開關(guān)合閘線圈燒毀事故分析

趙秋石

(大唐碧口水力發(fā)電廠，甘肅 隴南 746412)

開關(guān)合閘線圈燒毀事故分析

趙秋石

(大唐碧口水力發(fā)電廠，甘肅 隴南 746412)

介紹了某電廠發(fā)生的一起開關(guān)合閘線圈燒毀事故，經(jīng)檢查分析，確定事故原因?yàn)閮δ茈姍C(jī)的行程開關(guān)常閉接點(diǎn)銹蝕、接觸不良，提出了防止開關(guān)柜受潮、合閘線圈長時間帶電等的改進(jìn)措施，確保了合閘開關(guān)的可靠動作。

開關(guān)；合閘線圈；燒毀事故

1 電廠概況

某水電廠裝有3臺單機(jī)容量為3.7?MW的水輪發(fā)電機(jī)組，于2009年8月投產(chǎn)發(fā)電。該廠發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線，電站以110?kV一級電壓接入系統(tǒng)，110?kV母線采用單母線接線方式，共有2條110?kV出線。機(jī)組投運(yùn)后1年大修時，1號主變高壓側(cè)開關(guān)1101DL出現(xiàn)故障。該開關(guān)為ZF6-126CB型氣體絕緣全封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)。開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 ZF6-126CB型氣體絕緣全封閉開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)

2 事故經(jīng)過

2010年11月，檢修人員完成1號機(jī)主變保護(hù)裝置定檢及相關(guān)開關(guān)檢修，設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)合格；進(jìn)行1號主變保護(hù)傳動試驗(yàn)，分別用變壓器差動保護(hù)、主變零序保護(hù)跳變壓器高壓側(cè)開關(guān)1101DL、發(fā)電機(jī)出口開關(guān)111DL、廠變高壓側(cè)開關(guān)101DL，保護(hù)均正確動作，開關(guān)正確動作，信號指示正確，無異常現(xiàn)象發(fā)生。在進(jìn)行最后一項(xiàng)主變重瓦斯保護(hù)傳動試驗(yàn)時，運(yùn)行人員用中控室遠(yuǎn)方操作把手合1101DL開關(guān)，在1101DL旁的監(jiān)視人員發(fā)現(xiàn)開關(guān)未合上，且有燒焦氣味并伴有白煙產(chǎn)生，立即報告中控室；中控室隨即下令保護(hù)盤旁監(jiān)視人員切斷操作箱控制電源(現(xiàn)地?zé)o控制電源開關(guān))?，F(xiàn)地檢查發(fā)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)有白煙，開關(guān)合閘線圈表面絕緣層已經(jīng)熔化變黑，發(fā)出刺鼻的燒焦氣味。待線圈冷卻后測量線圈阻值已由20?Ω(檢修時測量值)降至3?Ω，合閘線圈阻值下降85?%，已嚴(yán)重?zé)龤А?/p>

3 事故原因分析

對開關(guān)機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，開關(guān)儲能指示未到位，即儲能過程未完成。開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)控制回路如圖1所示。在彈簧儲能未完成時，彈簧未儲能行程開關(guān)MK閉合，彈簧未儲能繼電器MZJ3勵磁，合閘回路中的彈簧未儲能閉鎖接點(diǎn)MZJ3(常閉)打開，使合閘回路無法形成通路。而在本次故障中，開關(guān)操作箱旁監(jiān)視人員確認(rèn)，合閘操作時開關(guān)跳位指示燈LD閃爍一次，合閘燈始終未亮。開關(guān)操作箱內(nèi)控制回路如圖2所示。

圖2中TWJ1為電壓啟動的合閘監(jiān)視繼電器，內(nèi)阻為5.1?kΩ，遠(yuǎn)大于合閘線圈阻值20?Ω。該回路帶電時其內(nèi)部流過的電流很小。操作箱開關(guān)分位指示燈LD閃爍一次，則TWJ1繼電器勵磁，說明機(jī)構(gòu)箱內(nèi)合閘回路中彈簧未儲能常閉接點(diǎn)MZJ3未打開，合閘回路形成通路。

據(jù)此分析，合閘線圈燒毀可能有以下2個原因。

(1)?彈簧未儲能，繼電器MZJ3不能可靠勵磁，導(dǎo)致常閉接點(diǎn)MZJ3無法打開或者接觸不良而動作不可靠，因此合閘回路長時間帶電。但由于儲能過程未完成，導(dǎo)致開關(guān)合閘能量不足，合閘過程無法完成，串接于合閘回路的開關(guān)位置輔助接點(diǎn)F(常閉)無法進(jìn)行轉(zhuǎn)換切斷合閘回路，導(dǎo)致合閘線圈長時間帶電燒毀。

圖1 開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)控制回路

圖2 開關(guān)操作箱內(nèi)控制回路

測量MZJ3繼電器線圈阻值合格，開關(guān)操作及電機(jī)儲能回路對地絕緣合格后，投入操作電源及電機(jī)控制電源。經(jīng)多次試驗(yàn)后確認(rèn)，開關(guān)彈簧未儲能繼電器MZJ3勵磁可靠，合閘回路中的彈簧未儲能常閉接點(diǎn)MZJ3與電機(jī)控制回路中的彈簧未儲能常開接點(diǎn)MZJ3均能可靠動作，儲能過程正常。由此排除彈簧未儲能繼電器MZJ3不能可靠勵磁，或者其常閉接點(diǎn)MZJ3動作不可靠這一可能原因。

