【摘 要】結(jié)合江蘇宜興抽水蓄能電站機組的運行數(shù)據(jù)，對SF6型發(fā)電機出口斷路器（下簡稱GCB）使用壽命進行了分析，并指出目前運行工況對GCB使用壽命的影響。同時，提出了可參照GCB狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果，來合理安排檢修計劃，保證機組乃至系統(tǒng)的安全可靠運行。

【關(guān)鍵詞】使用壽命分析 機械壽命 電氣壽命 狀態(tài)監(jiān)測

江蘇宜興抽水蓄能電站裝有四臺可逆式抽水蓄能機組（4×250MW），發(fā)電電動機出口斷路器（下簡稱GCB）選用瑞士ABB公司的HECPS-3S型SF6發(fā)電機斷路器模塊。GCB是電站最重要的控制和保護設(shè)備之一，它具有常規(guī)機組發(fā)電機出口斷路器的作用（在正常情況下切、合發(fā)電機；又要在故障情況下開斷巨大的故障電流，尤其是短路電流）；同時，其操作更頻繁，且每次在水泵工況正常停機時，為避開機組水泵工況低功率的振動，斷開較大的負荷電流。因此，分析電站GCB的使用壽命，掌握其運行過程中的實際狀態(tài)，對機組乃至系統(tǒng)的安全可靠運行是非常必要的。

一、SF6型斷路器使用壽命分析

SF6型斷路器使用壽命包括機械壽命和電氣壽命。隨著研發(fā)能力和制造能力的不斷提高，GCB的機械性能非常穩(wěn)定可靠，其機械壽命遠高于電氣壽命。ABB公司提供的資料顯示，該公司生產(chǎn)的HECPS 型發(fā)電機斷路器機械壽命能實現(xiàn)在執(zhí)行制造商測試后20 年、或20，000 次通斷轉(zhuǎn)換操作，而無需維修、潤滑或更換部件。下面僅就SF6型斷路器電氣壽命進行分析。

（一）影響SF6型斷路器電氣壽命因數(shù)

影響SF6型斷路器電氣壽命的隨機因素太多，如：不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相異，對同樣的開斷電流卻表現(xiàn)出不同的電磨損；同一產(chǎn)品在不同試驗站也有不同的試驗結(jié)果；甚至同一產(chǎn)品在同一試驗站做兩個系列的電氣壽命試驗也可能得到不同的結(jié)果。法國高能試驗室（EDF）和意大利工程指導公司（ENEL）對中壓和高壓SF6斷路器的電氣壽命進行的研究與試驗觀察到：限制滅弧室使用壽命的是弧觸頭而不是噴嘴。因為噴嘴材料的電弧分解物對SF6氣體絕緣的影響極小，噴門尺寸的擴大通常也不成為制約開斷能力的主要因素，而觸頭材料的電弧分解物和金屬粒子都會影響滅弧室的絕緣特性和對暫態(tài)恢復電壓的承受能力。靜弧觸頭長度的磨損和動弧觸頭口徑的擴大，卻是制約滅弧室電氣壽命的主要因素。這一觀點得到國內(nèi)許多同行的認可。

（二）SF6斷路器電氣壽命近似折算公式

開斷不同大小的故障電流，對滅弧室的燒損作用是不同的。但是，諸如燃弧時間、觸頭及噴嘴的結(jié)構(gòu)與材料等隨機因素對滅弧室燒損的影響，從累計的角度考慮，都可加以簡化。用額定短路開斷電流ISN連續(xù)開斷不檢修次數(shù)來表示斷路器的電氣使用壽命，已在我國電力行業(yè)標準中規(guī)定。

正是基于如此，EDF和ENEL在電氣壽命研究中，找到了一種可行的近似折算公式--觸頭損耗等效定律NS=f （ISN/IS）。該定律適于工程使用，表達了不同開斷電流對滅弧室燒損量的折算關(guān)系。它以0.5ISN（ISN為額定短路開斷電流，IS為實際開斷電流）一次開斷的電磨損為基數(shù)，當IS<0.35ISN時，與一次0.5ISN開斷電磨損相同的電流IS的等效開斷次數(shù)NS為：

NS=1.83×（0.35×ISN/IS）3 （1）

當IS≥0.35ISN時，與一次0.5ISN開斷電磨損相同的大電流IS的等效開斷次數(shù)NS為：

NS=（0.5×ISN/IS）1.7 （2）

計算式（1）、式（2）經(jīng)檢驗，它適于不同廠家生產(chǎn)的開斷原理相同的多種斷路器。

二、GCB狀態(tài)的監(jiān)測

在目前運行條件下，為了保證機組及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運行，加強對GCB運行參數(shù)的監(jiān)測是非常必要的。

在GCB使用中發(fā)生的物理過程可概括為：機械運動、通電導流和電氣絕緣三部分。GCB機械壽命由其機械運動狀況反映，GCB電氣壽命由其通電導流性能和電氣絕緣狀況反映。要使GCB安全可靠運行，就要保證這三部分的參數(shù)在設(shè)計要求的范圍內(nèi)。除運行巡視及小修時觀察檢測外，主要通過以下方式，將檢測到的數(shù)據(jù)與交接驗收試驗數(shù)據(jù)進行比較，進而掌握GCB的運行狀態(tài)，為合理安排GCB檢修提供參考。

三、結(jié)語

（一）電站機組制造商GE公司計劃于2009年上半年開始水泵水輪機大修，解決機組小開度振動問題。在解決了小開度振動問題的同時，即使解決了機組水泵工況低功率振動問題，四臺機組GCB在目前工況運行時間長短不一，對使用壽命的影響仍是明顯的；如果還不能解決機組低功率振動問題，那么在問題解決前（可能很長時間），GCB將仍在目前工況下運行，嚴重影響其使用壽命。

（二）目前電站已與電網(wǎng)公司簽署了“苛刻”的租賃協(xié)議，GCB的狀態(tài)直接影響了電站的經(jīng)濟效益。故建議，為方便GCB運行數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計、分析，進而合理安排檢修計劃，增設(shè)GCB在線監(jiān)測裝置。

（三）由于影響觸頭電磨損的因素太多，前面采用的計算式是近似的，更準確的計算有待今

后進一步的研究及在運行中積累經(jīng)驗而不斷改進和完善。

參考文獻：

[1]黎斌。斷路器電壽命的折算、限值及其在線監(jiān)測技術(shù)。高壓電器 2005（12）：428-433

作者簡介：

張在榮（1972），男，漢族，籍貫：湖北省漢川市，現(xiàn)供職單位全稱及職稱：葛洲壩集團機電建設(shè)有限公司，學士學位，研究方向：水電站機電安裝與調(diào)試。