一起發(fā)電機出口斷路器操作機構(gòu)故障引起的障礙

劉 芳

（福建泉州市山美水電廠，福建 泉州 362000）

一起發(fā)電機出口斷路器操作機構(gòu)故障引起的障礙

劉 芳

（福建泉州市山美水電廠，福建 泉州 362000）

通過我站一起較為罕見的斷路器障礙分析，對斷路器在運行中存在的問題提出了防患措施，但障礙分析中存在的一些疑問還有待分析和查明。

斷路器；操作機構(gòu)；故障

0 概述

斷路器為水電站重要設(shè)備，其運行狀態(tài)的好壞直接影響到水電廠的安全和穩(wěn)定運行。電力運行和試驗站的故障統(tǒng)計表明，高壓開關(guān)最突出的問題就是機械和絕緣問題。機械故障主要由生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、檢修等環(huán)節(jié)引發(fā)。

下面就我站一起斷路器操作機構(gòu)故障進行分析和探討。

1 發(fā)生經(jīng)過

2013年7月4日00∶28，山美水電廠3號機組停機過程中603開關(guān)跳閘后，監(jiān)控系統(tǒng)上位機發(fā)“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號；08∶04，3號發(fā)電機開機，轉(zhuǎn)速達到額定值后，發(fā)電機起勵失敗，上位機報發(fā)電機“勵磁系統(tǒng)風(fēng)機停轉(zhuǎn)”，經(jīng)檢查勵磁系統(tǒng)無故障，現(xiàn)場人員通過手動調(diào)整勵磁裝置，對發(fā)電機零起升壓，當發(fā)電機機端電壓達3.5kV時，發(fā)電機組發(fā)出不正常振動聲，振動較大，于是將發(fā)電機組轉(zhuǎn)檢修，“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號復(fù)歸。對發(fā)電機組機械、電氣等設(shè)備進行檢查和測試，3號機603出口斷路器三相對地絕緣測試均未發(fā)現(xiàn)異常，當將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時，上位機發(fā)“10kVⅢ段母線6304PT無壓”信號、3號主變繼電保護發(fā)“電壓回路斷線”故障信號、3號機繼電保護發(fā)“PT斷線”故障信號、10kVⅢ段母線和3號發(fā)電機母線微機消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號；同時10kVⅢ段母線PT二次電壓表A、B相對地電壓上升到相線電壓，C相對地電壓為零；發(fā)電機出口PT二次電壓三相有壓且平衡。在將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時且伴有放電的聲音，斷路器在“工作位置”時放電聲立即消失；于是將3號機603出口斷路器由“工作位置”退出至“檢修位置”時，上述現(xiàn)象消失。

2 現(xiàn)場初步判斷

（1）3號主變繼電保護發(fā)“電壓回路斷線”故障信號，10kVⅢ段母線微機消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號，同時10kVⅢ段母線PT二次電壓表A、B相對地電壓上升到相線電壓，C相對地電壓為零。根據(jù)以上故障信號和電壓分析，判斷10kVⅢ段母線所聯(lián)接設(shè)備一次有接地故障。

（2）將3號機603出口斷路器由“檢修位置”推至“工作位置”時且伴有放電的聲音，判斷接地故障有可能發(fā)生在3號機603出口斷路器處。

（3）發(fā)電機母線微機消諧裝置顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”信號，3號機繼電保護發(fā)“PT斷線”故障信號，現(xiàn)場人員判斷故障設(shè)備發(fā)生單相接地時除了對地放電外，還對3號發(fā)電機母線放電，才會造成3號機母線有壓。

3 原因分析

當技術(shù)人員到達現(xiàn)場后，通過對上述現(xiàn)象認真分析，得出如下結(jié)果∶

（1）如果10kVⅢ段母線所聯(lián)接設(shè)備一次有接地故障，應(yīng)該有很響的異常聲音，同時伴有很刺激的異常氣味，但現(xiàn)場沒有此現(xiàn)象。

（2）如果是C相金屬性接地，3號主變繼電保護應(yīng)該發(fā)“單相接地”信號，而不是“電壓回路斷線”故障信號。

（3）因為沒有直接的電氣連接，3號發(fā)電機母線三相不該有電壓，同時母線消諧裝置不會顯示“C相金屬性接地”和“三分頻諧振”，3號發(fā)電機繼電保護也不該有“PT斷線”故障信號。

（4）3號發(fā)電機在零起升壓過程中有不正常振動，說明發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子磁場間存在著不平衡電樞反應(yīng)，發(fā)電機處于嚴重不對稱運行狀態(tài)。

