框架式斷路器在核電領(lǐng)域的常見故障及處理

董磊 張韜 吳清標(biāo)

【摘 要】框架式斷路器在核電領(lǐng)域一般運(yùn)用于重要負(fù)荷的電源通斷，其本身的線路故障、各零件的損壞老化、缺少潤滑、外界環(huán)境因素影響及人為誤操作等原因均可造成框架式斷路器無法正常運(yùn)行。論文具體分析了框架式斷路器常見故障及原因，并給出實(shí)際工作中常用的故障處理方法，對電氣工作人員具有一定意義，從而為核電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。

【Abstract】Frame type circuit breakers are generally used for power connections of important load in the nuclear field. The fault of its own line， the damage of each part， the lack of lubrication， the influence of the external environment factors and the human error operation can cause the failure of the frame type circuit breaker to operate normally. The paper analyzes the common faults and causes of frame type circuit breakers， and gives some common fault treatment methods in practical work. It is of great significance to electrical workers and can provide guarantee for the normal operation of the nuclear power system.

【關(guān)鍵詞】框架式斷路器；核電；故障處理

【Keywords】frame type circuit breaker； nuclear power； fault handling

【中圖分類號】TM561 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0191-03

1 引言

框架式斷路器又稱萬能式斷路器，簡稱ACB，是一種在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的機(jī)械開關(guān)電器，能在正常電路條件下接通，承載以及分?jǐn)嚯娏?，也能在?guī)定的非正常電路條件下接通，承載一定時(shí)間和分?jǐn)嚯娏?；與塑料殼式斷路器相比，具有隔離性能好，短路分?jǐn)嗄芰?qiáng)，防燃防爆等優(yōu)點(diǎn)?？蚣苁綌嗦菲鞯闹饕δ苁怯脕矸峙潆娔芎捅Ｗo(hù)線路、同時(shí)具備過載、欠電壓、短路等保護(hù)功能。在核電領(lǐng)域，由于下游負(fù)荷的重要性，框架式斷路器能否可靠運(yùn)行，對整個(gè)核電廠的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。對于故障的正確判斷以及及時(shí)有效的處理是核電廠正常運(yùn)行的保障，因此有必要掌握框架式斷路器的常見故障分析及處理方法。

2 框架式斷路器的基本結(jié)構(gòu)

框架式斷路器可按操作方式或安裝方式進(jìn)行分類，有手柄，杠桿電磁鐵和電動機(jī)操作等方式，安裝方式包括開關(guān)內(nèi)安裝和抽屜式結(jié)構(gòu)安裝。目前在核電領(lǐng)域運(yùn)用較多的框架式斷路器主要有西門子的3WL I型，ABB的Emax 2型，施耐德的M型，但各廠家的框架式斷路器基本結(jié)構(gòu)大體一致，功能類似，本文主要以西門子的3WL I型為例來進(jìn)行分析。該類斷路器采用彈簧儲能式操作機(jī)構(gòu)，具備手動和電動儲能及手動和電動分合閘操作性能，電動可用直流或交流操作，使用抽屜式安裝方式，現(xiàn)場必須與相對應(yīng)的斷路器倉室配合使用。該斷路器主要由滅弧室、操作機(jī)構(gòu)、傳動及支撐部分等組成，詳細(xì)構(gòu)成如圖1所示。

3 常見故障排查與分析

雖然框架式斷路器數(shù)量和型號較多，但其結(jié)構(gòu)和原理基本相同，常見故障也大體一致，本文就一些共性的問題和常出現(xiàn)的設(shè)備異常進(jìn)行了故障排查并提供了對應(yīng)處理方法，主要從斷路器拒合閘，非正常跳閘，操作不暢3個(gè)方面進(jìn)行了分析。

3.1 拒合閘

拒合閘是指按下合閘按鈕后斷路器無合閘動作，需要從幾個(gè)方面進(jìn)行分析。首先檢查斷路器是否儲能正常，框架式斷路器必須先儲能，后合閘，可通過面板上儲能指示進(jìn)行判斷；再則必須判斷斷路器位置是否正確，即斷路器必須在試驗(yàn)位或者運(yùn)行位才具備合閘條件，此時(shí)可通過檢查斷路器輔助接點(diǎn)狀態(tài)來進(jìn)行判斷；如果確定斷路器未到達(dá)合閘位置，可通過操作手柄重新調(diào)整斷路器，觀察斷路器位置指示達(dá)到“Test（試驗(yàn)位）”或“Connect（運(yùn)行位）”時(shí)，斷路器即走到試驗(yàn)位置或運(yùn)行位置。如排除斷路器位置故障，則需要使用工具檢查線路。首先需要排除斷路器合閘繼電器電源的問題，測量合閘繼電器兩端電壓是否符合條件，如果不符合電壓條件，則需要檢查斷路器控制柜內(nèi)端子排與接線的連接是否松動；電路上如果沒問題，就很可能是機(jī)械傳動方面的故障，通常是合閘機(jī)構(gòu)卡澀、合閘線圈故障、欠壓線圈損壞和合閘傳動半軸變形[1]等4種原因，根據(jù)上述方法判斷故障原因，一般可解決問題。拒合閘常見故障的主要原因及處理對策如表1所示。

