一起發(fā)電機(jī)出口斷路器操作機(jī)構(gòu)故障引起的障礙

劉 芳

（福建泉州市山美水電廠，福建 泉州 362000）

一起發(fā)電機(jī)出口斷路器操作機(jī)構(gòu)故障引起的障礙

劉 芳

（福建泉州市山美水電廠，福建 泉州 362000）

通過我站一起較為罕見的斷路器障礙分析，對(duì)斷路器在運(yùn)行中存在的問題提出了防患措施，但障礙分析中存在的一些疑問還有待分析和查明。

斷路器；操作機(jī)構(gòu)；故障

0 概述

斷路器為水電站重要設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到水電廠的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。電力運(yùn)行和試驗(yàn)站的故障統(tǒng)計(jì)表明，高壓開關(guān)最突出的問題就是機(jī)械和絕緣問題。機(jī)械故障主要由生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、檢修等環(huán)節(jié)引發(fā)。

下面就我站一起斷路器操作機(jī)構(gòu)故障進(jìn)行分析和探討。

1 發(fā)生經(jīng)過

2013年7月4日00∶28，山美水電廠3號(hào)機(jī)組停機(jī)過程中603開關(guān)跳閘后，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)發(fā)“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號(hào)；08∶04，3號(hào)發(fā)電機(jī)開機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值后，發(fā)電機(jī)起勵(lì)失敗，上位機(jī)報(bào)發(fā)電機(jī)“勵(lì)磁系統(tǒng)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)”，經(jīng)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)無故障，現(xiàn)場(chǎng)人員通過手動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置，對(duì)發(fā)電機(jī)零起升壓，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓達(dá)3.5kV時(shí)，發(fā)電機(jī)組發(fā)出不正常振動(dòng)聲，振動(dòng)較大，于是將發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)檢修，“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號(hào)復(fù)歸。對(duì)發(fā)電機(jī)組機(jī)械、電氣等設(shè)備進(jìn)行檢查和測(cè)試，3號(hào)機(jī)603出口斷路器三相對(duì)地絕緣測(cè)試均未發(fā)現(xiàn)異常，當(dāng)將3號(hào)機(jī)603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時(shí)，上位機(jī)發(fā)“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號(hào)、3號(hào)主變繼電保護(hù)發(fā)“電壓回路斷線”故障信號(hào)、3號(hào)機(jī)繼電保護(hù)發(fā)“PT斷線”故障信號(hào)、10kVⅢ段母線和3號(hào)發(fā)電機(jī)母線微機(jī)消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號(hào)；同時(shí)10kVⅢ段母線PT二次電壓表A、B相對(duì)地電壓上升到相線電壓，C相對(duì)地電壓為零；發(fā)電機(jī)出口PT二次電壓三相有壓且平衡。在將3號(hào)機(jī)603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時(shí)且伴有放電的聲音，斷路器在“工作位置”時(shí)放電聲立即消失；于是將3號(hào)機(jī)603出口斷路器由“工作位置”退出至“檢修位置”時(shí)，上述現(xiàn)象消失。

2 現(xiàn)場(chǎng)初步判斷

（1）3號(hào)主變繼電保護(hù)發(fā)“電壓回路斷線”故障信號(hào)，10kVⅢ段母線微機(jī)消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號(hào)，同時(shí)10kVⅢ段母線PT二次電壓表A、B相對(duì)地電壓上升到相線電壓，C相對(duì)地電壓為零。根據(jù)以上故障信號(hào)和電壓分析，判斷10kVⅢ段母線所聯(lián)接設(shè)備一次有接地故障。

（2）將3號(hào)機(jī)603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時(shí)且伴有放電的聲音，判斷接地故障有可能發(fā)生在3號(hào)機(jī)603出口斷路器處。

（3）發(fā)電機(jī)母線微機(jī)消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號(hào)，3號(hào)機(jī)繼電保護(hù)發(fā)“PT斷線”故障信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)人員判斷故障設(shè)備發(fā)生單相接地時(shí)除了對(duì)地放電外，還對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)母線放電，才會(huì)造成3號(hào)機(jī)母線有壓。

3 原因分析

當(dāng)技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，通過對(duì)上述現(xiàn)象認(rèn)真分析，得出如下結(jié)果∶

（1）如果10kVⅢ段母線所聯(lián)接設(shè)備一次有接地故障，應(yīng)該有很響的異常聲音，同時(shí)伴有很刺激的異常氣味，但現(xiàn)場(chǎng)沒有此現(xiàn)象。

（2）如果是C相金屬性接地，3號(hào)主變繼電保護(hù)應(yīng)該發(fā)“單相接地”信號(hào)，而不是“電壓回路斷線”故障信號(hào)。

（3）因?yàn)闆]有直接的電氣連接，3號(hào)發(fā)電機(jī)母線三相不該有電壓，同時(shí)母線消諧裝置不會(huì)顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”，3號(hào)發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)也不該有“PT斷線”故障信號(hào)。

（4）3號(hào)發(fā)電機(jī)在零起升壓過程中有不正常振動(dòng)，說明發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間存在著不平衡電樞反應(yīng)，發(fā)電機(jī)處于嚴(yán)重不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。