（5）通過綜合分析判斷可能是3號機603出口斷路器C相接通或是通過603出口斷路器對發(fā)電機母線放電。

4 3號機603出口斷路器檢查

（1）將3號機603出口斷路器拉到檢修小車上，對603斷路器三相斷口進行絕緣測試，A、B相斷路器斷口間電氣絕緣強度正常，但C相斷口間電氣絕緣電阻值為0，萬用表電阻檔測試時顯示C相為接通狀態(tài)。

（2）打開斷路器操作機構(gòu)，發(fā)現(xiàn)斷路器C相推拉螺桿下的固定螺母掉下來，導(dǎo)致斷路器操作機構(gòu)分閘時C相未能與其它兩相同時斷開。

5 故障處理及改進措施

（1）檢修人員重新將斷路器推拉桿固定螺母安裝，在其后機加上一個左旋螺母，這樣既使上一個固螺母松動也不會造成脫落；將其它兩相也作同樣處理。同時對全廠所有的真空斷路器的操作機構(gòu)進行一次全面檢查，以相同的方法處理，防止類似故障發(fā)生。

（2）對3號機603出口斷路器做開關(guān)性能測試，如開關(guān)行程、同期、分合閘速度，對地電氣強度，斷口電氣強度等測試，與試驗規(guī)程和出廠報告相符后，將斷路器投入至“工作位置”，再沒有發(fā)生上述故障現(xiàn)象，3號機開機后正常運行。

6 各種故障信號產(chǎn)生的原因分析

（1）10kVⅢ段線母電壓值及母線消諧裝置信號∶由圖1可以看出，當斷路器C相未斷開時，發(fā)電機通過C相充電與機端三相電壓互感器一次繞組中性點未接地的情況下，一次繞組是等電位，均為C相電壓，中性點對地電壓也為C相對地電壓；當機端電壓互感器中性點工作接地時，造成了C相電壓接地假象，使得母線A、B相對地電壓升高為線電壓，C相對地電壓為0，因此消諧裝置發(fā)出的故障信號是正常。

圖1

（2）發(fā)電機機端電壓值及發(fā)電機母線消諧裝置信號∶由圖2看出，機端電壓互感器與發(fā)電機繞組連接，當只加C相電壓時，發(fā)電機三相繞組和機端三相電壓互感器一次繞組是等電位，在二次側(cè)都感應(yīng)出基波電壓值，為同相序，電壓互感器二次側(cè)零序電壓繞組有電壓，且數(shù)值為近100V。雖然3號機定子繞組的阻抗分壓，但對一基波阻電壓來說，發(fā)電機定子繞組的阻抗遠小于PT一次繞組的阻抗。消諧裝置發(fā)出的故障信號正常。

圖2

（3）3號機603出口斷路器由“冷備用位置”推至“工作位置”時有異常聲音，則是由于發(fā)電機繞組與母線電位差及繞組的電容對地效應(yīng)，當隔離觸頭離兩邊母線較近時產(chǎn)生了放電聲，但當對發(fā)電機充電完成時，則放電聲消失。

（5）繼電保護與消諧裝置發(fā)出的故障信號有差別，是由于兩套裝置為不同廠家生產(chǎn)，對“單相接地”和“PT斷線”的判據(jù)不同，后者是以任一相對地電壓低于一定數(shù)值、二次側(cè)零序電壓高于一定數(shù)值時即判斷為“單相接地”；而前者判據(jù)與后者基本相同但要外加“PT斷線”閉鎖條件。因此主變和發(fā)電機繼電保護不發(fā)“單相接地”信號。

7 結(jié)束語

山美水電廠3號機603出口斷路器C相未分閘造成故障，筆者調(diào)查了多個斷路器制造廠家，上百萬臺斷路器均未出現(xiàn)過此狀況，因此是一次非罕見障礙；同時在同類發(fā)電廠中也從未出現(xiàn)過此障礙，因此在故障分析上難免有所欠缺。但從本次故障中也反映出以下問題∶上位機發(fā)“10kVⅢ母線6304PT無壓”信號時，未能引起現(xiàn)場值人員的重視，以為是上位機誤發(fā)信號，既未到現(xiàn)場巡查又未上報生產(chǎn)技術(shù)人員，導(dǎo)致故障長時間存在，給設(shè)備的安全運行造成一定的損害，因此應(yīng)在管理措施上加以防患；“10kVⅢ母線6304PT無壓”定義有誤，應(yīng)更改為“10kVⅢ母線6304PT電壓異常”；同時7月4日00∶28，3號機停機后出口斷路器C相應(yīng)該是在合位，而3號主變及發(fā)電機保護為什么均沒有發(fā)出故障信號的原因有待進一步分析和查明。

TM561

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1672-5387（2014）02-0060-03

2013-08-15

劉 芳（1974-），女，工程師，從事水電站機電設(shè)備運行工作。