主變開關(guān)操作機構(gòu)凸輪和拐臂損傷事件分析

陳家殷

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

1 電廠概況

某電廠水庫面積550km2，水庫正常高水位261m，最大庫容108億m3；該電站三期工程是利用左岸泄洪洞（泄洪時不發(fā)電）安裝2臺機組，總裝機容量280MW。該電站合計裝機容量1002.5MW，年平均發(fā)電量19.68億kW·h。

某電廠水庫為多年調(diào)節(jié)水庫。工程由混凝土重力壩、溢流壩、壩后廠房、左岸泄洪洞防空洞及三期發(fā)電廠房組成，大壩按1000年一遇洪水設(shè)計，5000年一遇洪水校核，自建庫以來，效果顯著，對消減流域內(nèi)洪峰以及沿江城市、廣大農(nóng)村的防洪具有突出的作用。

2 事件經(jīng)過

某電廠在對機組A級檢修前對主變高壓側(cè)開關(guān)2202進行檢查時發(fā)現(xiàn)操作機構(gòu)拐臂有損傷。在與廠家技術(shù)溝通及采取必要的預(yù)控措施后，將該設(shè)備缺陷納入生產(chǎn)系統(tǒng)缺陷管控（缺陷等級：嚴(yán)重缺陷）。后經(jīng)廠家出具“故障原因分析報告”鑒定為操作架構(gòu)離合器故障（制造工藝不良），并出具《某電廠ZF9D-252 GIS 斷路器彈簧機構(gòu)更換方案》，于2018年04月08日完成了該斷路器三相彈簧操作機構(gòu)的整體更換，更換后的各項動作特性試驗數(shù)據(jù)均合格。

3 處理過程

問題出現(xiàn)后，該廠積極與網(wǎng)調(diào)溝通，將主變高壓側(cè)開關(guān)2202轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)；廠家人員現(xiàn)場檢查后，初步判斷為操作機構(gòu)內(nèi)離合器存在故障，導(dǎo)致拐臂損傷，暫不影響運行，待備件到后做更換處理。

操作機構(gòu)備件到貨后，于2018年04月08日，廠家技術(shù)人員現(xiàn)場施工，完成了該主變高壓側(cè)開關(guān)2202三相操作機構(gòu)的整體更換。

詳細處理過程如下：

（1）情況梳理：現(xiàn)場檢查分析為機構(gòu)離合器制造質(zhì)量不良、產(chǎn)品零部件不合格。

（2）問題排查：現(xiàn)場采用直觀法檢查，返廠后廠家采用試驗法驗證。

（3）確定故障點：經(jīng)廠家出具“故障原因分析報告”鑒定為操作架構(gòu)離合器故障（制造工藝不良）。

（4）處理步驟：2018年04月08日，操作機構(gòu)備件到貨后，廠家技術(shù)人員現(xiàn)場對該主變高壓側(cè)開關(guān)2202三相操作機構(gòu)進行了整體更換，各項動作特性試驗數(shù)據(jù)均合格。

