機組出口開關(guān)不能合閘的分析及預防

藍波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司，廣東 梅州 514200)

機組出口開關(guān)不能合閘的分析及預防

藍波衛(wèi)

(廣東粵電青溪發(fā)電有限責任公司，廣東 梅州 514200)

介紹了一起發(fā)電機出口開關(guān)合閘線圈燒壞導致保護LPF-983操作回路插件板燒壞的故障，通過現(xiàn)場排查及分析，指出了合閘線圈燒壞造成線圈匝間短路是引起故障的根本原因，并提出了相應的預防措施，從根本上消除了操作回路插件板存在的隱患。

出口開關(guān)；合閘線圈；故障分析；預防對策

廣東某發(fā)電有限公司位于汀江下游，屬河床式徑流水電站，共裝有4臺單機容量為36 MW的水輪發(fā)電機組，采用“兩機一變”擴大單元接線，通過220 kV線路將電能輸送至廣東電網(wǎng)。該發(fā)電公司監(jiān)控系統(tǒng)采用NARI NC2000計算機監(jiān)控系統(tǒng)和NARI SJ500現(xiàn)地控制單元(機組LCU)。機組保護采用NARI LFP-900系列，4臺發(fā)電機組出口開關(guān)和2臺廠變開關(guān)均使用西門子公司生產(chǎn)的3AH3228-6型真空開關(guān)。該發(fā)電公司總裝機容量不大，在粵東電網(wǎng)擔負調(diào)峰、調(diào)頻任務。

1 故障情況

2011-08-15T17:55，省中調(diào)下令3號發(fā)電機組3G開機。操作員站發(fā)出3G開機指令后，機組升速、建壓正常，自動準同期裝置投入工作正常，并在同期條件滿足后發(fā)出合閘脈沖，同時機組LCU“同期投FDL”開出繼電器動作。但是，3G出口開關(guān)803卻未合上，保護盤和監(jiān)控系統(tǒng)的803開關(guān)指示燈顯示“分”位，機組LCU柜、自動準同期裝置、保護盤、中控室操作員站均沒有顯示任何故障信號。運行人員再次操作“發(fā)電”指令2次，803開關(guān)仍未合上。

2 故障原因初步分析

對機組的開機、并網(wǎng)過程進行分析，初步認定可能造成3G出口開關(guān)803不能合閘的故障原因較多，主要有以下幾個：

(1) 機組LCU工作不正常，不能投入自動準同期裝置；

(2) 同期回路不正常，機端與系統(tǒng)的TV二次保險熔斷；

(3) 自動準同期裝置故障，不能發(fā)出合閘脈沖；

(4) 機組LCU開出繼電器故障，線圈燒壞或觸點接觸不良；

(5) 803開關(guān)的直流操作電源不正常；

(6) 803開關(guān)的彈簧操作機構(gòu)未儲能；

(7) 803開關(guān)的合閘回路不通；

(8) 803開關(guān)的操作機構(gòu)故障。

3 現(xiàn)場檢查及故障處理

3.1 原因排查

針對上述分析和機組并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的問題，可判定監(jiān)控系統(tǒng)、機組LCU硬件和軟件工作正常，自動準同期裝置及TV二次回路完好，因此可排除原因(1)、(2)及(3)。

現(xiàn)場檢查803開關(guān)的直流操作電源正常、彈簧操作機構(gòu)儲能正常，并更換機組LCU“同期投FDL”開出繼電器，運行人員操作“發(fā)電”指令后，故障依舊存在。這說明故障是由機組LCU以外的常規(guī)二次回路或開關(guān)本體引起的。

為了安全、快速地處理故障，運行人員申請停機并拉開3G出口刀閘8032，手動合803開關(guān)也不正常。切開803開關(guān)的直流操作電源和保護電源，從開關(guān)操作機構(gòu)接線端子上測量合閘線圈電阻為35 Ω。拆開操作機構(gòu)面板后，發(fā)現(xiàn)合閘線圈(3AY1510-3F)已脫落，2個固定小螺絲掉落在機構(gòu)箱內(nèi)，線圈電阻標示為360 Ω，實測值為35 Ω，這表明合閘線圈已燒壞并造成線圈匝間短路。

3.2 故障處理

從材料倉庫拿出合閘線圈備品，經(jīng)測量正常后對其進行更換，并在固定小螺絲上加墊片與彈簧墊圈。另外，對開關(guān)操作機構(gòu)的所有螺絲、接線端子、輔助開關(guān)進行檢查、緊固。

更換合閘線圈后，在開關(guān)操作機構(gòu)接線端子測量合閘回路正常，在機組保護盤接線端子測量合閘回路仍不通，認真分析開關(guān)操作回路(見圖1)后，拆下機組保護LFP-983的操作回路SWI插件，逐一測量與合閘回路有關(guān)的繼電器，發(fā)現(xiàn)HBJ(合閘保持)繼電器線圈燒斷，更換LFP-983的操作回路SWI插件，手動合803開關(guān)正常。

