SFC輸入斷路器未合閘原因分析及改進(jìn)措施

蔣明君，章 亮，潘菊芳，孟 玲

（1.華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205；2.浙江省桐柏縣抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江省桐柏縣 317200；3. 國網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053）

SFC輸入斷路器未合閘原因分析及改進(jìn)措施

蔣明君1，章 亮2，潘菊芳2，孟 玲3

（1.華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205；2.浙江省桐柏縣抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江省桐柏縣 317200；3. 國網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053）

本文對某抽水蓄能電站機(jī)組SFC輸入斷路器未合閘原因進(jìn)行了細(xì)致地分析，特別是對SFC輸入斷路器合閘回路、邏輯圖、斷路器本體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析，對SFC輸入斷路器端子和SFC輸入斷路器運(yùn)行維護(hù)提出了改進(jìn)措施，并對機(jī)組拖動回路運(yùn)行維護(hù)提出了建議。

SFC；輸入斷路器；位置節(jié)點

0 引言

靜止變頻器（以下簡稱SFC）是抽水蓄能機(jī)組泵工況的首選拖動設(shè)備，它既可將發(fā)電電動機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)平穩(wěn)地拖動至額定轉(zhuǎn)速，又可靈活地將發(fā)電電動機(jī)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速，目前大型抽水蓄能機(jī)組抽水方向啟動首選SFC拖動，故SFC及其輔助系統(tǒng)可靠性關(guān)乎著抽水蓄能機(jī)組抽水方向啟動成功率，而SFC輸出斷路器作為SFC拖動電氣軸建立環(huán)節(jié)上一個關(guān)鍵設(shè)備，可靠地分合，直接影響SFC可靠性。某抽水蓄能電站靜止變頻器采用的是ABB公司生產(chǎn)的A1212-293R452型，輸出斷路器采用ABB公司的ZS1型鎧裝式，斷路器為VD4真空斷路器。

1 故障經(jīng)過

某日，監(jiān)控發(fā)令合SFC 3號機(jī)組側(cè)輸入斷路器ICB62，合閘令發(fā)出10s后出現(xiàn)合閘失敗報警。

現(xiàn)地檢查：斷路器本體位置指示顯示為分位，REF542顯示屏上第1頁3號燈為黃燈，對應(yīng)信息為“CB SPRINGS CHARGED”，第2頁1號燈未亮，對應(yīng)信息為“CLOSING CIRCUIT”，斷路器本體機(jī)構(gòu)儲能指示翻牌顯示儲能正常，合閘閉鎖電磁鐵RL1未勵磁。

將斷路器搖至試驗位置，現(xiàn)地手動合閘，斷路器未動作。手動本體合閘未動作，將合閘閉鎖電磁鐵和低電壓脫扣器手動勵磁后，手動動作斷路器本體合閘按鈕，斷路器可以合閘。

2 原因分析

2.1 斷路器合閘條件

SFC輸入斷路器合閘需滿足如下條件。

（1）REF542發(fā)出合閘令BO1。

（2）斷路器QB本體機(jī)械結(jié)構(gòu)合閘條件滿足。

2.1.1 REF542發(fā)出合閘令BO1條件

REF542發(fā)出合閘令B01條件，如圖1所示。

將圖1斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯圖進(jìn)行簡化，可簡化為圖2。得出，REF542發(fā)出合閘動作信號BO1需滿足如下要求。

圖1 斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯圖

圖2 斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯簡圖

圖3 斷路器本體電氣控制接線圖

（1）現(xiàn)地/遠(yuǎn)方操作均需滿足：

1）無分閘令；

2）外部跳閘令BI12未發(fā)出；

3）電纜室弧光保護(hù)BI17未動作；

4）保護(hù)跳閘令未發(fā)出；

5）斷路器在分位；

6）儲能彈簧已儲能。

（2）遠(yuǎn)方合閘另需滿足：

1）斷路器在工作位置；

2）接地隔離開關(guān)在分位；

3）存在遠(yuǎn)方合閘令。

（3）現(xiàn)地合閘另需滿足：

1）斷路器在試驗位置；

2）現(xiàn)地合閘令。

2.1.2 斷路器本體機(jī)構(gòu)滿足合閘條件

斷路器本體機(jī)構(gòu)滿足合閘條件，如圖3所示。

注：圖中為斷路器處于分閘且未儲能狀態(tài)；

Y1為合閘閉鎖電磁鐵；

Y2為第一分閘脫扣器；

Y9為第二分閘脫扣器；

S1為儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)；

S2為合閘閉鎖電磁鐵位置開關(guān)；

S3為斷路器本體位置開關(guān)；

Y3為合閘脫扣器。

斷路器電氣回路：

（1）儲能機(jī)構(gòu)已儲能，即儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)S1端子13：14需導(dǎo)通。

