趙建軍 鄭貞芬

（浙江省江山市碗窯水庫(kù)管理局碗窯二級(jí)（須江）電站，浙江 衢州324100）

0 引言

對(duì)于容量較小的農(nóng)村小型水電站，發(fā)電機(jī)通常采用6.3kV電壓等級(jí)，經(jīng)6.3/10.5kV或6.3/35kV的升壓變壓器將電能輸送到農(nóng)網(wǎng)中，向更高電壓等級(jí)電網(wǎng)系統(tǒng)或終端負(fù)荷供電。主回路電阻是評(píng)估開關(guān)柜中6.3kV斷路器運(yùn)行工況性能的重要特性參數(shù)，根據(jù)GB3906—1991《3～35kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備》、DL/T596—2005《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)范要求，需要在出廠、交接、初次投運(yùn)、運(yùn)營(yíng)等過程進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，評(píng)估斷路器開關(guān)是否具有良好的運(yùn)行工況性能，以確保水電站6.3kV發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行具有較高的安全可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。

1 ZN40A－A0Z真空斷路器運(yùn)行現(xiàn)狀分析

1.1 工程概況

某農(nóng)村小水電站裝機(jī)容量為5 000 k W，采用2臺(tái)型號(hào)為SF－J2500－18/2600、2 500 k W、6.3kV、286 A、cosφ＝0.8的立式水輪發(fā)電機(jī)組，主接線為單母線擴(kuò)大單元接線方式，經(jīng)1臺(tái)S9－6300/35、6.3/35kV的升壓變壓器與當(dāng)?shù)?5kV農(nóng)網(wǎng)連接。

1.2 斷路器類型選擇

為了確保發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要在發(fā)電機(jī)出口側(cè)裝設(shè)斷路器以完成同期并網(wǎng)、短路保護(hù)等功能。根據(jù)GB1984—2003《高壓交流斷路器》中的相關(guān)規(guī)定：小容量的發(fā)電站（裝機(jī)容量在30 MVA以下），從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等角度進(jìn)行綜合分析，選用配電型真空斷路器完全可以完成發(fā)電機(jī)出口保護(hù)功能。結(jié)合水電站的實(shí)際情況，該發(fā)電機(jī)組出口側(cè)選用ZN40A－A0Z、1 250 A、25 k A的戶內(nèi)高壓交流真空斷路器，滿足發(fā)電機(jī)在正?；蚴鹿使r下的各種操作和保護(hù)要求。ZN40 A－A0Z裝設(shè)在KYN29－12型室內(nèi)高壓開關(guān)柜中，柜內(nèi)搭配LZZBJ9－12Q、400/5 A型互感器等發(fā)電電壓設(shè)備。

1.3 運(yùn)行現(xiàn)狀

在發(fā)電機(jī)、開關(guān)柜、變壓器等設(shè)備安裝調(diào)試完畢后，水電站于2000年5月15日并網(wǎng)投運(yùn)，真空斷路器各種監(jiān)測(cè)指標(biāo)顯示正常，運(yùn)行良好。發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行電流為286 A，斷路器額定電流為1 250 A，斷路器選型合理。投運(yùn)后進(jìn)行開關(guān)設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)斷路器主回路電阻不斷增加，存在異常；而且在最近一次預(yù)防性試驗(yàn)中，檢測(cè)到發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，1#發(fā)電機(jī)柜和2#發(fā)電機(jī)出口斷路器主回路電阻指標(biāo)均超過相關(guān)規(guī)范和廠家要求的100μΩ。采用紅外熱成像儀進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)1#開關(guān)柜表面溫度達(dá)到65℃，運(yùn)行維護(hù)人員無(wú)法直接接觸到柜體表面，估計(jì)斷路器內(nèi)部觸頭部位溫度已超過GB763—90《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》中的最大允許運(yùn)行溫度值（90℃），且在發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷發(fā)電過程中，柜內(nèi)還存在異常的振動(dòng)噪音。在出廠和交接環(huán)節(jié)中，發(fā)電機(jī)斷路器開關(guān)柜性能良好，初步認(rèn)為該斷路器主回路電阻超標(biāo)異常屬于隱蔽性故障，且在后期發(fā)電運(yùn)行過程中不斷惡化。為確保發(fā)電任務(wù)順利完成，急需在枯水期找出斷路器異常原因。

