隔離開關(guān)溫度過高故障情況分析

付 駿

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

引言

基里隆Ⅲ號水電站位于柬埔寨王國西南部國公省，是國網(wǎng)新源國際水電開發(fā)有限公司以BOT方式在柬埔寨開發(fā)的水電項(xiàng)目，此電站共有2臺單機(jī)容量為9.0MW立式軸流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18MW。2012年4月份基里隆Ⅲ號電站進(jìn)入發(fā)電試運(yùn)行階段，9月份進(jìn)入正式商業(yè)運(yùn)行，目前已投運(yùn)5年。

1 機(jī)組部件簡介

基里隆Ⅲ號水電站采用的是SF9000-8/2830型發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速750r/min，額定定子電流970.3A，額定功率9.0MW，總裝機(jī)容量18MW。主變?yōu)殡p繞組，容量25000kVA變壓器，高壓側(cè)115kV，低壓側(cè)6.3kV，2臺9.0MW立式混流發(fā)電機(jī)共用1臺出口隔離開關(guān)，共用1臺變壓器。

2 故障發(fā)生的經(jīng)過

2017年5月21 日09：30時(shí)，運(yùn)維人員在用紅外成像儀對廠房開關(guān)進(jìn)行溫度測量時(shí)發(fā)現(xiàn)F15開關(guān)B、C相溫度高達(dá)到140℃，隨即向柬埔寨調(diào)度（EDC）進(jìn)行匯報(bào)，并提出體積申請。10：17時(shí)EDC批準(zhǔn)基Ⅲ2臺機(jī)組停機(jī)，10：19時(shí)基Ⅲ2臺機(jī)組停機(jī)，11：00時(shí)做好F15隔離開關(guān)檢查的安全措施后，對F15隔離開關(guān)本體進(jìn)行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)A、C相下端觸頭、觸指、觸臂有過熱現(xiàn)象，B相上端與下端觸頭、觸指、觸臂有過熱現(xiàn)象。對過熱部件進(jìn)行更換后F15隔離開關(guān)插拔正常，無卡澀情況。16：09時(shí)向EDC申請開機(jī)試驗(yàn)，16：22時(shí)3號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，16：25時(shí)4號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

2017年11月29 日07：23：13時(shí)基Ⅲ電站監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)：發(fā)電機(jī)保護(hù)動作停機(jī)，3號機(jī)組電氣事故停機(jī)（流程自啟動），發(fā)電機(jī)保護(hù)動作停機(jī)，4號機(jī)組電氣事故停機(jī)（流程自啟動）。07：23：17時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)：電氣過速150%啟動，4號機(jī)組4號機(jī)緊急停機(jī)操作（流程自啟動），機(jī)械過速140%啟動，3號機(jī)組緊急停機(jī)操作（流程自啟動）。07：29：44時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)顯示4號機(jī)組緊急停機(jī)操作成功（流程自啟動），07：31：21時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)顯示3號機(jī)組緊急停機(jī)操作成功（流程自啟動）。

在機(jī)組停機(jī)過程中對廠房設(shè)備及機(jī)組保護(hù)動作情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)3號、4號機(jī)組保護(hù)柜發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動作，同時(shí)發(fā)現(xiàn)6.3kV母線室內(nèi)有膠皮氣味。07：32時(shí)上位機(jī)拉開CB13開關(guān)，現(xiàn)地拉開DS13-1隔離刀閘。在做好安全措施后打開F15開關(guān)柜門時(shí)發(fā)現(xiàn)F15開關(guān)柜內(nèi)有大量黑色橡膠顆粒。搖出F15開關(guān)進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)F15開關(guān)B相下端觸指、觸臂、靜觸頭、絕緣套筒全部燒毀，隨即組織人員對F15開關(guān)進(jìn)行緊急處理。

在機(jī)組靜態(tài)后，查詢本次機(jī)組跳機(jī)時(shí)的歷史曲線，發(fā)現(xiàn)4號機(jī)組轉(zhuǎn)速最高達(dá)到153%，3號機(jī)組轉(zhuǎn)速最高達(dá)到142%。4號機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間為26s，3號機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間為14s。2臺機(jī)組甩負(fù)荷前后蝸殼壓力正常。3號、4號機(jī)組水車室頂蓋螺栓、連桿、拐臂、剪斷銷檢查未見異常，開關(guān)站設(shè)備檢查未見異常。21：19：38時(shí)CB13斷路器合閘成功，21：31時(shí)廠用電恢復(fù)正常方式運(yùn)行。11月30日對3、4號機(jī)組定、轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查未見異常。13：39時(shí)3號機(jī)空載啟動試驗(yàn)成功，14：42時(shí)3號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，17：33時(shí)4號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

