SFC輸入斷路器未合閘原因分析及改進(jìn)措施

蔣明君，章 亮，潘菊芳，孟 玲

（1.華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205；2.浙江省桐柏縣抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江省桐柏縣 317200；3. 國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053）

SFC輸入斷路器未合閘原因分析及改進(jìn)措施

蔣明君1，章 亮2，潘菊芳2，孟 玲3

（1.華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇省宜興市 214205；2.浙江省桐柏縣抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江省桐柏縣 317200；3. 國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司，北京市 100053）

本文對(duì)某抽水蓄能電站機(jī)組SFC輸入斷路器未合閘原因進(jìn)行了細(xì)致地分析，特別是對(duì)SFC輸入斷路器合閘回路、邏輯圖、斷路器本體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)SFC輸入斷路器端子和SFC輸入斷路器運(yùn)行維護(hù)提出了改進(jìn)措施，并對(duì)機(jī)組拖動(dòng)回路運(yùn)行維護(hù)提出了建議。

SFC；輸入斷路器；位置節(jié)點(diǎn)

0 引言

靜止變頻器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SFC）是抽水蓄能機(jī)組泵工況的首選拖動(dòng)設(shè)備，它既可將發(fā)電電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)平穩(wěn)地拖動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速，又可靈活地將發(fā)電電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速，目前大型抽水蓄能機(jī)組抽水方向啟動(dòng)首選SFC拖動(dòng)，故SFC及其輔助系統(tǒng)可靠性關(guān)乎著抽水蓄能機(jī)組抽水方向啟動(dòng)成功率，而SFC輸出斷路器作為SFC拖動(dòng)電氣軸建立環(huán)節(jié)上一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，可靠地分合，直接影響SFC可靠性。某抽水蓄能電站靜止變頻器采用的是ABB公司生產(chǎn)的A1212-293R452型，輸出斷路器采用ABB公司的ZS1型鎧裝式，斷路器為VD4真空斷路器。

1 故障經(jīng)過(guò)

某日，監(jiān)控發(fā)令合SFC 3號(hào)機(jī)組側(cè)輸入斷路器ICB62，合閘令發(fā)出10s后出現(xiàn)合閘失敗報(bào)警。

現(xiàn)地檢查：斷路器本體位置指示顯示為分位，REF542顯示屏上第1頁(yè)3號(hào)燈為黃燈，對(duì)應(yīng)信息為“CB SPRINGS CHARGED”，第2頁(yè)1號(hào)燈未亮，對(duì)應(yīng)信息為“CLOSING CIRCUIT”，斷路器本體機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能指示翻牌顯示儲(chǔ)能正常，合閘閉鎖電磁鐵RL1未勵(lì)磁。

將斷路器搖至試驗(yàn)位置，現(xiàn)地手動(dòng)合閘，斷路器未動(dòng)作。手動(dòng)本體合閘未動(dòng)作，將合閘閉鎖電磁鐵和低電壓脫扣器手動(dòng)勵(lì)磁后，手動(dòng)動(dòng)作斷路器本體合閘按鈕，斷路器可以合閘。

2 原因分析

2.1 斷路器合閘條件

SFC輸入斷路器合閘需滿(mǎn)足如下條件。

（1）REF542發(fā)出合閘令BO1。

（2）斷路器QB本體機(jī)械結(jié)構(gòu)合閘條件滿(mǎn)足。

2.1.1 REF542發(fā)出合閘令BO1條件

REF542發(fā)出合閘令B01條件，如圖1所示。

將圖1斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，可簡(jiǎn)化為圖2。得出，REF542發(fā)出合閘動(dòng)作信號(hào)BO1需滿(mǎn)足如下要求。

圖1 斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯圖

圖2 斷路器合閘與合閘閉鎖邏輯簡(jiǎn)圖

圖3 斷路器本體電氣控制接線圖

（1）現(xiàn)地/遠(yuǎn)方操作均需滿(mǎn)足：

1）無(wú)分閘令；

2）外部跳閘令BI12未發(fā)出；

3）電纜室弧光保護(hù)BI17未動(dòng)作；

4）保護(hù)跳閘令未發(fā)出；

5）斷路器在分位；

6）儲(chǔ)能彈簧已儲(chǔ)能。

（2）遠(yuǎn)方合閘另需滿(mǎn)足：

1）斷路器在工作位置；

2）接地隔離開(kāi)關(guān)在分位；

3）存在遠(yuǎn)方合閘令。

（3）現(xiàn)地合閘另需滿(mǎn)足：

1）斷路器在試驗(yàn)位置；

2）現(xiàn)地合閘令。

2.1.2 斷路器本體機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足合閘條件

斷路器本體機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足合閘條件，如圖3所示。

注：圖中為斷路器處于分閘且未儲(chǔ)能狀態(tài)；

Y1為合閘閉鎖電磁鐵；

Y2為第一分閘脫扣器；

Y9為第二分閘脫扣器；

S1為儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)；

S2為合閘閉鎖電磁鐵位置開(kāi)關(guān)；

S3為斷路器本體位置開(kāi)關(guān)；

Y3為合閘脫扣器。

斷路器電氣回路：

（1）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)已儲(chǔ)能，即儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)S1端子13：14需導(dǎo)通。

