6kVF+C開(kāi)關(guān)故障與分析

曹大勇 曹括

The 6kVF+C Switch Fault and Its Analysis

CAO Da-yong1， CAO Kuo2

（1. Langfang Thermal Power Plant， CHN Energy North China Power Co. Ltd.， Langfang 065000， China;

2.Guodian Luanhe Power Plant， Chengde 067000， China）

【摘? 要】 F+C開(kāi)關(guān)相對(duì)于傳統(tǒng)的真空斷路器相比，占用的空間比較小，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低廉，維護(hù)便捷，在發(fā)電廠中有著十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值。但是從F+C實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中來(lái)看，隨著開(kāi)關(guān)分合次數(shù)的增加，容易出現(xiàn)一定的故障，影響開(kāi)關(guān)的正常使用和設(shè)備的正常工作。因此，論文主要針對(duì)6kVF+C開(kāi)關(guān)的故障進(jìn)行探究，指出故障的主要原因以及防治對(duì)策，希望能為發(fā)電廠的正常工作提供一定的參考。

【Abstract】 Compared with traditional vacuum circuit breakers， F+C switch occupies less space， has a relatively simple structure， is easy to use， low cost， convenient to maintain， and has a very wide range of application value in power plants. However， from the practical application of F+C， it can be seen that with the increase of switching times， certain faults are prone to occur， which will affect the normal use of the switch and the normal work of the equipment. Therefore， this paper mainly studies the fault of 6kVF+C switch， points out the main causes of the fault and prevention measures， and hopes to provide some reference for the normal work of the power plant.

【關(guān)鍵詞】 6kVF+C;開(kāi)關(guān)故障;原因分析

【Keywords】 6kVF+C; switch fault; cause analysis

【中圖分類(lèi)號(hào)】TH183.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0178-02

1 引言

用電系統(tǒng)配置的工作效率和工作質(zhì)量直接關(guān)系著發(fā)電廠整體的生產(chǎn)水平，對(duì)于電廠的安全穩(wěn)定經(jīng)營(yíng)以及穩(wěn)定供電有著至關(guān)重要的影響。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)用電系統(tǒng)配置的研究，不斷優(yōu)化用電系統(tǒng)配置原件以及用電系統(tǒng)配置方案，使之能夠更加穩(wěn)定和安全的工作。6kVF+C開(kāi)關(guān)是當(dāng)前電廠應(yīng)用最為廣泛的開(kāi)關(guān)設(shè)備，對(duì)于維護(hù)電廠設(shè)備的正常運(yùn)行以及電廠系統(tǒng)的穩(wěn)定工作有十分關(guān)鍵的作用。

2 6kVF+C開(kāi)關(guān)故障發(fā)生的主要原因

某發(fā)電廠6kVF+C開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)間隔繼電保護(hù)裝置有一定的跳閘信號(hào)，雖然開(kāi)關(guān)并沒(méi)有處于開(kāi)啟的狀態(tài)，但是電動(dòng)機(jī)仍然保持運(yùn)行。維護(hù)人員對(duì)繼電保護(hù)裝置的跳閘記錄進(jìn)行分析，收集跳閘時(shí)電壓的波形、電流的情況以及波動(dòng)的幅度，發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)應(yīng)用兩相式的電流保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并沒(méi)有記錄全部三相電流的變化情況，B相電流沒(méi)有有效接入到保護(hù)裝置當(dāng)中。通過(guò)分析電流波形變化情況可以得到，在發(fā)生保護(hù)動(dòng)作之前，A相的電流一直為零，C相電流大小為300安左右，在保護(hù)動(dòng)作開(kāi)始之后，C相電流消失100毫秒后A相電流和C相電流又重新出現(xiàn)。其中A相電流的大小約為350安，C相電流電流大小約為400安[1]。

采取V型接線方法安裝發(fā)電廠母線電壓互感器，線電壓是低壓通道實(shí)際接入的電壓。維護(hù)人員通過(guò)分析電壓波形變化圖可以發(fā)現(xiàn)，三個(gè)電壓值在電流變化的過(guò)程中始終維持在二次值的幅度，沒(méi)有發(fā)生明顯的改變，在皮帶機(jī)結(jié)束啟動(dòng)之后系統(tǒng)將動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)過(guò)程，A相電流為零，C相電流為300安，接地零序電流為零。這時(shí)C相電流超過(guò)保護(hù)動(dòng)作的限制，啟動(dòng)堵轉(zhuǎn)保護(hù)，在保護(hù)動(dòng)作延遲一秒時(shí)間之后，堵轉(zhuǎn)保護(hù)出口發(fā)生跳閘動(dòng)作，開(kāi)關(guān)主觸頭斷開(kāi)。A相電流，B相電流以及C相電流數(shù)值均為零，經(jīng)過(guò)三秒左右A相電流和C相電流恢復(fù)啟動(dòng)結(jié)束后的正常運(yùn)行電流[2]。

