一起發電機出口斷路器操作機構故障引起的障礙

劉 芳

（福建泉州市山美水電廠，福建 泉州 362000）

一起發電機出口斷路器操作機構故障引起的障礙

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，對斷路器在運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；操作機構；故障

0 概述

斷路器為水電站重要設備，其運行狀態的好壞直接影響到水電廠的安全和穩定運行。電力運行和試驗站的故障統計表明，高壓開關最突出的問題就是機械和絕緣問題。機械故障主要由生產制造、安裝調試、檢修等環節引發。

下面就我站一起斷路器操作機構故障進行分析和探討。

1 發生經過

2013年7月4日00∶28，山美水電廠3號機組停機過程中603開關跳閘后，監控系統上位機發“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號；08∶04，3號發電機開機，轉速達到額定值后，發電機起勵失敗，上位機報發電機“勵磁系統風機停轉”，經檢查勵磁系統無故障，現場人員通過手動調整勵磁裝置，對發電機零起升壓，當發電機機端電壓達3.5kV時，發電機組發出不正常振動聲，振動較大，于是將發電機組轉檢修，“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號復歸。對發電機組機械、電氣等設備進行檢查和測試，3號機603出口斷路器三相對地絕緣測試均未發現異常，當將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時，上位機發“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號、3號主變繼電保護發“電壓回路斷線”故障信號、3號機繼電保護發“PT斷線”故障信號、10kVⅢ段母線和3號發電機母線微機消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號；同時10kVⅢ段母線PT二次電壓表A、B相對地電壓上升到相線電壓，C相對地電壓為零；發電機出口PT二次電壓三相有壓且平衡。在將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時且伴有放電的聲音，斷路器在“工作位置”時放電聲立即消失；于是將3號機603出口斷路器由“工作位置”退出至“檢修位置”時，上述現象消失。

2 現場初步判斷

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

（2）將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時且伴有放電的聲音，判斷接地故障有可能發生在3號機603出口斷路器處。

（3）發電機母線微機消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號，3號機繼電保護發“PT斷線”故障信號，現場人員判斷故障設備發生單相接地時除了對地放電外，還對3號發電機母線放電，才會造成3號機母線有壓。

3 原因分析

當技術人員到達現場后，通過對上述現象認真分析，得出如下結果∶

（1）如果10kVⅢ段母線所聯接設備一次有接地故障，應該有很響的異常聲音，同時伴有很刺激的異常氣味，但現場沒有此現象。

（2）如果是C相金屬性接地，3號主變繼電保護應該發“單相接地”信號，而不是“電壓回路斷線”故障信號。

（3）因為沒有直接的電氣連接，3號發電機母線三相不該有電壓，同時母線消諧裝置不會顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”，3號發電機繼電保護也不該有“PT斷線”故障信號。

（4）3號發電機在零起升壓過程中有不正常振動，說明發電機定子和轉子磁場間存在著不平衡電樞反應，發電機處于嚴重不對稱運行狀態。

（5）通過綜合分析判斷可能是3號機603出口斷路器C相接通或是通過603出口斷路器對發電機母線放電。

4 3號機603出口斷路器檢查

（1）將3號機603出口斷路器拉到檢修小車上，對603斷路器三相斷口進行絕緣測試，A、B相斷路器斷口間電氣絕緣強度正常，但C相斷口間電氣絕緣電阻值為0，萬用表電阻檔測試時顯示C相為接通狀態。

（2）打開斷路器操作機構，發現斷路器C相推拉螺桿下的固定螺母掉下來，導致斷路器操作機構分閘時C相未能與其它兩相同時斷開。

5 故障處理及改進措施

（1）檢修人員重新將斷路器推拉桿固定螺母安裝，在其后機加上一個左旋螺母，這樣既使上一個固螺母松動也不會造成脫落；將其它兩相也作同樣處理。同時對全廠所有的真空斷路器的操作機構進行一次全面檢查，以相同的方法處理，防止類似故障發生。

（2）對3號機603出口斷路器做開關性能測試，如開關行程、同期、分合閘速度，對地電氣強度，斷口電氣強度等測試，與試驗規程和出廠報告相符后，將斷路器投入至“工作位置”，再沒有發生上述故障現象，3號機開機后正常運行。

6 各種故障信號產生的原因分析

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

圖1

（2）發電機機端電壓值及發電機母線消諧裝置信號∶由圖2看出，機端電壓互感器與發電機繞組連接，當只加C相電壓時，發電機三相繞組和機端三相電壓互感器一次繞組是等電位，在二次側都感應出基波電壓值，為同相序，電壓互感器二次側零序電壓繞組有電壓，且數值為近100V。雖然3號機定子繞組的阻抗分壓，但對一基波阻電壓來說，發電機定子繞組的阻抗遠小于PT一次繞組的阻抗。消諧裝置發出的故障信號正常。

圖2

（3）3號機603出口斷路器由“冷備用位置”推至“工作位置”時有異常聲音，則是由于發電機繞組與母線電位差及繞組的電容對地效應，當隔離觸頭離兩邊母線較近時產生了放電聲，但當對發電機充電完成時，則放電聲消失。

（5）繼電保護與消諧裝置發出的故障信號有差別，是由于兩套裝置為不同廠家生產，對“單相接地”和“PT斷線”的判據不同，后者是以任一相對地電壓低于一定數值、二次側零序電壓高于一定數值時即判斷為“單相接地”；而前者判據與后者基本相同但要外加“PT斷線”閉鎖條件。因此主變和發電機繼電保護不發“單相接地”信號。

7 結束語

山美水電廠3號機603出口斷路器C相未分閘造成故障，筆者調查了多個斷路器制造廠家，上百萬臺斷路器均未出現過此狀況，因此是一次非罕見障礙；同時在同類發電廠中也從未出現過此障礙，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∶上位機發“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號時，未能引起現場值人員的重視，以為是上位機誤發信號，既未到現場巡查又未上報生產技術人員，導致故障長時間存在，給設備的安全運行造成一定的損害，因此應在管理措施上加以防患；“10kVⅢ母線6304PT無壓”定義有誤，應更改為“10kVⅢ母線6304PT電壓異常”；同時7月4日00∶28，3號機停機后出口斷路器C相應該是在合位，而3號主變及發電機保護為什么均沒有發出故障信號的原因有待進一步分析和查明。

TM561

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1672-5387（2014）02-0060-03

2013-08-15

劉 芳（1974-），女，工程師，從事水電站機電設備運行工作。