（2）斷路器本體在分位，即斷路器位置開(kāi)關(guān)S3端子31：32需導(dǎo)通。

（3）合閘閉鎖電磁鐵勵(lì)磁，其位置開(kāi)關(guān)S2端子0：2需導(dǎo)通。

本體機(jī)械回路：

（1）合閘閉鎖電磁鐵勵(lì)磁。

（2）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)已儲(chǔ)能。

（3）低電壓脫扣器勵(lì)磁。

2.2 故障排查

2.2.1 檢查合閘令BO1是否發(fā)出

首先，檢查合閘令BO1是否發(fā)出。

REF542顯示屏上第2頁(yè)1號(hào)燈未亮，依據(jù)圖1此時(shí)表示斷路器存在合閘閉鎖、未發(fā)出合閘令。對(duì)2.1.1逐條進(jìn)行排查。

（1）斷路器位置情況。現(xiàn)地?cái)嗦菲髟诠ぷ魑恢?，REF542上顯示斷路器在工作位置，斷路器工作位置開(kāi)關(guān)BT1端子X(jué)B/49：51導(dǎo)通，且斷路器在試驗(yàn)位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除斷路器位置信號(hào)故障。

（2）遠(yuǎn)方合閘令。 斷路器在試驗(yàn)位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除當(dāng)時(shí)未發(fā)遠(yuǎn)方合閘令現(xiàn)象。

（3）無(wú)分閘令。斷路器在試驗(yàn)位置現(xiàn)地合閘未成功，可基本排除當(dāng)時(shí)未發(fā)遠(yuǎn)方合閘令現(xiàn)象。

（4）外部跳閘令BI12動(dòng)作情況。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁(yè)6號(hào)燈為綠燈，外部跳閘令BI12未動(dòng)作。

（5）電纜室弧光保護(hù)BI17未動(dòng)作。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第2頁(yè)6號(hào)燈為綠燈，電纜室弧光保護(hù)BI17未動(dòng)作。

（6）保護(hù)動(dòng)作情況。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁(yè)4號(hào)、5號(hào)燈為綠燈，未出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作情況。

（7）緊急分閘令。REF542本體上ALARM燈和顯示屏第1頁(yè)7號(hào)燈為綠燈，未出現(xiàn)緊急分閘令。

（8）接地隔離開(kāi)關(guān)位置。斷路器柜本體接地隔離開(kāi)關(guān)本體及信號(hào)均顯示在分位。

（9）斷路器位置。斷路器本體上“O”字牌已翻出，REF542與面板上均顯示在分位。

（10）儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能情況。斷路器本體上“儲(chǔ)能”黃牌已翻上，電機(jī)已不在儲(chǔ)能，但REF542顯示屏第1頁(yè)3號(hào)燈為黃燈，即“CB SPRINGS CHARGED”不滿(mǎn)足，斷路器本體與REF542上顯示矛盾。

2.2.2 將斷路器搖至試驗(yàn)位對(duì)本體進(jìn)行檢查

其次，將斷路器搖至試驗(yàn)位對(duì)本體進(jìn)行檢查。

斷路器電氣回路：

（1）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能情況。儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)S1在斷路器本體合閘回路端子X(jué)B/13：14導(dǎo)通。

（2）斷路器本體位置。斷路器位置開(kāi)關(guān)S3在斷路器本體合閘回路端子X(jué)B/31：32導(dǎo)通。

（3）合閘閉鎖電磁鐵勵(lì)磁情況。合閘閉鎖電磁鐵位置開(kāi)關(guān)S2在斷路器本體合閘回路端子X(jué)B/0：2未導(dǎo)通。

斷路器機(jī)械回路：

（1）合閘閉鎖電磁鐵勵(lì)磁情況。合閘閉鎖電磁鐵未勵(lì)磁。

（2）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能情況。儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)已儲(chǔ)能。

（3）低電壓脫扣器勵(lì)磁情況。低電壓脫扣器勵(lì)磁。

2.2.3 問(wèn)題分析

綜上排查，存在問(wèn)題如下：

（1）儲(chǔ)能彈簧實(shí)際已經(jīng)儲(chǔ)能，但在REF542上顯示未儲(chǔ)能。

（2）合閘閉鎖電磁鐵未勵(lì)磁。

依據(jù)圖1，儲(chǔ)能彈簧在REF542上儲(chǔ)能信號(hào)BI7不滿(mǎn)足時(shí)，REF542顯示屏第1頁(yè)3號(hào)燈為黃燈，同時(shí)合閘閉鎖電磁鐵也不勵(lì)磁，與2.2.2（3）排查出的現(xiàn)象完全吻合，此時(shí)可判定儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能信號(hào)BI7未滿(mǎn)足，依據(jù)圖4可知該信號(hào)是通過(guò)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)BS2的XB/24：34端子輸出。現(xiàn)地檢查XB/24端子存在松動(dòng)現(xiàn)象。