通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)故障的整體原因進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中缺相問(wèn)題的產(chǎn)生是導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作的最主要原因，使得啟動(dòng)電流過(guò)高，會(huì)發(fā)生一段時(shí)間的動(dòng)作跳轉(zhuǎn)，6kVF+C開(kāi)關(guān)再經(jīng)過(guò)一次分合動(dòng)作之后，經(jīng)過(guò)第二次合閘成功，使得電動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這主要是由于開(kāi)關(guān)接觸不良造成的。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主觸頭以及皮帶機(jī)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作特性和接觸電阻進(jìn)行測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)主觸頭的超程相對(duì)偏小，但是其他的參數(shù)都維持在正常的水平。工作人員對(duì)設(shè)備和開(kāi)關(guān)的實(shí)際操作情況進(jìn)行直觀的模擬，對(duì)系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)控制邏輯進(jìn)行全面檢查可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)指令發(fā)出之后處于分位狀態(tài)，在系統(tǒng)中輸出合閘的指令會(huì)使得開(kāi)關(guān)關(guān)上。在開(kāi)關(guān)關(guān)上之后，開(kāi)關(guān)分位的信號(hào)截止了合閘指令，在開(kāi)關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)異常之后會(huì)改變系統(tǒng)原有的運(yùn)行狀態(tài)，電流值較高，維持啟動(dòng)電流水平需要進(jìn)行二次合閘開(kāi)關(guān)。故障問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)給設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，給發(fā)電廠帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失和工作損失。因此，必須要加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)故障的分析，采取針對(duì)性的措施，避免此類(lèi)故障的再次發(fā)生[3]。

3 6kVF+C開(kāi)關(guān)故障的解決對(duì)策

要想解決6kVF+C開(kāi)關(guān)的故障問(wèn)題，必須要加強(qiáng)對(duì)電廠設(shè)施設(shè)備的精益化管理，從設(shè)備的運(yùn)營(yíng)、維修以及圖紙資料入手，進(jìn)行全方位的管理與控制，逐一統(tǒng)計(jì)設(shè)施設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能存在的缺陷問(wèn)題，并采取有效措施進(jìn)行處理。同時(shí)，還需要全面實(shí)施雙重預(yù)防機(jī)制，開(kāi)展系統(tǒng)的安全隱患排查工作，認(rèn)真分析事故發(fā)生的主要原因以及容易發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)部位，采取分級(jí)管控體系和安全生產(chǎn)長(zhǎng)效管理機(jī)制。另外，還需要加強(qiáng)員工的技能培訓(xùn)活動(dòng)以及日常的運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作，提高維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)技能，借鑒新的理念和技術(shù)對(duì)電廠舊設(shè)備進(jìn)行改造與升級(jí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的安全隱患。

3.1 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間問(wèn)題

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，部分繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)間根據(jù)情況自我調(diào)整，但是大多數(shù)的繼電保護(hù)裝置還是不能實(shí)現(xiàn)，需要人工的方式來(lái)對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。在進(jìn)行繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了加強(qiáng)對(duì)于過(guò)電流情況的反應(yīng)速度，一般采用的是提前退出的方式，或者對(duì)保護(hù)動(dòng)作發(fā)生的條件進(jìn)行提升，使得電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的過(guò)程中，很容易喪失一定的敏感度以及穩(wěn)定性，特別是在啟動(dòng)時(shí)間的設(shè)置方面，若是存在不合理，將對(duì)電動(dòng)機(jī)造成大的損傷。在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，雖然電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間看似不是很大，但是這些細(xì)微的差別也可能帶來(lái)一些問(wèn)題的發(fā)生，所以需要根據(jù)實(shí)際測(cè)定值為準(zhǔn)。在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間測(cè)定方面，一般采用的有兩個(gè)方式。第一種方式是在繼電器保護(hù)裝置內(nèi)，對(duì)每個(gè)電流出口專(zhuān)門(mén)配置保護(hù)裝置，保護(hù)裝置啟動(dòng)的條件是達(dá)到限定的電流，通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置來(lái)回作用的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)量，這個(gè)值就是啟動(dòng)時(shí)間的依據(jù);第二種方式是借用示波表、數(shù)據(jù)記錄儀直接對(duì)波形進(jìn)行記錄，對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。在測(cè)量的過(guò)程中，需要通過(guò)反復(fù)測(cè)量的方式獲取更多的數(shù)據(jù)，然后去測(cè)取啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的數(shù)值，同時(shí)，由于運(yùn)行過(guò)程可能還會(huì)存在時(shí)間誤差，所以需要預(yù)留一定的時(shí)間，保障更加穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 加強(qiáng)開(kāi)關(guān)主觸頭超程變化的監(jiān)測(cè)與管理

