山口水電站發電機出口隔離開關過熱故障的分析及解決方法

馮 文

(新疆伊犁河電力有限責任公司烏魯木齊 830000)

山口水電站發電機出口隔離開關過熱故障的分析及解決方法

馮 文

(新疆伊犁河電力有限責任公司烏魯木齊 830000)

山口水電站發電機組甩負荷試驗時，在大電流情況下，發電機組出口隔離開關發生過熱損壞。本文通過對隔離開關過熱損壞現象的分析，發現了隔離開關損壞的原因，分析了解決問題的方法，并采取了相應的防范措施。

水電站 發電機 隔離開關 過熱損壞 防范措施

1 概述

位于新疆鞏留縣的山口水電站裝機容量為3×4.7萬 kW，發電機型號為 SF47—54/9200，額定電壓10.5kV，額定電流3040A，發電機出口斷路器柜內，配置的隔離開關型號為 GN22—10/4000—63。電站于2010年8月并入電網運行。2010年9月對1號、2號、3號發電機組進行50%、75%、100%甩負荷試驗時，3號發電機出口隔離開關在大電流情況下，發生了過熱損壞，造成發電機無法帶負荷。

2 隔離開關參數及操作原理

發電機出口隔離開關是發電機一次部分的主要設備，在合位時發電機的一次電流通過該設備送到母線，在分位時起到明顯電氣斷開點的作用，以保證發電機與系統的電氣連接徹底斷開。

2.1 隔離開關參數

隔離開關型號為GN22—10/4000—63，額定電壓10kV，額定電流4000A，戶內使用。

2.2 隔離開關操作機構及電氣控制原理

隔離開關配置了CJ型電動操作機構，設置了近方、遠方合閘、分閘功能。其電氣控制原理圖見圖1。

3 故障現象

按3號、2號、1號順序對發電機組進行了50%、75%、100%甩負荷試驗。當3號發電機帶75%額定負荷(電流為2261A)時，發電機零序電壓保護動作，機組停機。經檢查發現出口隔離開關B、C相動，靜觸頭有明顯燒灼痕跡，隔離開關已不能運行。

4 分析及處理過程

根據3號發電機出口隔離開關損壞情況，暫停了3臺發電機的甩負荷試驗工作，聯系廠家發損壞的配件。立即組織專業技術人員進行隔離開關動作機械原理及電氣回路的詳細分析;對同期建設使用同樣隔離開關的2號發電機組出口隔離開關動靜觸頭接觸面進行接觸電阻測試、接觸面檢查和隔離開關電動控制回路檢查，對檢查結果進行分析判斷，找出故障的原因，并解決問題。

4.1 對隔離開關動作機械原理的分析

隔離開關三相觸頭的動作原理相同，現對一相的動作原理進行說明，動作的機械原理說明圖包括刀閘正視圖，刀閘左視圖及A-A鎖緊機構鎖緊、解鎖位置圖(刀閘正視圖A－A向的剖面圖)(見圖2)。

圖1 隔離開關電氣控制原理圖

合閘有合上、鎖緊兩個步驟。合上步驟：操動機構作用于拉桿，使動觸頭由分閘位置到合閘未鎖緊位置(動、靜觸頭接觸的位置)。鎖緊步驟：操動機構繼續作用于拉桿，帶動滑動軸向合閘方向運動(見A－A鎖緊機構鎖緊、解鎖位置圖)，使兩粒滾珠由滾珠槽向外側運動，分別將其對應的頂桿向外側頂出，使上下磁鎖板的C端向外運動(見刀閘正視圖、刀閘左視圖)，在限位桿的限位作用下，磁鎖板的另一端D端向內運動，從而使兩片動觸頭向內運動壓緊靜觸頭，使四個接觸面緊密接觸，完成鎖緊過程。在合閘鎖緊時，鎖緊機構發出“砰”的聲音。

分閘有解鎖、分開兩個步驟，各部件的動作過程與合閘過程運動方向相反。同樣在分閘解鎖時，鎖緊機構也發出“砰”的聲音。

4.2 動、靜觸頭試驗、控制回路的檢查與分析

對同期建設使用同樣隔離開關的2號發電機的出口隔離開關進行檢查與分析。經近方操作，在合閘狀態下，使用專用測量儀測得動靜觸頭接觸電阻均不大于廠家7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺對動靜觸頭接觸情況進行檢查，A、B、C相的線接觸均在2/3以上，符合廠家的不小于2/3的線接觸要求。

