框架式斷路器在核電領(lǐng)域的常見(jiàn)故障及處理

董磊，張韜，吳清標(biāo)

（中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東陽(yáng)江529500）

1 引言

框架式斷路器又稱萬(wàn)能式斷路器，簡(jiǎn)稱ACB，是一種在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的機(jī)械開(kāi)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)。框架式斷路器的主要功能是用來(lái)分配電能和保護(hù)線路、同時(shí)具備過(guò)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(duì)整個(gè)核電廠的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。對(duì)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(jiàn)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(dòng)機(jī)操作等方式，安裝方式包括開(kāi)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(mén)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(mén)子的3WL I型為例來(lái)進(jìn)行分析。該類斷路器采用彈簧儲(chǔ)能式操作機(jī)構(gòu)，具備手動(dòng)和電動(dòng)儲(chǔ)能及手動(dòng)和電動(dòng)分合閘操作性能，電動(dòng)可用直流或交流操作，使用抽屜式安裝方式，現(xiàn)場(chǎng)必須與相對(duì)應(yīng)的斷路器倉(cāng)室配合使用。該斷路器主要由滅弧室、操作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)及支撐部分等組成，詳細(xì)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 斷路器基本結(jié)構(gòu)

3 常見(jiàn)故障排查與分析

雖然框架式斷路器數(shù)量和型號(hào)較多，但其結(jié)構(gòu)和原理基本相同，常見(jiàn)故障也大體一致，本文就一些共性的問(wèn)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(duì)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(wú)合閘動(dòng)作，需要從幾個(gè)方面進(jìn)行分析。首先檢查斷路器是否儲(chǔ)能正常，框架式斷路器必須先儲(chǔ)能，后合閘，可通過(guò)面板上儲(chǔ)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(guò)檢查斷路器輔助接點(diǎn)狀態(tài)來(lái)進(jìn)行判斷；如果確定斷路器未到達(dá)合閘位置，可通過(guò)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(wèn)題，測(cè)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(dòng)；電路上如果沒(méi)問(wèn)題，就很可能是機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)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(wèn)題。拒合閘常見(jiàn)故障的主要原因及處理對(duì)策如表1所示。

表1 ACB拒合閘主要原因及處理對(duì)策

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(dòng)或上游供電設(shè)備故障導(dǎo)致失電跳閘，需進(jìn)一步測(cè)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(zhǎng)了就會(huì)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(dòng)作，主要由電子脫扣器自身故障導(dǎo)致的誤動(dòng)作，還有就是由于現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)作。解決方法是評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)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(xiāo)斷裂和分閘傳動(dòng)桿斷裂也是較為常見(jiàn)的故障原因。

通過(guò)對(duì)歷史故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到，最常見(jiàn)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(dòng)或上游供電設(shè)備失電，此時(shí)使用工具對(duì)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(duì)策如表2所示。

表2 ACB非正常跳閘主要原因及處理對(duì)策

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(kāi)始操作時(shí)出現(xiàn)不暢?？赡苁菙嗦菲鞣胖梦恢缅e(cuò)誤、絲桿出現(xiàn)問(wèn)題、潤(rùn)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(wèn)題，則需檢查斷路器動(dòng)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(dòng)，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(zhǎng)久后，碎屑堵塞桿槽，導(dǎo)致斷路器操作不暢。一般涂抹潤(rùn)滑脂能有效地緩解摩擦，減少金屬碎屑產(chǎn)生，延長(zhǎng)絲桿壽命，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，潤(rùn)滑脂氧化變質(zhì)，黏稠度增加，甚至硬化，也會(huì)導(dǎo)致絲桿無(wú)法前后移動(dòng)。潤(rùn)滑脂變質(zhì)導(dǎo)致的卡澀最為常見(jiàn)，定期更換潤(rùn)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(duì)策如表3所示。

表3 ACB操作不暢主要原因及處理對(duì)策

4 結(jié)語(yǔ)

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(gòu)價(jià)格較高，所以安裝調(diào)試過(guò)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(rùn)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(wèn)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(wèn)題，有效地降低故障率及事故所帶來(lái)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(duì)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(duì)應(yīng)的處理對(duì)策，希望能對(duì)相關(guān)問(wèn)題的查找和消除起到一定的作用。