抽水蓄能機組中壓氣機進線開關故障分析及處理

于 輝 ，蔣潔青

（華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇 宜興 214205）

江蘇宜興抽水蓄能電站中壓氣系統壓力等級為7 MPa，用于提供機組調相啟動壓水、機組調速器及球閥壓力油罐用氣，電站共設有5臺中壓氣機，額定電壓為380 V，啟動電流為259 A，每臺中壓氣機各有1個抽屜式進線開關。

1 故障經過及處理

1.1 故障經過

2010年1月15日，電站調試人員對3號中壓氣機進行啟動調試，啟動后氣機啟動聲響運行正常，但在進線電源Y/△轉換后進線抽屜柜內出現火花，立即拉開3號中壓氣機進線電源開關。

1.2 故障檢查與處理

經檢查發現3號中壓氣機進線電源開關三相熔絲均燒損，熔絲插口與插座頭燒融，熔絲瓷絕緣燒裂。對3號氣機電機相對地、相對相測絕緣電阻，均正常。檢查抽屜開關內部接觸器，接觸器K1.2燒損，其余接觸器絕緣電阻、導通電阻、動作特性均正常。

2 原因分析

2.1 熔絲燒毀原因

電站中壓氣機進線開關使用RDT16-1（NT1）型有填料封閉管式刀型觸頭熔斷器，具有很強的滅弧功能，額定電流為200 A，根據廠家提供的熔斷時間電流特性曲線可以查出[1]，該型號熔斷器在1 s內熔斷的電流值大于1000 A。

在此次故障中，熔絲雖燒損但并未滅弧，導致弧光短路，燒損抽屜柜。由于之前更換過新熔絲，可基本排除熔斷器原因，故此次應故障電流遠大于1500 A。引起熔絲燒損原因主要為熔絲載流電流過大。

2.2 引起大電流原因

引起大電流的主要原因是由于電氣回路中存在短路或接地現象，可分為線路短路、電機線圈短路、接觸器故障短路、弧光接地等幾種情況。

2.2.1 接線方式

電站中壓氣機采用Y/△軟啟動方式，用到3個接觸器，分別是主回路接觸器K1.1、Y接觸器K1.3、△接觸器K1.2，時間繼電器整定時間為6 s，如圖1所示。

2.2.2 電機啟動電流

測量氣機啟動電流，由于是利用鉗形電流表進行測量，采樣頻率較低，無法測出啟動瞬間電流值和速率變化較快電流值，經過多次測量大致推導電流變化曲線，如圖2、圖3所示。圖中電流為△環內單相電流。由圖2、圖3可知，Y/△轉換后△環內電流最大達310 A左右，此時熔絲上承受電流310A。且承受時間極短，另外檢查電機無異常，故可排除電機啟動時引起的故障。

2.3 接觸器配置

中壓氣機進線電源柜接觸器采用ABB系列接觸器，配置方式也采用ABB推薦的Y/△配置方式，如表1所示。AF，AE系列與A系列具有相同的額定值和尺寸，AF，AE系列優化了控制電壓。

Y/△轉換過程中采用了Y/△時間繼電器，啟動過程中K1先接通K1.3電機運行在Y接法，Y繞組額定電壓=1/△的繞組額定電壓[2]。因此Y接觸器額定電流=1/的電機額定電流。延時切斷K1.3接通K1.2，當電機切換到△運行后，△接觸器接在電機△的繞組的三角環中，其只承受1/的電機額定電流。主回路接觸器最終運行在△接法中。

2.4 故障原因分析

在Y/△轉換過程中，若Y/△接觸器配合出現異常就會出現2個接觸器同時閉合的現象，此時切換回路就會引起三相短路；若繼電器導通性能下降，繼電器通大電流時導致觸頭處發熱燒損，接觸器接地引起大電流。Y/△時間繼電器控制原理如圖4所示。

圖1 3號中壓氣機進線電源回路圖

圖2 負載啟動電流曲線圖

圖3 空載啟動電流曲線圖

（1）接觸器動作時間如表2所示，在Y/△切換過程中，Y接觸器觸頭最長斷開時間＜△接觸器觸頭最短閉合時間。AE75常開觸點斷開時間最長為13 ms，AF95常開觸點閉合最短時間為25 ms（參考表2），得出：Y接觸器斷開時間＜△接觸器閉合時間+時間繼電器動作時間。故正常情況下Y/△切換過程中一般不會出現Y接觸器和△接觸器同時閉合的情況，但是若Y接觸器出現故障引起接觸器觸頭不釋放或釋放延緩，就會導致三相短路。

表1 接觸器選配對照表

圖4 星三角時間繼電器控制原理圖

表2 接觸器動作時間 ms

（2）若接觸器長時間大電流運行或頻繁動作將引起接觸器性能下降，表現為接觸器觸頭變毛糙，觸頭接觸面不能緊密接觸，導致接觸器通流能力下降，在通過大電流時燒損接觸器從而引起接地等故障。

中壓氣機啟動配置采用的是ABB推薦配置，裕量較小，在接觸器性能下降的情況下，比較容易發生故障。

2.5 接觸器故障原因

接觸器故障可分為：觸頭不動或動作不可靠；觸頭不釋放或釋放緩慢；線圈過熱或燒損；觸頭過度磨損；相間短路；觸頭熔焊；線圈過熱或燒損等。根據故障現象，此次接觸器故障應屬于接觸器觸頭不釋放或釋放緩慢故障。

引起接觸器不釋放或釋放緩慢原因有：觸頭熔焊；機械可動部分被卡死，轉軸歪斜；反力彈簧損壞；E型鐵心使用時間太長，去磁氣隙消失，剩磁增大，使鐵心不釋放；鐵心極面有油污或灰塵。

3 改進措施

接觸器在長期運行后，特別是在灰塵較大的環境下，其機械部分易卡澀、動作不靈敏，雜物灰塵過多后其鐵心磁路發生變化，影響鐵心吸釋效果和動作時間特性。

（1）在Y和△接觸器控制回路中分別串接△和Y控制繼電器輔助節點K1.2和K1.3，如圖5所示。將圖5與圖4進行對比，在K1.2繼電器動作后，K1.2輔助節點斷開，K1.3繼電器就不會動作。同理，在K1.3繼電器動作后，K1.3輔助節點斷開，K1.2繼電器就不會動作，避免Y，△接觸器K1.2，K1.3同時閉合。

圖5 改進后的星三角時間繼電器控制原理圖

（2）對中壓氣系統其余接觸器進行清掃檢查，特別是檢查觸頭部分。

（3）舉一反三，結合安全檢查對類似接觸器進行排查。

（4）將接觸器檢查、清掃納入設備定期維護的項目中。

[1]胡虔生，胡敏強.電機學[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]戴憲濱.發電廠電氣部分[M].北京：中國水利水電出版社，2008.