潘家口電廠出口開關回路電阻超標原因分析

畢 旭，王梓任

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300）

1 引言

潘家口抽水蓄能電廠坐落在河北省遷西縣，自20世紀80年代開始運行發(fā)電，迄今為止已有41年的歷史。本次事件是由于檢修期間對4號機出口開關04DL進行電氣預防性試驗，實測多次B相回路電阻數(shù)據(jù)最小值為112 μΩ，超過制造廠的規(guī)定且大于交接值的120%。

2 故障診斷

潘家口電廠4號機組出口開關04DL型號為FKG2S型SF6斷路器，斷路器安裝時間為2007年，至今已經運行15年。試驗前04開關動作次數(shù)為7611次，SF6壓力0.75 MPa（壓力正常），在本次4號機組C修期間，對04開關進行電氣預試工作（未到試驗周期，依據(jù)Q/GDW 11150《水電站電氣設備預防性試驗規(guī)程》表13中規(guī)定SF6斷路器主回路電阻試驗周期為3年），發(fā)現(xiàn)B相回路電阻超標。實測多次B相回路電阻數(shù)據(jù)最小值為112 μΩ，最大測值為145 μΩ，超過制造廠的規(guī)定且大于交接值的120%（制造廠規(guī)定值：不大于 5 μΩ，交接值：6 μΩ）[1]。

3 問題排查

機組出口開關B相在2020年1月故障時進行檢修，檢修后各項實驗數(shù)據(jù)均滿足標準。根據(jù)運行經驗判斷，出口開關運行約3年才可能會出現(xiàn)回路電阻超標問題（9 μΩ左右），此次開關運行僅15個月，不僅運行時間短而且回路電阻超標極其嚴重，初步判斷引起此次回路電阻超標的原因為B相極柱或其他部位存在隱蔽性缺陷，導致4號機組B相動靜觸頭和觸指接觸面吸附較多雜質，使接觸面阻值偏大。

故障發(fā)生后，潘家口電廠對4號機組04開關B相進行拆除工作，拆除過程中發(fā)現(xiàn)SF6控制鎖中閥塞卡死如圖1所示，閥塞中密封由于受力不均發(fā)生變形，閥塞無法進入導向槽內，變形情況如圖2所示，損壞SF6控制鎖閥塞與正常進行對比如圖3所示。

圖1 SF6控制鎖閥塞堵塞照片

圖2 損壞的SF6控制鎖芯

圖3 SF6控制鎖閥塞對比圖

正常運行各相氣室相通，開關密度繼電器檢測三相總體壓力，無法單獨檢查B相極柱SF6氣體壓力。同時因B相未解體，根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)象，初步分析，在2020年開關檢修后充氣過程中B相極柱內無法充入氣體或充入氣體較少，滅弧室SF6氣體不足，滅弧能力不夠，隨著斷路器開斷，拉弧觸頭也隨之燒損，弧觸頭燒蝕情況如圖4所示，燒損后雜質堆積在滅弧室內動靜觸頭接觸面，導致B相回路電阻超標，滅弧室情況如圖5所示。

圖4 弧觸頭燒蝕情況

圖5 滅弧室情況

4 故障處理

4.1 原因分析

針對故障情況，我廠組織經研院專家以及設備廠家對故障原因進行分析。參會專家根據(jù)故障極柱解體與試驗情況并聽取我廠情況描述，確定缺陷發(fā)生的原因為上一次開關故障搶修時，在回裝B相極柱SF6控制鎖過程中，出現(xiàn)控制鎖內閥塞因安裝質量而卡死的問題。圖6、圖7分別為正常SF6控制鎖狀態(tài)與故障時SF6控制鎖狀態(tài)。

圖6 正常SF6控制鎖狀態(tài)

圖7 故障時SF6控制鎖狀態(tài)

由于在回裝B相極柱SF6控制鎖過程中，控制鎖內閥塞因安裝質量問題卡死，出口開關回充SF6氣體時，B相極柱內沒有充入SF6氣體，極柱臟污情況如圖8所示，B相極柱在常壓空氣中工作引起滅弧能力降低，開關在分斷小電流時產生熱量比正常情況下多，導致氧化效果加劇引起回路電阻超標。同時又因為動靜觸頭內涂抹潤滑膏較多，斷路器在分斷電流作用下產生較多雜質，導致回路電阻阻值增大[2]。

圖8 極柱臟污情況

4.2 故障處理過程

B相極柱在搶修過程中由于安裝質量問題導致SF6控制鎖閥塞卡死，由于此處為隱蔽施工點，回裝過程中無法檢查安裝情況，所以此缺陷無法進行正常發(fā)現(xiàn)。由于閥塞鎖死，在后續(xù)抽真空以及回充SF6氣體時，B相極柱內始終處于常壓空氣狀態(tài)。B相極柱滅弧能力降低，開關在分斷小電流時產生熱量比正常情況下多，導致氧化效果加劇引起回路電阻超標。

（1）組織更換04開關B相極柱。收集開關內的SF6氣體，拆除B相極柱并安裝新極柱，新極柱安裝完畢，對開關進行抽真空處理后向開關內充入SF6氣體至額定壓力750 bar。

（2）試驗檢驗：

1）斷路器時間特性試驗，試驗結果合格。

2）斷路器直阻測試，試驗結果合格。

3）微水測試，試驗結果合格。

4）交流耐壓試驗，試驗電壓42 kV，試驗合格。

5 結論與預防

通過對本次試驗期間發(fā)現(xiàn)電阻值超標的問題進行分析，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)場存在部分問題需要改進。本次問題主要在于結構設計不合理，檢修時需對控制鎖解體，由于此處為隱蔽施工點，回裝過程中無法檢查安裝情況，這就增加施難度的同時增加了故障發(fā)生的概率。

為預防和控制同類缺陷再次發(fā)生，潘家口電廠可結合檢修對落后部件進行升級改造，加強培訓力度，提升專業(yè)人員水平，同時加強廠家人員施工時的監(jiān)督，進而確保機組安全穩(wěn)定運行。