通過故障處理，確認803開關(guān)不能合閘的主要原因是：803開關(guān)合閘線圈脫落，自動準同期裝置發(fā)出合閘脈沖后不能合上803開關(guān)，造成開關(guān)的動斷輔助觸點FDL不能斷開合閘回路，在未解除準同期裝置合閘指令前，合閘線圈HQ一直帶電，并且連續(xù)多次操作“發(fā)電”指令，使合閘線圈HQ因長時間帶電發(fā)熱燒壞，造成線圈匝間短路；合閘線圈匝間短路后，造成整個合閘回路電阻降低了90 %，導致合閘回路電流大大增加，致使合閘回路的HBJ(合閘保持)繼電器線圈燒斷、合閘回路中斷。

4 防范措施

此次機組出口開關(guān)不能合閘是在開機到空載并網(wǎng)過程發(fā)生的，對機組和系統(tǒng)沒有構(gòu)成較大威脅。但若是在發(fā)電狀態(tài)遇到系統(tǒng)或機組事故，且因開關(guān)機構(gòu)、回路問題引起開關(guān)不能分閘，將會導致事故越級，擴大事故范圍，造成嚴重后果。因此，針對本次故障原因，提出了以下幾點防范措施。

(1) 因水電廠機組啟停頻繁，應縮短對出口開關(guān)的檢測周期，并加強監(jiān)督管理。

(2) 對其他5臺真空開關(guān)進行停電全面檢查，特別是對分、合閘線圈的固定螺絲均加上墊片與彈簧墊圈。

圖1 803開關(guān)操作回路

(3) 因合閘回路沒有完全監(jiān)視功能，跳閘位置繼電器與合閘回路分開(見圖1)，且不共用同一輔助接點FDL，因此在合閘回路不通時(線圈燒斷、輔助接點不通)跳閘位置指示燈仍亮。應把跳閘位置繼電器TWJ串入合閘回路，即把圖1中的A點斷開，取消R5，再把A，B點連接。跳閘回路也應同樣處理，即把圖1中的C點斷開，取消R8，再把C，D點連接，使跳、合閘回路具有監(jiān)視功能。

(4) 為保證開關(guān)輔助觸點切換不正?；蛘卟僮鳈C構(gòu)卡死等故障時能夠及時斷開跳、合閘線圈回路，避免跳、合閘線圈因長時間通電而燒毀，采取了以下措施：聯(lián)系廠家對出口開關(guān)操作回路增加保護措施，如在操作回路中增加故障判別繼電器或時間繼電器；在機組大、小修時正確調(diào)整輔助觸點的位置，使輔助觸點與開關(guān)分合閘位置正確、有效配合；要求在出現(xiàn)不能自動合閘時，應通知維護人員檢查處理，不能重復發(fā)令合閘。

(5) 在機組大、小修期間做好開關(guān)的分、合閘試驗，測量絕緣電阻及合閘時間，并緊固接線端子、各部位固定螺絲。另外，要測量分、合閘線圈的絕緣電阻、直流電阻，測量檢查開關(guān)機構(gòu)中的輔助開關(guān)、微動開關(guān)接點，測量真空泡滑動觸點環(huán)的直流電阻及真空度，記錄觸頭磨損度，并建立臺賬記錄數(shù)據(jù)，作為下次檢修參考、比較的依據(jù)。

(6) 加強對觸頭磨損度的監(jiān)控。真空滅弧室的觸頭接觸面在經(jīng)過多次開斷電流后會逐漸磨損，通常允許觸頭磨損最大值為3 mm，當累計磨損值達到或超過此值(或廠家規(guī)定值)時，真空滅弧室開斷性能和導電性能都會下降，必須更換真空滅弧室。

(7) 加強對開斷故障電流次數(shù)的監(jiān)控。當真空開關(guān)達到額定開斷故障電流次數(shù)(廠家給出的極限值)時，必須更換真空滅弧室。

(8) 物資管理部門應加強對設備備品、備件，特別是主設備的一、二次備品的管理，保證設備損壞后，能及時進行更換。

5 結(jié)束語

通過采取上述防范措施，有效降低了機組出口開關(guān)不能操作故障的發(fā)生幾率，保證了發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定運行。為將此成果制度化、標準化，該發(fā)電公司決定將制定的防范措施編入機組檢修規(guī)程、機組檢修文件包，長期實施。

1 胡 浩，侯慧軍．斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策[J]．電力安全技術(shù)，2014(4).

2 李實億．GVB型斷路器合閘線圈燒毀原因分析及處理[J].電力安全技術(shù)，2011(3).

2014-05-24；

2014-07-09。

藍波衛(wèi)(1973-),男，助理工程師，主要從事水電廠綜合自動化、電力安全技術(shù)管理工作，email：lbwhlh@163.com。