蓄能水電廠18 kV出口繼電器故障機理和可靠性探究

馬勇川

摘 要：在二次回路中，繼電器是非常重要的元件，其工作質量可靠，有很高的安全性。如果繼電器在使用中出現(xiàn)故障，將會導致蓄能電廠停產(chǎn)，甚至是更嚴重的安全問題。針對這一情況，對其故障模式和可靠性進行分析是十分必要的。下面就對這些方面進行分析，希望給有關人士一些借鑒。

關鍵詞：蓄能水電廠 18 kV 出口繼電器

中圖分類號：TV744 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（a）-0047-02

繼電器是一種電控器件，如果輸入量達到一定要求后，在輸出電路中就會出現(xiàn)預定的階躍變化，其主要包括控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，在實際應用中會產(chǎn)生一定的互動，在自動化控制電路中經(jīng)常被使用，尤其是在蓄能水電廠中被廣泛使用。但是其在運行過程中不可避免地會出現(xiàn)一些故障，為了保證水電廠運行的安全性和可靠性，必須對這些故障進行總結分析，采取有效措施予以控制。

1 案例分析

在2015年6月份，某市蓄能水電廠4號機組在14：02：12發(fā)生停機命令，在14：03：07該機組的斷路器斷開，在14：07：42出現(xiàn)報警，主要是該斷路器的儲能電機運行時間過長，未能保護機組發(fā)出的報警信號。

2 分析處理的方法

2.1 排查發(fā)生故障的原因

該斷路器操作機構是液壓彈簧操作機構，內部有機械液壓回路和電氣控制回路，在分析時可以從這兩方面入手。在電氣回路方面，通過設備圖紙可以清楚知道，MO是儲能電機，K4是中間的繼電器，S1是斷路器彈簧輔助接點，而K5屬于延時繼電器，發(fā)出報警的就是K63，P2是計數(shù)器。如果是正常運行，彈簧處于未儲能的位置，S1是連通狀態(tài)，電機正常儲能。K5就開始計時，在2 min之后，彈簧儲能沒有達到要求，那么K5就會延時觸點動作，電機會切斷電源，與此同時，由于運行時間過長發(fā)出報警。在現(xiàn)場檢查過程中，繼電器和整定時間都正常，彈簧接點也沒有出現(xiàn)燒蝕問題，因此電氣控制回路沒有問題。

之后工作人員又將機構外殼拆卸掉，對彈簧、齒輪和電機檢測中，都沒有發(fā)生異常，機構外殼也沒有漏油問題，斷開和投入儲能電機電源空開幾次，嘗試給其儲能，發(fā)現(xiàn)可以帶動齒輪轉動，但是彈簧沒有發(fā)生位移，可以斷定是液壓回路的故障。根據(jù)這一情況，檢查液壓回路，在排查過程中，使用了控制變量法，使用橡膠錘打擊控制閥組，這樣如果雜質卡在其中，就能順利地落下，對斷路器合閘線圈進行了更換，處理后發(fā)現(xiàn)彈簧依然無法儲能，在此基礎上，將液壓的操作機構拆卸，手動來回推拉斷路器的操作機構活塞桿，連通儲能電機電源，其可以正常儲能，表面某密封面存在雜質，為了避免該問題重復發(fā)生，利用真空泵將液壓油更換掉，發(fā)現(xiàn)油里面有黑色物質。

綜合上述的技術分析，對于該蓄能水電廠發(fā)生的故障，由于機組停開機次數(shù)較多，操作過于頻繁，雖然這一機組的斷路器只投入運行4年，但是操作的次數(shù)卻已經(jīng)達到了2 000多次，導致內部摩擦量較大，摩擦產(chǎn)生大量的雜質，液壓油被污染，在日積月累的情況下，密封面的密封不嚴密，高壓油開始向低壓油腔泄漏，導致該機組斷路器液壓彈簧不能發(fā)揮其儲能作用，因此整個系統(tǒng)無法正常工作。

2.2 分析日后的預防措施

斷路器的操作機構重要性不言而喻，如果發(fā)生故障，直接影響到開關正常運行，在以后工作中為了預防類似故障發(fā)生，保證機組運行的可靠性，必須做好下面幾個方面。第一，在巡視的時候，對電機的動作次數(shù)進行記錄，看和斷路器的動作是否一致，通常情況下，電機動作次數(shù)是斷路器動作的兩倍，如果儲能電機的動作次數(shù)過多，那么彈簧就容易出現(xiàn)故障，因此要對液壓回路進行檢查。第二，定期進行液壓油的更換，有效降低其中的雜質。第三，對油位進行檢查，如果初始油位和油位不同，出現(xiàn)滲漏的概率很大。第四，對電機要定期進行維護，檢查碳刷長度是否滿足要求，如果電機發(fā)熱，或者有異常響動，表面電機存在問題。第五，對液壓回路進行檢查，看是否在接口位置有松動，及時補充液壓油，注意排氣，定期檢查電氣回路繼電器，盡量避免出現(xiàn)誤報警、誤動作等問題。及時檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，儲備一定量的備件都是非常必要的。

3 對繼電器的可靠性進行分析

3.1 分析威布爾分布法

威布爾分布提出了一個數(shù)學模型，在分析繼電器可靠性方面有很好的應用， 如果繼電器發(fā)生了磨損累計失效，那么使用威布爾分布方法可以得到其分布形式，除此之外還應該注意，對于雙參數(shù)的威布爾分布而言，當參數(shù)取值在不斷變化時，其失效率也會發(fā)生變化，下面就使用雙參數(shù)的威布爾分布來分析該蓄能電站繼電器的可靠性，在分析過程中，需要用到函數(shù)F（t）=1-exp{-（t/η）β}，t>0。使用的故障密度函數(shù)是f（t） =β/η（t/η）β-1exp{-（t/η）β，t>0。使用到的可靠度函數(shù)為：R（t）=1-F（t）=exp-（t/η）β，t>0。在上述的公式中，η為尺度參數(shù)；β為形狀參數(shù)；λ為失效模式。通過對函數(shù)進行分析，然后能夠繪制其曲線圖，如果0<β<1，表示其進入了早期失效期，失效率呈現(xiàn)嚴格的遞減趨勢；如果β=1，表示是偶然的失效期，失效率不會發(fā)生變化；如果β>1，表示是一種耗損失效期，失效率呈現(xiàn)嚴格的遞增趨勢。

3.2 分析維護繼電器的方法

通過對上述結果的分析，結合可靠度的不同，繼電器的使用壽命、可靠性都不同，因此維護的方法也不同，如果是高頻繼電器，例如：機組機械剎車投入命令繼電器，一般規(guī)定每天抽水兩次，發(fā)電3次，停機5次計算，其每天的動作次數(shù)就是10次。非關鍵高頻繼電器，如，一次調頻動作繼電器，其動作次數(shù)按照每天動作20次計算。對于這種高頻繼電器，1周進行一次定期檢查，10周要全部更換，如果不是關鍵非高頻繼電器，2～3個小修周期定期檢查一次，2個大修周期全部更換。

4 結語

通過以上對蓄能水電廠18 kV出口繼電器故障機理和可靠性探究，分析繼電器在水電廠中的作用非常重要，為了保證其正常運行，必須掌握故障的發(fā)生原因，同時對繼電器可靠性進行分析，采取有效措施對18 kV出口繼電器進行維護，避免故障的發(fā)生。

參考文獻

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