(2)?彈簧未儲能，行程開關(guān)動作不可靠，或者行程開關(guān)常閉接點(diǎn)MK動作不可靠。此次事故涉及開關(guān)操動機(jī)構(gòu)為全彈簧操動機(jī)構(gòu)，儲能回路工作原理如圖3所示。

斷路器合閘后，儲能行程開關(guān)MK閉合，MZJ3繼電器勵磁，MZJ3繼電器常開接點(diǎn)閉合；MZJ2繼電器勵磁，MZJ2繼電器常開接點(diǎn)閉合，接通儲能電機(jī)回路，對合閘彈簧進(jìn)行儲能。儲能到位后，棘輪軸上的凸輪將使行程開關(guān)MK動作，MK常閉接點(diǎn)打開，切斷彈簧未儲能回路。為防止電動機(jī)啟動時間過長，電動機(jī)時間繼電器MSJ的延時閉合接點(diǎn)閉合，輔助繼電器MZJ1的常閉接點(diǎn)打開，切斷電機(jī)控制回路，使電機(jī)停止運(yùn)行。

若行程開關(guān)MK的安裝位置不恰當(dāng)，或離棘輪軸上的凸輪距離遠(yuǎn)，都可能引起行程開關(guān)不動作。檢查儲能行程開關(guān)安裝位置合適，與凸輪的距離準(zhǔn)確，多次試驗(yàn)動作可靠，由此排除行程開關(guān)動作不可靠這一可能原因。

在檢查儲能電機(jī)的行程開關(guān)常閉接點(diǎn)時，發(fā)現(xiàn)MK的NC端子已經(jīng)嚴(yán)重氧化銹蝕變綠。將行程開關(guān)MK取下，用萬用表測量其常閉接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其時通時斷，接觸不良。由此推斷，當(dāng)彈簧儲能未完成時，儲能電機(jī)的行程開關(guān)MK常閉接點(diǎn)接觸不良，導(dǎo)致MZJ3繼電器不能持續(xù)可靠動作；MZJ3常開接點(diǎn)在儲能未完成的情況下切斷儲能回路，儲能電機(jī)失電，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而此時MZJ3常閉接點(diǎn)閉合，合閘回路形成通路，開關(guān)的機(jī)構(gòu)由于儲能未完成而無法完成合閘過程，開關(guān)的常閉輔助接點(diǎn)F無法進(jìn)行轉(zhuǎn)換切斷合閘回路，導(dǎo)致合閘回路長時間帶電，燒毀線圈。

對電機(jī)行程開關(guān)MK輔助接點(diǎn)打磨處理后，投入開關(guān)操作電源。經(jīng)試驗(yàn)，開關(guān)動作正常，儲能回路正常。由此可知：本次開關(guān)合閘線圈燒毀是由于儲能電機(jī)行程開關(guān)MK的常閉接點(diǎn)銹蝕、接觸不良造成的。而行程開關(guān)輔助接點(diǎn)銹蝕的原因是：1101DL開關(guān)所在的110?kV?GIS室背靠白龍江而建，環(huán)境較為潮濕，而行程開關(guān)所用端子材質(zhì)為銅，導(dǎo)熱性能良好，易隨環(huán)境溫度變化在其表面形成凝露，久而久之，接點(diǎn)表面銹蝕，造成接點(diǎn)接觸不良。

4 改進(jìn)措施

(1)?由于開關(guān)運(yùn)行環(huán)境較為潮濕，可在開關(guān)柜內(nèi)加裝加熱器，并定時投入加熱除濕，防止凝露現(xiàn)象發(fā)生。

(2)?在檢修過程中，對各元器件接點(diǎn)逐一進(jìn)行檢查，對有氧化、銹蝕現(xiàn)象的接點(diǎn)及時處理，保證接點(diǎn)接觸良好，動作可靠，及時消除隱患。

(3)?將開關(guān)儲能信號接入監(jiān)控系統(tǒng)，以便在進(jìn)行遠(yuǎn)方分合閘時及時觀察開關(guān)儲能情況，杜絕在儲能未完成的情況下合開關(guān)，防止合閘回路長時間帶電燒毀線圈。

圖3 開關(guān)電機(jī)控制回路

5 結(jié)束語

開關(guān)合閘線圈燒毀大多是由合閘回路長時間帶電導(dǎo)致的，可以從以下幾個方面查找原因：

(1)?開關(guān)的機(jī)械部分卡澀；

(2)?開關(guān)位置輔助接點(diǎn)損壞，在開關(guān)合閘后未能切斷合閘回路，使合閘回路長時間帶電；

(3)?開關(guān)的控制回路設(shè)計(jì)不合理，存在寄生回路，導(dǎo)致合閘回路長時間帶電；

(4)?儲能回路工作不正常，使開關(guān)機(jī)械部分無法完成合閘過程；而儲能未完成，閉鎖接點(diǎn)又不能可靠閉鎖合閘回路，例如本次開關(guān)事故。

2014-11-30；

：2015-02-17。

趙秋石(1983-)，女，助理工程師，主要從事水力發(fā)電廠電氣二次設(shè)備檢修維護(hù)工作，email：175616952@qq.com。