圖1 燒損的F15隔離開關(guān)

圖2 修復(fù)后的隔離開關(guān)

3 故障分析及排查

3.1 初步分析故障可能的原因

（1）梅花觸頭的緊固彈簧張緊力不足，造成梅花觸頭與靜觸頭間接觸不良，接觸電阻較大，發(fā)熱較大。

（2）柬埔寨氣候潮濕，空氣濕度大，易對金屬部件造成銹蝕。

（3） 5月21日對F15隔離開關(guān)梅花觸頭，靜觸頭進(jìn)行了更換，11月29日出現(xiàn)F15隔離開關(guān)B相下端觸頭燒毀，查閱設(shè)備參數(shù)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的額定電流為970A，發(fā)電機(jī)出口斷路器G3、G4開關(guān)的額定電流為3150A，6.3kV母線F15隔離開關(guān)的額定電流為2500A，分析判斷為F15隔離開關(guān)容量偏小。

3.2 故障排查

更換備件后，檢查F15隔離開關(guān)抽出式組件動作靈活，梅花觸頭外側(cè)的緊固彈簧張緊力正常，梅花觸頭與靜觸頭接觸良好。

對F15隔離開關(guān)未燒損的A、C相進(jìn)行檢查，梅花觸頭與靜觸頭未發(fā)現(xiàn)銹蝕情況，梅花觸頭與靜觸頭接觸部分有過熱、燒灼的痕跡。

3.3 故障處理

（1）2017年05月24日對F15隔離開關(guān)B相、C相梅花觸頭進(jìn)行了更換，清理F15隔離開關(guān)，并進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足運(yùn)行要求。

（2）2017年11月29日對F15隔離開關(guān)B相下端損毀部分進(jìn)行了更換，清理F15隔離開關(guān)，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。

（3）在2018年4月基里隆Ⅲ電站進(jìn)行C級檢修工作時(shí)對F15隔離開關(guān)三相的梅花觸頭、靜觸頭進(jìn)行了容量升級，提高F15隔離開關(guān)的容量。

3.4 防控措施

（1）定期使用紅外線成像儀對F15隔離開關(guān)進(jìn)行溫度測試，建立溫度臺帳。

（2）根據(jù)測量的溫度適當(dāng)調(diào)整2臺機(jī)組的無功負(fù)荷，降低定子電流，減少F15隔離開關(guān)的負(fù)擔(dān)。

（3）聯(lián)系廠家給出改進(jìn)方案，根據(jù)方案采購較大容量的梅花觸頭與靜觸頭。

3.5 原因分析

F15隔離開關(guān)采用的是64片梅花觸頭。梅花觸頭與靜觸頭之間是點(diǎn)接觸并通過緊固彈簧進(jìn)行固定。發(fā)電機(jī)的額定電流為970A，6.3kV母線F15隔離開關(guān)的額定電流為2500A。F15隔離開關(guān)作為基里隆Ⅲ電站2臺機(jī)組的出口隔離開關(guān)，通過的電流為3、4號機(jī)組實(shí)際電流之和。2臺機(jī)組發(fā)電時(shí)出口電流接近隔離開關(guān)的額定電流，特別是機(jī)組連續(xù)發(fā)電時(shí)期，這會加大隔離開關(guān)的負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生較大熱量，降低彈簧的張緊力，增大了梅花觸頭與靜觸頭之間的接觸電阻，造成F15隔離開關(guān)燒損。

4 結(jié)論和建議

基里隆Ⅲ電站F15隔離開關(guān)溫度高并出現(xiàn)觸指燒損情況的原因主要是隔離開關(guān)的容量偏小。當(dāng)機(jī)組連續(xù)發(fā)電時(shí)F15隔離開關(guān)的負(fù)荷較大，溫度升高。較高的溫度會降低梅花觸頭緊固彈簧張緊力，使梅花觸頭與靜觸頭間受力不均勻，增大了部分梅花觸頭的接觸電阻，最終造成觸指燒損。為了避免此類問題再次出現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的巡視檢查力度，定期使用紅外成像儀，對廠內(nèi)及開關(guān)站各個開關(guān)定期進(jìn)行測溫及觀察，并建立相關(guān)臺帳記錄。堅(jiān)持設(shè)備定期保養(yǎng)制度，認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備定期清掃預(yù)試工作，利用設(shè)備停電機(jī)會對日常不能檢查到的設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備的缺陷和隱患，保證機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。