機組出口開關不能合閘的分析及預防

藍波衛

(廣東粵電青溪發電有限責任公司，廣東 梅州 514200)

機組出口開關不能合閘的分析及預防

藍波衛

(廣東粵電青溪發電有限責任公司，廣東 梅州 514200)

介紹了一起發電機出口開關合閘線圈燒壞導致保護LPF-983操作回路插件板燒壞的故障，通過現場排查及分析，指出了合閘線圈燒壞造成線圈匝間短路是引起故障的根本原因，并提出了相應的預防措施，從根本上消除了操作回路插件板存在的隱患。

出口開關；合閘線圈；故障分析；預防對策

廣東某發電有限公司位于汀江下游，屬河床式徑流水電站，共裝有4臺單機容量為36 MW的水輪發電機組，采用“兩機一變”擴大單元接線，通過220 kV線路將電能輸送至廣東電網。該發電公司監控系統采用NARI NC2000計算機監控系統和NARI SJ500現地控制單元(機組LCU)。機組保護采用NARI LFP-900系列，4臺發電機組出口開關和2臺廠變開關均使用西門子公司生產的3AH3228-6型真空開關。該發電公司總裝機容量不大，在粵東電網擔負調峰、調頻任務。

1 故障情況

2011-08-15T17:55，省中調下令3號發電機組3G開機。操作員站發出3G開機指令后，機組升速、建壓正常，自動準同期裝置投入工作正常，并在同期條件滿足后發出合閘脈沖，同時機組LCU“同期投FDL”開出繼電器動作。但是，3G出口開關803卻未合上，保護盤和監控系統的803開關指示燈顯示“分”位，機組LCU柜、自動準同期裝置、保護盤、中控室操作員站均沒有顯示任何故障信號。運行人員再次操作“發電”指令2次，803開關仍未合上。

2 故障原因初步分析

對機組的開機、并網過程進行分析，初步認定可能造成3G出口開關803不能合閘的故障原因較多，主要有以下幾個：

(1) 機組LCU工作不正常，不能投入自動準同期裝置；

(2) 同期回路不正常，機端與系統的TV二次保險熔斷；

(3) 自動準同期裝置故障，不能發出合閘脈沖；

(4) 機組LCU開出繼電器故障，線圈燒壞或觸點接觸不良；

(5) 803開關的直流操作電源不正常；

(6) 803開關的彈簧操作機構未儲能；

(7) 803開關的合閘回路不通；

(8) 803開關的操作機構故障。

3 現場檢查及故障處理

3.1 原因排查

針對上述分析和機組并網過程中出現的問題，可判定監控系統、機組LCU硬件和軟件工作正常，自動準同期裝置及TV二次回路完好，因此可排除原因(1)、(2)及(3)。

現場檢查803開關的直流操作電源正常、彈簧操作機構儲能正常，并更換機組LCU“同期投FDL”開出繼電器，運行人員操作“發電”指令后，故障依舊存在。這說明故障是由機組LCU以外的常規二次回路或開關本體引起的。

為了安全、快速地處理故障，運行人員申請停機并拉開3G出口刀閘8032，手動合803開關也不正常。切開803開關的直流操作電源和保護電源，從開關操作機構接線端子上測量合閘線圈電阻為35 Ω。拆開操作機構面板后，發現合閘線圈(3AY1510-3F)已脫落，2個固定小螺絲掉落在機構箱內，線圈電阻標示為360 Ω，實測值為35 Ω，這表明合閘線圈已燒壞并造成線圈匝間短路。

3.2 故障處理

從材料倉庫拿出合閘線圈備品，經測量正常后對其進行更換，并在固定小螺絲上加墊片與彈簧墊圈。另外，對開關操作機構的所有螺絲、接線端子、輔助開關進行檢查、緊固。

更換合閘線圈后，在開關操作機構接線端子測量合閘回路正常，在機組保護盤接線端子測量合閘回路仍不通，認真分析開關操作回路(見圖1)后，拆下機組保護LFP-983的操作回路SWI插件，逐一測量與合閘回路有關的繼電器，發現HBJ(合閘保持)繼電器線圈燒斷，更換LFP-983的操作回路SWI插件，手動合803開關正常。