（5）通過綜合分析判斷可能是3號(hào)機(jī)603出口斷路器C相接通或是通過603出口斷路器對(duì)發(fā)電機(jī)母線放電。

4 3號(hào)機(jī)603出口斷路器檢查

（1）將3號(hào)機(jī)603出口斷路器拉到檢修小車上，對(duì)603斷路器三相斷口進(jìn)行絕緣測(cè)試，A、B相斷路器斷口間電氣絕緣強(qiáng)度正常，但C相斷口間電氣絕緣電阻值為0，萬用表電阻檔測(cè)試時(shí)顯示C相為接通狀態(tài)。

（2）打開斷路器操作機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)斷路器C相推拉螺桿下的固定螺母掉下來，導(dǎo)致斷路器操作機(jī)構(gòu)分閘時(shí)C相未能與其它兩相同時(shí)斷開。

5 故障處理及改進(jìn)措施

（1）檢修人員重新將斷路器推拉桿固定螺母安裝，在其后機(jī)加上一個(gè)左旋螺母，這樣既使上一個(gè)固螺母松動(dòng)也不會(huì)造成脫落；將其它兩相也作同樣處理。同時(shí)對(duì)全廠所有的真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次全面檢查，以相同的方法處理，防止類似故障發(fā)生。

（2）對(duì)3號(hào)機(jī)603出口斷路器做開關(guān)性能測(cè)試，如開關(guān)行程、同期、分合閘速度，對(duì)地電氣強(qiáng)度，斷口電氣強(qiáng)度等測(cè)試，與試驗(yàn)規(guī)程和出廠報(bào)告相符后，將斷路器投入至“工作位置”，再?zèng)]有發(fā)生上述故障現(xiàn)象，3號(hào)機(jī)開機(jī)后正常運(yùn)行。

6 各種故障信號(hào)產(chǎn)生的原因分析

（1）10kVⅢ段線母電壓值及母線消諧裝置信號(hào)∶由圖1可以看出，當(dāng)斷路器C相未斷開時(shí)，發(fā)電機(jī)通過C相充電與機(jī)端三相電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)未接地的情況下，一次繞組是等電位，均為C相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓也為C相對(duì)地電壓；當(dāng)機(jī)端電壓互感器中性點(diǎn)工作接地時(shí)，造成了C相電壓接地假象，使得母線A、B相對(duì)地電壓升高為線電壓，C相對(duì)地電壓為0，因此消諧裝置發(fā)出的故障信號(hào)是正常。

圖1

（2）發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓值及發(fā)電機(jī)母線消諧裝置信號(hào)∶由圖2看出，機(jī)端電壓互感器與發(fā)電機(jī)繞組連接，當(dāng)只加C相電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)三相繞組和機(jī)端三相電壓互感器一次繞組是等電位，在二次側(cè)都感應(yīng)出基波電壓值，為同相序，電壓互感器二次側(cè)零序電壓繞組有電壓，且數(shù)值為近100V。雖然3號(hào)機(jī)定子繞組的阻抗分壓，但對(duì)一基波阻電壓來說，發(fā)電機(jī)定子繞組的阻抗遠(yuǎn)小于PT一次繞組的阻抗。消諧裝置發(fā)出的故障信號(hào)正常。

圖2

（3）3號(hào)機(jī)603出口斷路器由“冷備用位置”推至“工作位置”時(shí)有異常聲音，則是由于發(fā)電機(jī)繞組與母線電位差及繞組的電容對(duì)地效應(yīng)，當(dāng)隔離觸頭離兩邊母線較近時(shí)產(chǎn)生了放電聲，但當(dāng)對(duì)發(fā)電機(jī)充電完成時(shí)，則放電聲消失。

（5）繼電保護(hù)與消諧裝置發(fā)出的故障信號(hào)有差別，是由于兩套裝置為不同廠家生產(chǎn)，對(duì)“單相接地”和“PT斷線”的判據(jù)不同，后者是以任一相對(duì)地電壓低于一定數(shù)值、二次側(cè)零序電壓高于一定數(shù)值時(shí)即判斷為“單相接地”；而前者判據(jù)與后者基本相同但要外加“PT斷線”閉鎖條件。因此主變和發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)不發(fā)“單相接地”信號(hào)。

7 結(jié)束語

山美水電廠3號(hào)機(jī)603出口斷路器C相未分閘造成故障，筆者調(diào)查了多個(gè)斷路器制造廠家，上百萬臺(tái)斷路器均未出現(xiàn)過此狀況，因此是一次非罕見障礙；同時(shí)在同類發(fā)電廠中也從未出現(xiàn)過此障礙，因此在故障分析上難免有所欠缺。但從本次故障中也反映出以下問題∶上位機(jī)發(fā)“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號(hào)時(shí)，未能引起現(xiàn)場(chǎng)值人員的重視，以為是上位機(jī)誤發(fā)信號(hào)，既未到現(xiàn)場(chǎng)巡查又未上報(bào)生產(chǎn)技術(shù)人員，導(dǎo)致故障長(zhǎng)時(shí)間存在，給設(shè)備的安全運(yùn)行造成一定的損害，因此應(yīng)在管理措施上加以防患；“10kVⅢ母線6304PT無壓”定義有誤，應(yīng)更改為“10kVⅢ母線6304PT電壓異常”；同時(shí)7月4日00∶28，3號(hào)機(jī)停機(jī)后出口斷路器C相應(yīng)該是在合位，而3號(hào)主變及發(fā)電機(jī)保護(hù)為什么均沒有發(fā)出故障信號(hào)的原因有待進(jìn)一步分析和查明。

TM561

B

1672-5387（2014）02-0060-03

2013-08-15

劉 芳（1974-），女，工程師，從事水電站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行工作。