被燒毀。

經(jīng)檢查給水泵斷路器控制回路沒(méi)有異常，給水泵斷路器發(fā)生分閘線(xiàn)圈被燒毀的情況，問(wèn)題出在斷路器本體上，是由于斷路器出現(xiàn)分閘線(xiàn)圈骨架變形，脫扣機(jī)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，機(jī)構(gòu)卡滯等問(wèn)題，分閘時(shí)動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受阻，導(dǎo)致分閘線(xiàn)圈流過(guò)的電流成倍增加。有時(shí)斷路器輔助接點(diǎn)調(diào)整不當(dāng)，斷不開(kāi)直流電弧，使分閘線(xiàn)圈通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)將分閘脫扣線(xiàn)圈燒毀。

假設(shè)本次給水泵電機(jī)或6 kV電纜發(fā)生接地或短路故障，斷路器綜合保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作，需要給水泵斷路器立即分閘，但此時(shí)分閘脫扣機(jī)構(gòu)線(xiàn)圈斷線(xiàn)或輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)接觸不良，不能立即從6 kV電源上切除，將會(huì)引起越級(jí)跳閘事故。

3 彈簧操作機(jī)構(gòu)分閘拒動(dòng)常見(jiàn)故障及調(diào)整方法

3.1 常見(jiàn)故障

常見(jiàn)故障有：①半軸復(fù)位扭簧生銹，彈力不足，使半軸不能自行復(fù)位，需更換復(fù)位扭簧；②推板安裝角度不當(dāng)或松動(dòng)，半軸轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，需調(diào)整推板角度，旋緊螺釘，在半軸轉(zhuǎn)動(dòng)部位加適量潤(rùn)滑油。

3.2 分閘機(jī)構(gòu)調(diào)整方法

在機(jī)構(gòu)合閘位置，分閘掣子與半軸扣結(jié)量要求在1.0～2.9 mm之間，這可通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。分閘機(jī)構(gòu)在出廠(chǎng)前已調(diào)整完，一般情況下不需要調(diào)整，若機(jī)構(gòu)解體檢修或分閘機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，則需按上述方法進(jìn)行調(diào)整。有時(shí)為了避免出現(xiàn)斷路器機(jī)構(gòu)卡阻現(xiàn)象，需進(jìn)行斷路器慢分慢合試動(dòng)作，這需要使用專(zhuān)用合分把手來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 增加分閘線(xiàn)圈解決分閘機(jī)構(gòu)拒動(dòng)問(wèn)題

給水泵無(wú)法遠(yuǎn)方停運(yùn)是因?yàn)榉珠l線(xiàn)圈被燒毀導(dǎo)致斷路器拒絕分閘。為防止斷路器拒動(dòng)，可利用脫扣半軸原有預(yù)留的脫扣支架安裝位置，在原有的脫扣半軸桿上再增加一套分閘脫扣支架和分閘電磁鐵，用于過(guò)流脫扣分閘，即圖1中虛線(xiàn)代表新增的脫扣支架推板。原脫扣半軸材料的表面強(qiáng)度、硬度和耐磨性滿(mǎn)足增加脫扣支架要求，增加一套分閘脫扣支架不會(huì)使脫扣半軸發(fā)生變形，不會(huì)影響脫扣機(jī)構(gòu)工作的穩(wěn)定性和可靠性。分閘機(jī)構(gòu)改進(jìn)后，需調(diào)整推板上的限位螺釘，使脫扣半軸與分閘掣子之間的扣結(jié)量適中。

新增控制回路如圖4所示。按圖4中將保護(hù)裝置CDJ和BHJ的第二個(gè)跳閘出口串接到新增的分閘線(xiàn)圈TQ1回路中。正常運(yùn)行時(shí)，遠(yuǎn)方或就地停止運(yùn)行由TQ分閘線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)，當(dāng)有過(guò)流故障時(shí)，由TQ和TQ1分閘線(xiàn)圈同時(shí)使脫扣半軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘操作。新增控制回路中串接一個(gè)保護(hù)壓板LPX，是為了進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，方便將TQ1分閘線(xiàn)圈退出。線(xiàn)圈TQ和TQ1同時(shí)動(dòng)作時(shí)控制回路電流比較大，1ZKK有跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，所以在圖4新增控制回路中增設(shè)3ZKK小空開(kāi)，型號(hào)為GM32M-2308R/6A 2P，為T(mén)Q1提供分閘電源。當(dāng)發(fā)生過(guò)流（短路）保護(hù)動(dòng)作時(shí)某個(gè)分閘線(xiàn)圈燒損，另一個(gè)分閘線(xiàn)圈可使斷路器可靠分閘。

圖4 新增控制回路圖

分閘支架安裝固定后，將推板螺絲擰緊，調(diào)整推板角度，在半軸的轉(zhuǎn)動(dòng)部位加潤(rùn)滑油，使半軸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，對(duì)掣子與半軸扣結(jié)量進(jìn)行檢查，滿(mǎn)足扣結(jié)量要求，在斷路器試驗(yàn)位置進(jìn)行多次分、合閘試驗(yàn)，確保斷路器分合閘可靠。對(duì)分閘線(xiàn)圈串聯(lián)的輔助接點(diǎn)5DL接觸情況進(jìn)行檢查，并通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)接點(diǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。

斷路器直流操作電源額定電壓為DC110 V，按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行分閘線(xiàn)圈動(dòng)作電壓檢測(cè)，使分閘線(xiàn)圈最低動(dòng)作電壓在30%～65%額定電壓之間，脫扣機(jī)構(gòu)可靠動(dòng)作分閘，當(dāng)在30%額定電壓下時(shí)不動(dòng)作，以檢驗(yàn)改造后斷路器分閘動(dòng)作情況。

5 結(jié)論

斷路器出現(xiàn)拒動(dòng)是十分嚴(yán)重的問(wèn)題，它喪失了斷路器最基本的功能，所以維護(hù)人員要做好對(duì)斷路器的臨時(shí)性維修和定期保養(yǎng)，定期對(duì)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)部位進(jìn)行潤(rùn)滑和檢查，將松動(dòng)的螺釘擰緊，并與預(yù)防性試驗(yàn)工作相結(jié)合，確保斷路器分閘動(dòng)作可靠。本文通過(guò)增加一套分閘脫扣支架和分閘電磁鐵后，當(dāng)保護(hù)裝置有動(dòng)作出口，任意一個(gè)分閘線(xiàn)圈被燒毀時(shí)，另一個(gè)分閘線(xiàn)圈可使斷路器分閘，可避免因分閘線(xiàn)圈被燒毀出現(xiàn)斷路器拒絕分閘的現(xiàn)象，避免越級(jí)跳閘事故發(fā)生。