更換作業(yè)步驟如下：

1）拆除機構(gòu)箱前門、左右側(cè)板及頂板以備回裝使用；

2）拆除機構(gòu)箱內(nèi)電機、分合閘線圈、微動開關(guān)等二次接線；

3）拆除輔助開關(guān)裝置，拆除機構(gòu)輸出拐臂與雙頭螺桿的軸銷，脫開斷路器本體與機構(gòu)連接；

4）拆除分閘彈簧系統(tǒng)與拐臂的連接銷軸；

5）拆除機芯支座與機構(gòu)箱之間的連接螺栓；

6）使用吊具配合移除機構(gòu)；

7）安裝新的機構(gòu)本體；

8）按照上述拆解步驟反順序依次回裝各拆解單元，完成機構(gòu)回裝作業(yè)；

9）進行機構(gòu)二次線檢查及校驗，確保接線端子接觸緊固良好、正確；

10）進行機構(gòu)動作及機械特性試驗。

相關(guān)技術(shù)報告見表1。

表1 技術(shù)報告

由表1可知：

開關(guān)跳合閘線圈相間及對地絕緣電阻測量合格；

遠方入切及保護聯(lián)動開關(guān)試驗正確；

開關(guān)動作電壓試驗正確；

開關(guān)時間特性試驗合格。

4 原因分析

綜合現(xiàn)場實際情況認定：此次故障原因是離合器失效造成的。該站采用的是西安西電開關(guān)電氣有限公司生產(chǎn)的ZF9D-252型GIS產(chǎn)品，全站共5臺斷路器間隔，彈簧機構(gòu)共計15臺。2018年1月17日，設(shè)備單位人員檢查發(fā)現(xiàn)斷路器機構(gòu)內(nèi)部凸輪有損傷（存在嚴(yán)重磨損）。為了尋找故障原因，設(shè)備廠家組織相關(guān)部門人員對返廠的機構(gòu)進行了檢查，并在工裝上進行了相應(yīng)的模擬，判斷離合器出現(xiàn)了故障后，對離合器進行了進一步的拆解，離合器失效，會造成彈簧操動機構(gòu)合閘彈簧釋放后，驅(qū)動凸輪停止位置后退，這種情況出現(xiàn)后，若機構(gòu)處于合閘狀態(tài)，合閘彈簧未儲能時進行分閘操作，輸出拐臂會非正常撞擊凸輪，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致拐臂或凸輪損壞。如果離合器正常，分閘操作時輸出拐臂繞拐臂軸逆時針轉(zhuǎn)動，輸出拐臂與凸輪無干涉。離合器失效故障，驅(qū)動凸輪完成合閘動作后在正常位置回轉(zhuǎn)，這時如果進行分閘操作，輸出拐臂逆時針轉(zhuǎn)動就會與凸輪發(fā)生碰撞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致凸輪損壞。對離合器解體后發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部楔塊存在擠壓變形現(xiàn)象、彈簧斷裂，判斷該離合器楔塊材質(zhì)強度不夠，在運動過程中擠壓變形后，受力不均勻，使得離合器輸出的力矩值不夠，無法完全阻止驅(qū)動凸輪的回轉(zhuǎn)，輸出拐臂會非正常撞擊凸輪，導(dǎo)致拐臂與凸輪磨損，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致拐臂或凸輪損壞。

5 暴露的問題

通過分析，認定是該工程裝配的操作機構(gòu)所配用的離合器存在質(zhì)量問題，該離合器楔塊材質(zhì)強度不夠，在運動過程中擠壓變形，離合器失效，無法完全阻止驅(qū)動凸輪的回轉(zhuǎn)，造成此次設(shè)備缺陷的發(fā)生。

6 防控措施

（1）鑒于該類設(shè)備故障在正常巡視時無法發(fā)現(xiàn)，本次結(jié)合機構(gòu)整體更換施工，對開關(guān)機構(gòu)箱體進行了改造，在開關(guān)機構(gòu)箱體上部（機構(gòu)主要部件正上方）增設(shè)安裝了巡視觀察窗，以便于隨時關(guān)注機構(gòu)工況；

（2）加強設(shè)備運行中的巡視檢查；

（3）結(jié)合設(shè)備計劃性檢修，對設(shè)備進行周期性復(fù)查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

7 結(jié)束語

本文針對某電廠主變高壓側(cè)開關(guān)三項操作機構(gòu)凸輪和拐臂損傷事件進行分析，可以看出，原因是離合器失效造成的，針對此問題該電站立即組織相關(guān)生產(chǎn)人員研究、分析，采取相應(yīng)對策，制定三項應(yīng)對措施，對全廠同類設(shè)備嚴(yán)格排查、梳理，及時排除隱患，確保了機組的可靠運行。