對一起ME開關偷跳的原因分析與探討

李鵬飛

摘 要：本文介紹了一起火電廠ME開關（電源開關）偷跳導致汽輪發電機跳閘的案例。將開關偷跳后立即進行了再次傳動試驗，開關偷跳不具備可再現性。針對可能導致該型開關跳閘的10個方面原因進行逐項分析，并提出了下一步攻關的方向。

關鍵詞：ME開關；偷跳；機械保護；預防

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

0.引言

2011年12月13日08時01分，某廠運行人員剛剛完成交接班，#2機380VIVA段汽機#1MCC電源（二）開關跳閘，#2機“B定子內冷水泵跳閘、B閉冷泵跳閘、B密封油排煙風機跳閘、B氫冷升壓泵跳閘、B軸封風機跳閘”事故報警發出，檢查A側相應泵聯啟正常，但A定子內冷水泵不出力，手動強合B定子內冷水泵失敗，“定子內冷水壓力低、定子內冷水流量過低、發電機斷水”信號發出，30s后發電機斷水保護動作，機組跳閘。

1.檢查處理情況

事故發生后，電氣檢修人員迅速趕到現場檢查分析：開關二次回路信號繼電器未掉牌；對所有負荷和開關進行排查，未發現異常；將汽機#1MCC電源（二）開關搖到“試驗”位進行分合閘，無拒動、無偷跳；將汽機#1MCC電源（二）開關解體檢查，開關本體過流和速斷保護已拆除，開關機構未發現異常；對開關二次回路搖絕緣，500MΩ；對開關二次回路跳閘回路和保護回路傳動，開關跳閘正常，信號繼電器動作正常。經檢查操作票記錄確認開關跳閘前運行人員無斷開開關操作，開關偷跳。

2.ME開關偷跳的原因分析

汽機#1MCC電源（二）開關使用的開關為ME（現稱為DW-17）系列萬能式斷路器，型號為ME630，額定電源380V，額定電流630A，額定開斷電流50kA，額定操作電源DC 220V，最近一次檢修時間2011年06月9日。事故發生后，電氣專業組織技術人員分別于2011年12月13日和2012年1月9日對ME開關內部機構進行解體檢查，分析可能導致開關跳閘的原因，諸如母線短路、負荷過載、斷路器機構故障、控制回路故障。具體可分為9類：開關操作把手斷開開關跳閘、開關控制回路電流保護動作跳閘、開關控制回路故障或異常誤跳開關、開關本體過流保護跳閘、開關本體速斷保護跳閘、開關五防保護動作跳閘、開關手動操作插入手柄跳閘、開關自由脫扣機構故障跳閘、開關操作機構儲能彈簧故障。現將開關跳閘原理及偷跳可能性進行逐項分析：

2.1 開關操作把手斷開開關ZKK。開關控制回路如圖1所示。此項操作由運行人員按操作票執行，或者人為故意破壞斷開開關。查閱運行人員操作票及值班記錄，運行人員沒有進行切換電源或斷開開關操作。因該配電室配有4個防火門入口，只有3個防火門有門禁系統，均未查閱到開關跳閘前半小時人員進入門禁系統的記錄，但未裝門禁系統無法確認沒有人員進入，因此，不排除人員破壞的可能。

2.2 開關控制回路過流保護動作跳閘。此過程通過開關外保護電流繼電器動作實現（如圖1所示）。當負荷側出現短路或者電機過負荷下級開關拒動時，電流繼電器反時限保護動作，開關跳閘，同時觸發信號繼電器掉牌。經檢修人員確認，開關跳閘時，信號繼電器未動作，開關保護回路傳動正常，且汽機#1MCC電源（二）所帶負荷未發現堵轉或短路情況。因此，此項可以排除。

2.3 開關控制回路兩點接地誤跳開關。當開關控制回路出現兩點接地時，可能導通開關跳閘回路，導致開關跳閘。經檢修人員確認，開關二次回路對地絕緣500MΩ，可以排除控制回路此項。

2.4 開關本體過流及速斷保護動作跳閘。如圖2、圖3所示。2011年5～6月份#2機B級檢修期間，#2機所有ME開關本體過流保護已拆除，負荷的過流及速斷保護由外部保護回路電流繼電器動作實現（本體的過流、速斷保護誤差較大，在合閘過程中出現過誤動。為避免此種情況，故#1A檢修中同類型斷路器先進行了拆除工作，#2B檢修中也進行了拆除，但沒有拆除徹底。）但在#2機汽機#1MCC電源（二）電源開關跳閘后檢查發現，開關上的脫扣機構并未完全拆除，雖不具備本體過流保護功能，但存在誤動的可能性。

2.5 開關五防機構動作跳閘。開關工作位合閘狀態下，將開關向外搖出時，開關防止帶負荷拉導致機構動作，開關跳閘。經檢修人員現場確認，開關跳閘后處于工作位沒有位移現象，開關進出車機構搖把在開關跳閘前一直在集控室保存，沒有借用搖把記錄以及將此開關搖出的操作記錄?？梢耘懦_關合閘狀態下人員搖出機構導致開關跳閘。