3.2 非正常跳閘

非正常跳閘一般是指設(shè)備故障引起的斷路器跳閘，主要原因及處理方法：

①欠壓回路失電，欠壓線圈兩端失去電壓，可能是電源接線松動或上游供電設(shè)備故障導(dǎo)致失電跳閘，需進(jìn)一步測量確定故障原因。

②欠壓線圈損壞，欠壓線圈工作期間始終處于帶電狀態(tài)，時(shí)間長了就會出現(xiàn)設(shè)備老化[2]，造成斷路器跳閘。解決方法一是定期更換欠壓線圈，二是根據(jù)負(fù)荷類型，直接拆除欠壓線圈，徹底清除隱患。

③電子脫扣器誤動作，主要由電子脫扣器自身故障導(dǎo)致的誤動作，還有就是由于現(xiàn)場用電環(huán)境惡劣，電路中產(chǎn)生浪涌、諧波等影響電能質(zhì)量的干擾源，導(dǎo)致脫扣器誤動作。解決方法是評估現(xiàn)場電能情況，根據(jù)實(shí)際情況消除干擾源。

④分閘機(jī)構(gòu)機(jī)械故障，分閘彈簧卡銷斷裂和分閘傳動桿斷裂也是較為常見的故障原因。

通過對歷史故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到，最常見的非正常跳閘故障多是由欠壓回路失電導(dǎo)致，而欠壓回路失電最有可能的情況就是電源端子松動或上游供電設(shè)備失電，此時(shí)使用工具對線路進(jìn)行逐一排查就能確定故障原因。非正常跳閘故障的主要原因及處理對策如表2所示。

3.3 操作不暢

操作不暢需根據(jù)操作的不同階段進(jìn)行分析，若開始操作時(shí)出現(xiàn)不暢?？赡苁菙嗦菲鞣胖梦恢缅e誤、絲桿出現(xiàn)問題、潤滑油脂變質(zhì)[2]等；若操作前期順暢，到工作位時(shí)遇到機(jī)械卡澀問題，則需檢查斷路器動觸頭與靜觸頭是否配套，以及與靜觸頭連接的銅牌是否變形，導(dǎo)致靜觸頭位置變化。操作手柄由于經(jīng)常轉(zhuǎn)動，絲桿與桿槽間相互摩擦，產(chǎn)生金屬碎屑，掉落在桿槽內(nèi)，時(shí)間長久后，碎屑堵塞桿槽，導(dǎo)致斷路器操作不暢。一般涂抹潤滑脂能有效地緩解摩擦，減少金屬碎屑產(chǎn)生，延長絲桿壽命，但隨著時(shí)間的延長，潤滑脂氧化變質(zhì)，黏稠度增加，甚至硬化，也會導(dǎo)致絲桿無法前后移動。潤滑脂變質(zhì)導(dǎo)致的卡澀最為常見，定期更換潤滑油脂能避免故障發(fā)生。斷路器操作不暢的主要原因及處理對策如表3所示。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段在核電領(lǐng)域中，框架式斷路器是應(yīng)用在重要干線的主要電氣設(shè)備，采購價(jià)格較高，所以安裝調(diào)試過程中應(yīng)加強(qiáng)檢修管理，強(qiáng)調(diào)規(guī)范規(guī)程與制度，重視設(shè)備的檢查維護(hù)，潤滑等工作，提高框架式斷路器的檢修能力。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，充分了解掌握分析方法，可減少處理故障的時(shí)間，提高處理故障問題的效率。正確判斷出電力系統(tǒng)中各類斷路器出現(xiàn)故障的原因，及時(shí)的預(yù)防和處理故障問題，有效地降低故障率及事故所帶來的不便和造成的不必要損失，從而保證電廠正常運(yùn)行。本文對核電領(lǐng)域中的框架式斷路器運(yùn)行中發(fā)生的各種故障缺陷進(jìn)行了原因分析并提供了對應(yīng)的處理對策，希望能對相關(guān)問題的查找和消除起到一定的作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】胡靜.船用空氣斷路器故障分析與處理對策[J].輕工科技，2013，2（9）：49-50.

【2】胥俊勇.低壓萬能式斷路器常見故障分析[J].四川水泥，2011，13（4）：98-100.