（2）斷路器本體在分位，即斷路器位置開關(guān)S3端子31：32需導(dǎo)通。

（3）合閘閉鎖電磁鐵勵磁，其位置開關(guān)S2端子0：2需導(dǎo)通。

本體機(jī)械回路：

（1）合閘閉鎖電磁鐵勵磁。

（2）儲能機(jī)構(gòu)已儲能。

（3）低電壓脫扣器勵磁。

2.2 故障排查

2.2.1 檢查合閘令BO1是否發(fā)出

首先，檢查合閘令BO1是否發(fā)出。

REF542顯示屏上第2頁1號燈未亮，依據(jù)圖1此時表示斷路器存在合閘閉鎖、未發(fā)出合閘令。對2.1.1逐條進(jìn)行排查。

（1）斷路器位置情況。現(xiàn)地斷路器在工作位置，REF542上顯示斷路器在工作位置，斷路器工作位置開關(guān)BT1端子XB/49：51導(dǎo)通，且斷路器在試驗位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除斷路器位置信號故障。

（2）遠(yuǎn)方合閘令。 斷路器在試驗位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除當(dāng)時未發(fā)遠(yuǎn)方合閘令現(xiàn)象。

（3）無分閘令。斷路器在試驗位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除當(dāng)時未發(fā)遠(yuǎn)方合閘令現(xiàn)象。

（4）外部跳閘令BI12動作情況。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁6號燈為綠燈，外部跳閘令BI12未動作。

（5）電纜室弧光保護(hù)BI17未動作。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第2頁6號燈為綠燈，電纜室弧光保護(hù)BI17未動作。

（6）保護(hù)動作情況。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁4號、5號燈為綠燈，未出現(xiàn)保護(hù)動作情況。

（7）緊急分閘令。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁7號燈為綠燈，未出現(xiàn)緊急分閘令。

（8）接地隔離開關(guān)位置。斷路器柜本體接地隔離開關(guān)本體及信號均顯示在分位。

（9）斷路器位置。斷路器本體上“O”字牌已翻出，REF542與面板上均顯示在分位。

（10）儲能彈簧儲能情況。斷路器本體上“儲能”黃牌已翻上，電機(jī)已不在儲能，但REF542顯示屏第1頁3號燈為黃燈，即“CB SPRINGS CHARGED”不滿足，斷路器本體與REF542上顯示矛盾。

2.2.2 將斷路器搖至試驗位對本體進(jìn)行檢查

其次，將斷路器搖至試驗位對本體進(jìn)行檢查。

斷路器電氣回路：

（1）儲能機(jī)構(gòu)儲能情況。儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)S1在斷路器本體合閘回路端子XB/13：14導(dǎo)通。

（2）斷路器本體位置。斷路器位置開關(guān)S3在斷路器本體合閘回路端子XB/31：32導(dǎo)通。

（3）合閘閉鎖電磁鐵勵磁情況。合閘閉鎖電磁鐵位置開關(guān)S2在斷路器本體合閘回路端子XB/0：2未導(dǎo)通。

斷路器機(jī)械回路：

（1）合閘閉鎖電磁鐵勵磁情況。合閘閉鎖電磁鐵未勵磁。

（2）儲能機(jī)構(gòu)儲能情況。儲能機(jī)構(gòu)已儲能。

（3）低電壓脫扣器勵磁情況。低電壓脫扣器勵磁。

2.2.3 問題分析

綜上排查，存在問題如下：

（1）儲能彈簧實際已經(jīng)儲能，但在REF542上顯示未儲能。

（2）合閘閉鎖電磁鐵未勵磁。

依據(jù)圖1，儲能彈簧在REF542上儲能信號BI7不滿足時，REF542顯示屏第1頁3號燈為黃燈，同時合閘閉鎖電磁鐵也不勵磁，與2.2.2（3）排查出的現(xiàn)象完全吻合，此時可判定儲能彈簧儲能信號BI7未滿足，依據(jù)圖4可知該信號是通過儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)BS2的XB/24：34端子輸出。現(xiàn)地檢查XB/24端子存在松動現(xiàn)象。

將XB/24端子完全松開，與當(dāng)時故障情況完全吻合，證實當(dāng)時SFC 3號機(jī)側(cè)輸入斷路器未能合閘原因為XB/24端子松動導(dǎo)致。