2.6 開關本體操作手柄跳閘，如圖4所示。當開關電動操作機構拒動時，可通過旋轉開關操作手柄緊急分開開關。經檢修人員確認，開關合閘狀態下，逆時針旋轉開關操作手柄，開關跳閘。與第一項原因相同，無法排除人員進入配電室后故意選擇操作手柄導致開關跳閘。

2.7 開關自由脫扣機構故障跳閘。如圖5、圖6、圖7所示。開關的斷開最終是通過自由脫扣機構中半軸移動扣板脫落，使連桿機構解體而實現。開關操作機構經多次跳閘和合閘后，自由脫扣機構如果嚴重磨損，可能會出現開關再扣困難，脫扣容易，有時勉強扣住，一遇振動，則自行脫扣；有時再扣后，一合閘就滑扣。為了使自由脫扣機構能使斷路器可靠地合閘及可靠地自動斷開，當操作機構的貯能彈簧將能量釋放通過連桿的傳動使圖5、圖6、圖7中的杠桿順時針旋轉從而帶動觸頭系統。使斷路器處在合閘位置，圖6中扣指與半軸的間隔應為0.2mm～1mm，“a”值應調整為4mm～4.5mm，此要求可通過調節螺桿來達到，需要在今后的檢修中排查確認。

經檢修人員現場試驗，開關跳閘后，先將開關搖至試驗位分合3次，分合正常；對開關進行解體檢查，手動分合閘不少于6次，均動作正常，無拒動，無偷跳；將開關重新放到試驗位，合閘后模擬外部振動，用手拍開關，開關未跳閘，試驗位分合閘3次，開關正常動作。因此，可以排除開關自由脫扣機構故障跳閘。結合制造廠意見及相關技術資料，因自由脫扣機構造成斷路器跳閘的可能性很小。

2.8 開關操作機構儲能彈簧故障。如圖8所示。操作機構的開斷儲能彈簧在多次拉伸后松弛或失去彈性，閉合力變小，合閘時，斷路器的四連桿機構無法推到死點位置，機構不能自保持在合閘位置，因此，開關不能正常閉合。通過第八項進行的現場試驗，此項可以排除。

2.9 開關直流控制回路中竄入交流干擾分量。開關跳閘后，將開關搖至“試驗”位，在母線段運行方式未發生改變的情況下，開關分合正常；開關跳閘時，同一直流控制母線上其他開關未發生誤動和偷跳；此開關為就地把手控制方式，沒有長控制電纜分布電容的存在。此項可以排除。

2.10 開關最低分閘電壓偏低。因開關跳閘回路中串有開關合閘指示燈，因指示燈自身的高阻值，正常運行中通過的電流很小，若直流控制母線電壓較高且開關最低分閘電壓下降時，也可以導致開關跳閘。因機組急于啟動等因素，未對開關做最低分閘電壓試驗，這個因素需要有檢修機會時驗證。

3.下一步工作的方向

通過對ME開關可能跳閘的所有誘因進行分析，排除人為因素，#2機汽機#1MCC電源（二）跳閘的原因有3個：

（1）#2機同類型開關本體的過流、速斷保護脫扣機構未徹底拆除。

（2）開關自由脫扣機構間隙尺寸不符合“0.2mm～1mm”的要求，導致開關自由脫扣機構解扣、開關跳閘。

（3）開關跳閘線圈最低動作電壓偏低。當直流母線電壓擾動時，跳閘線圈無法躲過電流峰值動作，開關跳閘。

現已將排查以上3個因素列入同類型開關停電檢修計劃。利用停電機會對同類型斷路器按“結論”中的原因進行排查、消除后觀察確認。

結語

開關偷跳具有很大的偶然性，也是電氣檢修人員遇到的最難解決的問題之一。由于我公司ME開關均是15年以上的“老齡化”設備，設備的開停次數及保護動作跳閘次數所造成的沖擊，對ME開關機械聯鎖部分有著累計性的影響，再加上來自內部的金屬性疲勞，來自外部的不良鹽塵環境，都可能引起開關瞬時跳閘。雖然在開關跳閘后檢修人員做了大量的工作，但始終無法模擬到使開關偷跳的合理邏輯關系。下一步需要繼續對未排除的因素進行驗證，同時加強現場門禁系統管理，找到引起開關跳閘的真正原因，采取應對措施防止此類事件的發生。

參考文獻

[1]董戰虎.斷路器“偷跳”故障分析及預防[J].勝利油田職工大學學報，2008，22（3）：77-78.

[2]劉兆正. DW17B（ME）萬能式開關故障的排除[J].機電工程技術，2008，37（5）：109-110.

[3]魏建華，劉兆正.一起DW17B（ME）萬能式斷路器機構故障的排除[J].電氣試驗，2012，2012（4）：44-45.