勵磁系統直流滅磁開關維護與實踐

馮 勝，胡 瑞，周興華

（中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌443002）

0 引言

直流滅磁開關在機組故障，事故滅磁時流經大電流，因此易燒蝕觸頭。而且開關分合次數越多，越容易對開關的機械結構造成損傷。因此摸索出一套針對應用于特大機型勵磁系統的直流滅磁開關的維護方法，能夠延長直流滅磁開關的使用壽命，提高機組運行的安全穩定性。

1 直流滅磁開關的結構

法國LENOIR 公司生產的CEX 系列某型開關分為正、負兩極，每極由2 個部分串聯組成，每部分的組成結構如圖1 所示。

圖1 CEX 系列某型直流滅磁開關

（1）1 個主電極觸頭——正常運行時，主要的電流從這個觸頭流過。

（2）2 個弧電極觸頭——帶滅弧罩，當直流滅磁開關分斷時，磁吹滅弧。

（3）1 個常閉/輔助/放電觸頭——帶滅弧罩，其作用為在直流滅磁開關斷開之前先合閘，將非線性電阻接入轉子回路。

2 維護流程

如圖2 所示，直流滅磁開關的維護分為外觀檢查和維護、觸頭維護和開關性能測試3 個部分。其中外觀檢查是消除事故滅磁時通斷大電流對開關的影響，重點需檢查開關本體有無燒蝕的痕跡。觸頭維護重點是檢查觸頭之間接觸的可靠性，開關性能測試則主要是驗證維護總體效果。

圖2 直流滅磁開關維護方法

3 案例實踐與分析

3.1 滅弧罩和滅弧柵維護

滅弧罩和滅弧柵安裝在主電極及輔助電極上，承擔著降低電弧溫度，加速電弧熄滅的作用，當分斷大電流時金屬滅弧柵片將電弧拉入滅弧柵片滅弧，易出現明顯燒灼痕跡。檢修時必須拆開滅弧罩，用無紡布蘸取酒精對其內壁及外部進行擦拭，必要時清理金屬滅弧柵片上的燒痕，如果損壞必須及時更換。

3.2 觸頭維護

在直流滅磁開關的維護中，應該著重關注主電極（動、靜）觸頭和輔助電極（動、靜）觸頭的情況。外觀檢查方面主要進行觸頭表面檢測，觸頭電氣搭接面檢測，電氣測量方面主要進行觸頭接觸電阻的測定。

3.2.1 觸頭表面接觸電阻檢測

主觸頭在電源電路中用來導通和切斷電流；而輔助觸頭（常閉斷口）與主觸頭通過共軸聯動，用于斷開或者投入滅磁電阻。接觸電阻值的大小能有效反映觸頭之間接觸的可靠性，進而影響觸頭的導電性能。而觸頭本體由于長期裸露在空氣中，表面易形成氧化層并覆蓋灰塵，會增加觸頭的接觸電阻，在通斷大電流時發熱，進而損壞觸頭。因此需要對觸頭表面進行打磨，打磨時需使用1 000 目以上鏡像砂紙和除銹劑平整觸頭，降低接觸電阻，如圖4 所示。如果觸頭接觸面部位的銀鈀合金出現融珠現象，則需直接更換觸頭，如圖5 所示。

圖4 觸頭打磨處理對比圖

圖5 觸頭狀態對比圖

處理后，需采用接觸電阻測試儀，對該直流滅磁開關每個觸頭連續測量3 次，取3 次測量平均值即為該觸頭的接觸電阻。對比發現：維護前，所有觸頭的平均阻值為65.5 μΩ/200 A（其中有4 個觸頭的接觸電阻超出規定的最大值，這4 個觸頭平均接觸電阻為214 μΩ/200 A，是規定最大值的4.28 倍）；而維護后，平均接觸電阻為27.75 μΩ/200 A，均滿足要求。

3.2.2 觸頭搭接面檢測

直流滅磁開關正常動作時，觸頭之間的有效搭接面積應不小于整個觸頭的2/3。若開關分合次數較多，各機械機構難免出現不同程度的磨損，動靜觸頭之間可能移位，易出現點接觸，導致開關動作不成功。某觸頭搭接面維護之前，滅弧極觸頭S4，導流極觸頭TH3、TH4 的搭接面之間咬合不到位。通過調整觸頭位置，最終解決了觸頭搭接面小的缺陷。

3.3 開關性能測試

3.3.1 同步性能測試

該型直流滅磁開關在給定條件下額定分閘時間≤60 ms、合閘時間≤300 ms。使用開關特性測試儀進行了5 次低電壓操作試驗，得到主斷口以及弧斷口分合閘的平均性能數據，如表1、表2 所示。試驗結果：弧斷口平均合閘時間205.25 ms、分閘時間40.25 ms，主斷口平均合閘時間216.75 ms、分閘時間34.75 ms，符合技術參數要求。

表1 弧斷口同步性能測試

3.3.2 低電壓操作試驗

設置滅磁開關特性測試儀直流電源發生器輸出電壓為80%UN，開關分閘狀態下手動發合閘令，觀察開關是否正常動作，重復5 次。設置滅磁開關特性測試儀直流電源發生器輸出電壓為65%UN，開關合閘時手動發分閘令，觀察開關是否正常動作，重復5 次。試驗結果表明維護效果良好，開關動作正常。

表2 主斷口同步性能測試

4 結語

本文分析了該型直流滅磁開關的實際維護情況，總結了該型直流滅磁開關的維護和試驗項目內容，積累了開關調試性能經驗數據。結合現場有關該型直流滅磁開關的長期運維經驗，提出以下結論和建議：

（1）直流滅磁開關在正常的開停機及運行過程中出現故障可能性較小，而在事故情況下需要分斷的勵磁電流過大時，易灼傷主、弧斷口，對開關本體造成危害。因此事故后應組織人員對開關進行全面檢查，視觸頭接觸面燒蝕的情況進行對應處理。

（2）應定期對開關的跳閘回路進行性能測試，避免開關在長期運行后因跳閘回路異常或跳閘機構異常導致開關不能及時脫扣燒壞跳閘線圈的情況。

（3）在事故跳閘后，或者在拆卸觸頭并回裝后，應對開關進行同步性能測試和低電壓操作試驗，確保開關在各種工況下均能正確分合閘。

（4）直流滅磁開關觸頭長時間暴露在空氣中，表面易形成氧化層，增大接觸電阻，故應定期測量觸頭接觸電阻，對于不滿足指標要求（＜50 μΩ/200 A）的觸頭需進行處理，減小安全隱患。