通過故障處理，確認803開關不能合閘的主要原因是：803開關合閘線圈脫落，自動準同期裝置發出合閘脈沖后不能合上803開關，造成開關的動斷輔助觸點FDL不能斷開合閘回路，在未解除準同期裝置合閘指令前，合閘線圈HQ一直帶電，并且連續多次操作“發電”指令，使合閘線圈HQ因長時間帶電發熱燒壞，造成線圈匝間短路；合閘線圈匝間短路后，造成整個合閘回路電阻降低了90 %，導致合閘回路電流大大增加，致使合閘回路的HBJ(合閘保持)繼電器線圈燒斷、合閘回路中斷。

4 防范措施

此次機組出口開關不能合閘是在開機到空載并網過程發生的，對機組和系統沒有構成較大威脅。但若是在發電狀態遇到系統或機組事故，且因開關機構、回路問題引起開關不能分閘，將會導致事故越級，擴大事故范圍，造成嚴重后果。因此，針對本次故障原因，提出了以下幾點防范措施。

(1) 因水電廠機組啟停頻繁，應縮短對出口開關的檢測周期，并加強監督管理。

(2) 對其他5臺真空開關進行停電全面檢查，特別是對分、合閘線圈的固定螺絲均加上墊片與彈簧墊圈。

圖1 803開關操作回路

(3) 因合閘回路沒有完全監視功能，跳閘位置繼電器與合閘回路分開(見圖1)，且不共用同一輔助接點FDL，因此在合閘回路不通時(線圈燒斷、輔助接點不通)跳閘位置指示燈仍亮。應把跳閘位置繼電器TWJ串入合閘回路，即把圖1中的A點斷開，取消R5，再把A，B點連接。跳閘回路也應同樣處理，即把圖1中的C點斷開，取消R8，再把C，D點連接，使跳、合閘回路具有監視功能。

(4) 為保證開關輔助觸點切換不正常或者操作機構卡死等故障時能夠及時斷開跳、合閘線圈回路，避免跳、合閘線圈因長時間通電而燒毀，采取了以下措施：聯系廠家對出口開關操作回路增加保護措施，如在操作回路中增加故障判別繼電器或時間繼電器；在機組大、小修時正確調整輔助觸點的位置，使輔助觸點與開關分合閘位置正確、有效配合；要求在出現不能自動合閘時，應通知維護人員檢查處理，不能重復發令合閘。

(5) 在機組大、小修期間做好開關的分、合閘試驗，測量絕緣電阻及合閘時間，并緊固接線端子、各部位固定螺絲。另外，要測量分、合閘線圈的絕緣電阻、直流電阻，測量檢查開關機構中的輔助開關、微動開關接點，測量真空泡滑動觸點環的直流電阻及真空度，記錄觸頭磨損度，并建立臺賬記錄數據，作為下次檢修參考、比較的依據。

(6) 加強對觸頭磨損度的監控。真空滅弧室的觸頭接觸面在經過多次開斷電流后會逐漸磨損，通常允許觸頭磨損最大值為3 mm，當累計磨損值達到或超過此值(或廠家規定值)時，真空滅弧室開斷性能和導電性能都會下降，必須更換真空滅弧室。

(7) 加強對開斷故障電流次數的監控。當真空開關達到額定開斷故障電流次數(廠家給出的極限值)時，必須更換真空滅弧室。

(8) 物資管理部門應加強對設備備品、備件，特別是主設備的一、二次備品的管理，保證設備損壞后，能及時進行更換。

5 結束語

通過采取上述防范措施，有效降低了機組出口開關不能操作故障的發生幾率，保證了發電機組的安全、穩定運行。為將此成果制度化、標準化，該發電公司決定將制定的防范措施編入機組檢修規程、機組檢修文件包，長期實施。

1 胡 浩，侯慧軍．斷路器合閘線圈燒毀的原因分析與對策[J]．電力安全技術，2014(4).

2 李實億．GVB型斷路器合閘線圈燒毀原因分析及處理[J].電力安全技術，2011(3).

2014-05-24；

2014-07-09。

藍波衛(1973-),男，助理工程師，主要從事水電廠綜合自動化、電力安全技術管理工作，email：lbwhlh@163.com。