將XB/24端子完全松開(kāi)，與當(dāng)時(shí)故障情況完全吻合，證實(shí)當(dāng)時(shí)SFC 3號(hào)機(jī)側(cè)輸入斷路器未能合閘原因?yàn)閄B/24端子松動(dòng)導(dǎo)致。

（3）SFC輸入斷路器分合較為頻繁，分合時(shí)，斷路器存在一定的振動(dòng)；另儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)BS2的XB/24：34端子為插拔式， 操作振動(dòng)較易引起松動(dòng)。

圖4 儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能信號(hào)BI7回路圖

3 改進(jìn)措施

抽水蓄能機(jī)組SFC輸入斷路器性能完好與否對(duì)機(jī)組抽水方向啟停成功率有著極為重大的影響，斷路器主要部件可靠與否直接影響斷路器功能的實(shí)現(xiàn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取以下措施：

（1）將SFC系統(tǒng)3臺(tái)斷路器所有端子進(jìn)行檢查緊固，并對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次系統(tǒng)檢查。

（2）制定合理的維護(hù)周期、項(xiàng)目，將SFC系統(tǒng)3臺(tái)斷路器納入定期檢查維護(hù)工作中。

（3）舉一反三，對(duì)類(lèi)似設(shè)備例如SFC輸入斷路器、啟動(dòng)母線相關(guān)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，并納入定期檢查維護(hù)工作中。

（4）儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)位置開(kāi)關(guān)BS2的XB/24：34端子采用卡扣式和螺絲緊固方式，增加緊固度。

（5）將斷路器儲(chǔ)能情況接入監(jiān)控系統(tǒng)，以便及早發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

抽水蓄能機(jī)組SFC拖動(dòng)回路電氣軸回路性能完好與否對(duì)機(jī)組抽水方向啟停成功率有著極為重大的影響，電氣軸回路各個(gè)主要部件可靠與否直接影響功能的實(shí)現(xiàn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。故在平時(shí)的運(yùn)行維護(hù)中，對(duì)SFC拖動(dòng)回路電氣軸運(yùn)行維護(hù)和巡視檢查一定要重視，下面結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，筆者提出以下建議：

（1）梳理機(jī)組拖動(dòng)流程、關(guān)聯(lián)回路，找出關(guān)鍵環(huán)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié)，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)改進(jìn)措施、應(yīng)急預(yù)案和巡檢檢查項(xiàng)目要點(diǎn)。

（2）電氣軸回路中各斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及其機(jī)構(gòu)要列入定期檢查項(xiàng)目中，不斷梳理改進(jìn)檢查項(xiàng)目和周期。

（3）結(jié)合定期試驗(yàn)或運(yùn)行，用紅外成像設(shè)備測(cè)量SFC拖動(dòng)回路各電氣軸接頭，并對(duì)比分析。

（4）定期檢查重要端子，特別是插拔式端子松緊度，必要時(shí)檢查其導(dǎo)通性。

（5）定期各機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)行情況，特別是儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行情況。

（6）定期檢查斷路器儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)情況，防止出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

（7）有條件情況下，將重要斷路器的儲(chǔ)能情況加入相應(yīng)的開(kāi)機(jī)預(yù)條件或監(jiān)控畫(huà)面。

（8）在現(xiàn)場(chǎng)存放易耗、關(guān)鍵備件，如儲(chǔ)能電機(jī)備件和相應(yīng)的更換工器具，出現(xiàn)故障后可立即進(jìn)行更換，以縮短故障處理時(shí)間。

[1]李浩良，孫華平.抽水蓄能電站運(yùn)行與管理.浙江：浙江大學(xué)出版社.

蔣明君（1981—），男，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站電氣設(shè)備技術(shù)管理工作。E-mail:jmj0603@126.com

章 亮（1982—），男，本科，工程師，主要從事水電站運(yùn)行工作。E-mail:baal2008@163.com

潘菊芳（1982—），女，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站統(tǒng)計(jì)管理工作。E-mail:test1982@126.com

孟 玲（1986—），女，本科，工程師，主要從事抽水蓄能電站計(jì)劃管理工作。E-mail:ml_linda@126.com

Analysis and Treatment of SFC Input Circuit Breaker

JIANG Mingjun1， ZHANG Liang2， PAN Jufang2， MENG Ling3
（1. East China YiXing Pumped Storage Power，YiXing 214205，China; 2. East China Tongbai Pumped Storage Power Station，TongBai 317200，China; 3.State Grid XinYuan Company Ltd.，BeiJing 100761，China）

In this paper， there are some detailed analysis for closing failure of SFC input circuit breaker with one Pumped Storage Power Station， especially for SFC input circuit breaker closing loop， logic diagrams， switch body agencies carried out a detailed analysis. Enter the switch terminals for SFC and SFC input circuit breaker operation and maintenance of proposed improvements， and drag the loop operation and maintenance unit made recommendations.

SFC; input circuit breaker; location node