經遠方監控電動操作，在合閘狀態下，使用專用測量儀測得動靜觸頭接觸電阻為：A、B、C相均在100μΩ以上，不符合廠家的小于等于7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺對動靜觸頭接觸情況進行檢查，A、B、C相均為：一個接觸面基本未接觸上，另一個接觸面只有局部接觸，不符合廠家的不小于2/3的線接觸要求。

圖2 隔離開關動作的機械原理圖

經對近方和遠方合閘操作控制回路進行仔細檢查，發現在遠方監控電動合閘操作時，其隔離開關的鎖緊機構未動作，在合閘合上步驟完成后，鎖緊步驟還未進行時，合閘接觸器HC斷電，電機停轉，中止了繼續合閘到位的過程，此現象說明并聯在監控合閘繼電器6K的合閘接觸器HC開觸點未起到自保持作用，經對回路檢查發現合閘接觸器HC開觸點一側在端子上未接入該回路，造成不能實現自保持作用，隔離開關未完成鎖緊過程。經對1號、3號發電機進行檢查，發現也存在的同樣問題。

根據對2號發電機出口隔離開關動、靜觸頭接觸電阻測試、接觸面檢查和3臺發電機出口隔離開關電動合、分閘控制回路檢查結果的分析，認為3號發電機出口隔離開關觸頭燒灼的原因是：由于遠方監控電動合閘控制回路存在缺陷，合閘回路未完成合閘的鎖緊步驟，造成隔離開關的動、靜觸頭接觸面接觸不良，導致在大電流情況下動、靜觸頭過熱燒壞。

4.3 對發電機出口隔離開關存在問題的處理

a.對1號、2號、3號發電機出口隔離開關的遠方合閘回路進行消缺，將遠方合閘回路中未接入并聯在監控合閘繼電器6K的合閘接觸器HC開觸點接入回路，使合閘的自保持回路正常，確保合閘全過程的完成。

b.對3號發電機出口隔離開關損壞的動、靜觸頭進行更換、安裝調試。

c.對1號、2號、3號發電機出口隔離開關進行多次遠、近方合閘操作，并實測接觸電阻滿足廠家不大于7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺對接觸情況進行檢查，3臺發電機組出口隔離開關A、B、C相的線接觸均在2/3以上，符合廠家的不小于2/3的線接觸要求。

5 防范措施

5.1 運行過程中的防范措施

在隔離開關合閘操作時需設專人現場監視、檢查操作情況，在合閘過程中可聽到隔離開關鎖緊機構發出“砰”的聲音，在合閘結束后，可通過檢查窗檢查鎖緊機構到位情況。應將此要求補充到運行規程中。

5.2 檢修、安裝過程中的防范措施

應分別進行遠、近方的合閘操作后的接觸電阻測試及接觸情況檢查，以確保這兩種情況下隔離開關接觸良好，驗證合閘全過程的完成。將此要求作為安裝中的注意事項，對檢修單位需補充到檢修規程中。

6 結語

通過對山口水電站發電機隔離開關過熱損壞問題的分析和處理，認識到隔離開關合閘過程中鎖緊步驟的完成，是保證動、靜觸頭接觸良好的前提條件，在遠、近方操作時均應確保鎖緊步驟的完成。在檢修、安裝過程中應分別進行遠、近方合閘操作后的接觸電阻測試及接觸情況檢查，在運行過程中可通過隔離開關鎖緊機構發出“砰”的聲音來確認鎖緊機構的正常動作。此次設備故障也反映出電站安裝和運行維護人員需要提高技能水平和工作責任性。山口水電站3臺發電機出口隔離開關故障處理后已經常滿負荷運行至今，運行狀況良好。

1 李建明，朱康．高壓電氣設備試驗方法．第二版．中國電力出版社，2001.8.

2 胡世權．高壓隔離開關的常見缺陷及處理方法．機電信息．2010(18)．

3 劉國玉．高壓隔離開關質量問題探討．電力勘測設計．2004(4)．