（3）SFC輸入斷路器分合較為頻繁，分合時，斷路器存在一定的振動；另儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)BS2的XB/24：34端子為插拔式， 操作振動較易引起松動。

圖4 儲能彈簧儲能信號BI7回路圖

3 改進(jìn)措施

抽水蓄能機(jī)組SFC輸入斷路器性能完好與否對機(jī)組抽水方向啟停成功率有著極為重大的影響，斷路器主要部件可靠與否直接影響斷路器功能的實現(xiàn)。結(jié)合現(xiàn)場實際，采取以下措施：

（1）將SFC系統(tǒng)3臺斷路器所有端子進(jìn)行檢查緊固，并對機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次系統(tǒng)檢查。

（2）制定合理的維護(hù)周期、項目，將SFC系統(tǒng)3臺斷路器納入定期檢查維護(hù)工作中。

（3）舉一反三，對類似設(shè)備例如SFC輸入斷路器、啟動母線相關(guān)斷路器或隔離開關(guān)進(jìn)行檢查，并納入定期檢查維護(hù)工作中。

（4）儲能機(jī)構(gòu)位置開關(guān)BS2的XB/24：34端子采用卡扣式和螺絲緊固方式，增加緊固度。

（5）將斷路器儲能情況接入監(jiān)控系統(tǒng)，以便及早發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理。

4 結(jié)束語

抽水蓄能機(jī)組SFC拖動回路電氣軸回路性能完好與否對機(jī)組抽水方向啟停成功率有著極為重大的影響，電氣軸回路各個主要部件可靠與否直接影響功能的實現(xiàn)。結(jié)合現(xiàn)場實際。故在平時的運(yùn)行維護(hù)中，對SFC拖動回路電氣軸運(yùn)行維護(hù)和巡視檢查一定要重視，下面結(jié)合現(xiàn)場實際，筆者提出以下建議：

（1）梳理機(jī)組拖動流程、關(guān)聯(lián)回路，找出關(guān)鍵環(huán)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié)，制定相應(yīng)的應(yīng)對改進(jìn)措施、應(yīng)急預(yù)案和巡檢檢查項目要點。

（2）電氣軸回路中各斷路器、隔離開關(guān)及其機(jī)構(gòu)要列入定期檢查項目中，不斷梳理改進(jìn)檢查項目和周期。

（3）結(jié)合定期試驗或運(yùn)行，用紅外成像設(shè)備測量SFC拖動回路各電氣軸接頭，并對比分析。

（4）定期檢查重要端子，特別是插拔式端子松緊度，必要時檢查其導(dǎo)通性。

（5）定期各機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)行情況，特別是儲能電機(jī)運(yùn)行情況。

（6）定期檢查斷路器儲能機(jī)構(gòu)情況，防止出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

（7）有條件情況下，將重要斷路器的儲能情況加入相應(yīng)的開機(jī)預(yù)條件或監(jiān)控畫面。

（8）在現(xiàn)場存放易耗、關(guān)鍵備件，如儲能電機(jī)備件和相應(yīng)的更換工器具，出現(xiàn)故障后可立即進(jìn)行更換，以縮短故障處理時間。

[1]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運(yùn)行與管理.浙江：浙江大學(xué)出版社.

蔣明君（1981—），男，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站電氣設(shè)備技術(shù)管理工作。E-mail:jmj0603@126.com

章 亮（1982—），男，本科，工程師，主要從事水電站運(yùn)行工作。E-mail:baal2008@163.com

潘菊芳（1982—），女，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站統(tǒng)計管理工作。E-mail:test1982@126.com

孟 玲（1986—），女，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站計劃管理工作。E-mail:ml_linda@126.com

Analysis and Treatment of SFC Input Circuit Breaker

JIANG Mingjun1， ZHANG Liang2， PAN Jufang2， MENG Ling3
（1. East China YiXing Pumped Storage Power，YiXing 214205，China; 2. East China Tongbai Pumped Storage Power Station，TongBai 317200，China; 3.State Grid XinYuan Company Ltd.，BeiJing 100761，China）

In this paper， there are some detailed analysis for closing failure of SFC input circuit breaker with one Pumped Storage Power Station， especially for SFC input circuit breaker closing loop， logic diagrams， switch body agencies carried out a detailed analysis. Enter the switch terminals for SFC and SFC input circuit breaker operation and maintenance of proposed improvements， and drag the loop operation and maintenance unit made recommendations.

SFC; input circuit breaker; location node