開關合閘線圈燒毀事故分析

趙秋石

(大唐碧口水力發電廠，甘肅 隴南 746412)

開關合閘線圈燒毀事故分析

趙秋石

(大唐碧口水力發電廠，甘肅 隴南 746412)

介紹了某電廠發生的一起開關合閘線圈燒毀事故，經檢查分析，確定事故原因為儲能電機的行程開關常閉接點銹蝕、接觸不良，提出了防止開關柜受潮、合閘線圈長時間帶電等的改進措施，確保了合閘開關的可靠動作。

開關；合閘線圈；燒毀事故

1 電廠概況

某水電廠裝有3臺單機容量為3.7?MW的水輪發電機組，于2009年8月投產發電。該廠發電機與變壓器采用單元接線，電站以110?kV一級電壓接入系統，110?kV母線采用單母線接線方式，共有2條110?kV出線。機組投運后1年大修時，1號主變高壓側開關1101DL出現故障。該開關為ZF6-126CB型氣體絕緣全封閉開關設備(GIS)。開關的主要技術參數如表1所示。

表1 ZF6-126CB型氣體絕緣全封閉開關主要技術參數

2 事故經過

2010年11月，檢修人員完成1號機主變保護裝置定檢及相關開關檢修，設備各項指標合格；進行1號主變保護傳動試驗，分別用變壓器差動保護、主變零序保護跳變壓器高壓側開關1101DL、發電機出口開關111DL、廠變高壓側開關101DL，保護均正確動作，開關正確動作，信號指示正確，無異常現象發生。在進行最后一項主變重瓦斯保護傳動試驗時，運行人員用中控室遠方操作把手合1101DL開關，在1101DL旁的監視人員發現開關未合上，且有燒焦氣味并伴有白煙產生，立即報告中控室；中控室隨即下令保護盤旁監視人員切斷操作箱控制電源(現地無控制電源開關)。現地檢查發現，機構箱內有白煙，開關合閘線圈表面絕緣層已經熔化變黑，發出刺鼻的燒焦氣味。待線圈冷卻后測量線圈阻值已由20?Ω(檢修時測量值)降至3?Ω，合閘線圈阻值下降85?%，已嚴重燒毀。

3 事故原因分析

對開關機構箱進行檢查后發現，開關儲能指示未到位，即儲能過程未完成。開關機構箱內控制回路如圖1所示。在彈簧儲能未完成時，彈簧未儲能行程開關MK閉合，彈簧未儲能繼電器MZJ3勵磁，合閘回路中的彈簧未儲能閉鎖接點MZJ3(常閉)打開，使合閘回路無法形成通路。而在本次故障中，開關操作箱旁監視人員確認，合閘操作時開關跳位指示燈LD閃爍一次，合閘燈始終未亮。開關操作箱內控制回路如圖2所示。

圖2中TWJ1為電壓啟動的合閘監視繼電器，內阻為5.1?kΩ，遠大于合閘線圈阻值20?Ω。該回路帶電時其內部流過的電流很小。操作箱開關分位指示燈LD閃爍一次，則TWJ1繼電器勵磁，說明機構箱內合閘回路中彈簧未儲能常閉接點MZJ3未打開，合閘回路形成通路。

據此分析，合閘線圈燒毀可能有以下2個原因。

(1)?彈簧未儲能，繼電器MZJ3不能可靠勵磁，導致常閉接點MZJ3無法打開或者接觸不良而動作不可靠，因此合閘回路長時間帶電。但由于儲能過程未完成，導致開關合閘能量不足，合閘過程無法完成，串接于合閘回路的開關位置輔助接點F(常閉)無法進行轉換切斷合閘回路，導致合閘線圈長時間帶電燒毀。

圖1 開關機構箱內控制回路

圖2 開關操作箱內控制回路

測量MZJ3繼電器線圈阻值合格，開關操作及電機儲能回路對地絕緣合格后，投入操作電源及電機控制電源。經多次試驗后確認，開關彈簧未儲能繼電器MZJ3勵磁可靠，合閘回路中的彈簧未儲能常閉接點MZJ3與電機控制回路中的彈簧未儲能常開接點MZJ3均能可靠動作，儲能過程正常。由此排除彈簧未儲能繼電器MZJ3不能可靠勵磁，或者其常閉接點MZJ3動作不可靠這一可能原因。