開(kāi)關(guān)的主觸頭在開(kāi)關(guān)閉合、分離的過(guò)程中，主觸頭的動(dòng)作幅度小，與接觸頭會(huì)產(chǎn)生反復(fù)的摩擦碰撞，可能導(dǎo)致主觸頭出現(xiàn)變形，在合閘后因?yàn)橹饔|頭的接觸不良而導(dǎo)致缺相運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的電流長(zhǎng)時(shí)間處于超高的狀態(tài)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)熱，對(duì)電動(dòng)機(jī)造成損傷。所以，在進(jìn)行維修的過(guò)程中，需要對(duì)主觸頭進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，避免運(yùn)行中出現(xiàn)各種問(wèn)題。

3.3 短路產(chǎn)生電弧的危害

在開(kāi)關(guān)的內(nèi)部間隔中，容易發(fā)生一些故障，并引起電弧光的出現(xiàn)，進(jìn)而使得開(kāi)關(guān)內(nèi)部的物理狀態(tài)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致壓力過(guò)大、溫度過(guò)高，如果不及時(shí)清理，會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題;在電弧光的中心，其溫度異常的高，可以達(dá)到兩萬(wàn)攝氏度，這將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)內(nèi)部的金屬器件產(chǎn)生損毀并氣化;電纜受熱融化并損毀，甚至引起起火;溫度過(guò)高而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)內(nèi)部壓力過(guò)大，開(kāi)關(guān)產(chǎn)生爆炸問(wèn)題;開(kāi)關(guān)受影響產(chǎn)生比較頻繁劇烈的震動(dòng)，使得元器件脫離;開(kāi)關(guān)上級(jí)的變壓器需要遭受短路故障威脅，故障狀態(tài)下的電流異常帶來(lái)變壓器的變形。這一故障中，電弧光的快速劇烈爆炸危害巨大，將對(duì)傳播過(guò)程中的物質(zhì)造成毀滅性的打擊，還有可能使得直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的損失。

3.4 級(jí)聯(lián)方案

母線的快速保護(hù)功能，可以直接通過(guò)總進(jìn)線中的開(kāi)關(guān)保護(hù)、分線中的開(kāi)關(guān)保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線的保護(hù)，而不需要建立在配置專(zhuān)用母線保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上。在“級(jí)聯(lián)輸入閉鎖”這一模式下，總線開(kāi)關(guān)的保護(hù)器件可以實(shí)現(xiàn)閉鎖，過(guò)程中需要快速地對(duì)過(guò)流連接點(diǎn)進(jìn)行迅速切斷。當(dāng)線路被發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，該保護(hù)裝置將產(chǎn)生跳閘，而且時(shí)間具備不固定性，同時(shí)，發(fā)送故障相關(guān)信號(hào)到6kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置內(nèi)，開(kāi)關(guān)出關(guān)迅速切斷以保護(hù)線路。若是6kV母線出現(xiàn)故障，級(jí)聯(lián)信號(hào)無(wú)法發(fā)出，則6kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)會(huì)迅速切斷，保障線路安全。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，F(xiàn)+C開(kāi)關(guān)作為當(dāng)前大型電廠應(yīng)用的最主要元件，對(duì)于電廠生產(chǎn)工作有著至關(guān)重要的作用。因此，需要加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)故障的分析，明確開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，并采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，促進(jìn)電廠的正常生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王勁松，孫洵.6kVF+C開(kāi)關(guān)異常分合引發(fā)的思考[C]//全國(guó)火電600MW級(jí)機(jī)組能效對(duì)標(biāo)及競(jìng)賽第十七屆年會(huì)論文集.2013.

【2】吳學(xué)超，尚洪，龐軍.SKY-12/6kVF-C型小車(chē)開(kāi)關(guān)柜的技術(shù)改進(jìn)[J].河北電力技術(shù)，2005，24（1）：1-2.

【3】和強(qiáng).6KV零序保護(hù)動(dòng)作及分析[C]//全國(guó)火電大機(jī)組.2008.