(2)?彈簧未儲能，行程開關動作不可靠，或者行程開關常閉接點MK動作不可靠。此次事故涉及開關操動機構為全彈簧操動機構，儲能回路工作原理如圖3所示。

斷路器合閘后，儲能行程開關MK閉合，MZJ3繼電器勵磁，MZJ3繼電器常開接點閉合；MZJ2繼電器勵磁，MZJ2繼電器常開接點閉合，接通儲能電機回路，對合閘彈簧進行儲能。儲能到位后，棘輪軸上的凸輪將使行程開關MK動作，MK常閉接點打開，切斷彈簧未儲能回路。為防止電動機啟動時間過長，電動機時間繼電器MSJ的延時閉合接點閉合，輔助繼電器MZJ1的常閉接點打開，切斷電機控制回路，使電機停止運行。

若行程開關MK的安裝位置不恰當，或離棘輪軸上的凸輪距離遠，都可能引起行程開關不動作。檢查儲能行程開關安裝位置合適，與凸輪的距離準確，多次試驗動作可靠，由此排除行程開關動作不可靠這一可能原因。

在檢查儲能電機的行程開關常閉接點時，發現MK的NC端子已經嚴重氧化銹蝕變綠。將行程開關MK取下，用萬用表測量其常閉接點，發現其時通時斷，接觸不良。由此推斷，當彈簧儲能未完成時，儲能電機的行程開關MK常閉接點接觸不良，導致MZJ3繼電器不能持續可靠動作；MZJ3常開接點在儲能未完成的情況下切斷儲能回路，儲能電機失電，停止運轉。而此時MZJ3常閉接點閉合，合閘回路形成通路，開關的機構由于儲能未完成而無法完成合閘過程，開關的常閉輔助接點F無法進行轉換切斷合閘回路，導致合閘回路長時間帶電，燒毀線圈。

對電機行程開關MK輔助接點打磨處理后，投入開關操作電源。經試驗，開關動作正常，儲能回路正常。由此可知：本次開關合閘線圈燒毀是由于儲能電機行程開關MK的常閉接點銹蝕、接觸不良造成的。而行程開關輔助接點銹蝕的原因是：1101DL開關所在的110?kV?GIS室背靠白龍江而建，環境較為潮濕，而行程開關所用端子材質為銅，導熱性能良好，易隨環境溫度變化在其表面形成凝露，久而久之，接點表面銹蝕，造成接點接觸不良。

4 改進措施

(1)?由于開關運行環境較為潮濕，可在開關柜內加裝加熱器，并定時投入加熱除濕，防止凝露現象發生。

(2)?在檢修過程中，對各元器件接點逐一進行檢查，對有氧化、銹蝕現象的接點及時處理，保證接點接觸良好，動作可靠，及時消除隱患。

(3)?將開關儲能信號接入監控系統，以便在進行遠方分合閘時及時觀察開關儲能情況，杜絕在儲能未完成的情況下合開關，防止合閘回路長時間帶電燒毀線圈。

圖3 開關電機控制回路

5 結束語

開關合閘線圈燒毀大多是由合閘回路長時間帶電導致的，可以從以下幾個方面查找原因：

(1)?開關的機械部分卡澀；

(2)?開關位置輔助接點損壞，在開關合閘后未能切斷合閘回路，使合閘回路長時間帶電；

(3)?開關的控制回路設計不合理，存在寄生回路，導致合閘回路長時間帶電；

(4)?儲能回路工作不正常，使開關機械部分無法完成合閘過程；而儲能未完成，閉鎖接點又不能可靠閉鎖合閘回路，例如本次開關事故。

2014-11-30；

：2015-02-17。

趙秋石(1983-)，女，助理工程師，主要從事水力發電廠電氣二次設備檢修維護工作，email：175616952@qq.com。