2 ZN40A－A0Z真空斷路器主回路電阻超標(biāo)原因分析

2.1 預(yù)防性檢測(cè)數(shù)據(jù)

電站檢修維護(hù)人員選擇處于枯水期的1月15日對(duì)此2臺(tái)發(fā)電機(jī)斷路器柜進(jìn)行全面檢修維護(hù)。在進(jìn)行發(fā)電機(jī)停運(yùn)預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1#發(fā)電機(jī)斷路器柜和2#發(fā)電機(jī)斷路器柜的主回路電阻存在嚴(yán)重超標(biāo)問題，且1#柜面溫度較高，具體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 6.3 kV發(fā)電機(jī)斷路器主回路電阻及柜面溫度檢測(cè)值

由表1可知，1#發(fā)電機(jī)斷路器柜三相電阻超標(biāo)較為嚴(yán)重，分別為4 256μΩ（A相）、3 687μΩ（B相）、3 168μΩ（C相），超標(biāo)最為嚴(yán)重的A相超標(biāo)值達(dá)到42倍（以廠家的100μΩ為標(biāo)準(zhǔn)）以上。結(jié)合柜面溫度數(shù)據(jù)，推測(cè)1#發(fā)電機(jī)斷路器柜柜內(nèi)觸頭溫升超過GB763—90允許的最大溫度（90℃）要求。6.3kV發(fā)電機(jī)出口斷路器開關(guān)柜中的ZN40A－A0Z斷路器主回路電阻嚴(yán)重超標(biāo)，直接危害到斷路器乃至發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，影響到水電站整個(gè)發(fā)電及升壓變電系統(tǒng)的安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2 原因分析

為了找出ZN40A－A0Z真空斷路器主回路電阻超標(biāo)的原因，1月15日下午在一切檢修程序滿足要求后，決定進(jìn)行停電檢查以了解開關(guān)柜內(nèi)部的異常情況。抽出1#斷路器檢查發(fā)現(xiàn)，銅排外側(cè)的熱縮絕緣套部分已經(jīng)脫落，同時(shí)銅排上有明顯過熱灼燒痕跡。若以發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行工況電流286 A、導(dǎo)電回路電阻0.004 2Ω進(jìn)行計(jì)算，則發(fā)熱功率為：

相當(dāng)于一個(gè)小型電熱爐長(zhǎng)期烘烤設(shè)備。在進(jìn)一步深入檢查后，斷路器動(dòng)觸頭與觸指彈簧間存在大量干涸的導(dǎo)電膏。初步判斷干涸的絕緣導(dǎo)電膏引起1#斷路器開關(guān)觸頭不斷發(fā)熱，并伴隨開關(guān)觸頭表面接觸不良引起開關(guān)柜接觸電阻增加，導(dǎo)致開關(guān)柜主回路電阻增加和溫升效應(yīng)加劇。檢查2#發(fā)電機(jī)出口斷路器發(fā)現(xiàn)同樣存在1#斷路器的問題。

在檢查1#和2#斷路器柜不存在其他問題后，結(jié)合動(dòng)觸頭表面已存在灼傷且殘留大量導(dǎo)電膏等現(xiàn)象，通知廠家到場(chǎng)進(jìn)行后期維護(hù)處理。

3 ZN40A－A0Z真空斷路器主回路電阻超標(biāo)的處理

KYN29－12開關(guān)柜和ZN40A－A0Z斷路器廠家代表到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，由于現(xiàn)場(chǎng)沒有進(jìn)一步深入解體或進(jìn)行深度檢測(cè)的工具，決定將ZN40A－A0Z真空斷路器從柜體中解除，返廠進(jìn)行深入檢測(cè)。經(jīng)廠家傳真反饋確定是開關(guān)內(nèi)部機(jī)構(gòu)存在問題，在操作過程中導(dǎo)致導(dǎo)電膏溢出。確定故障原因后，決定采用同型號(hào)新批次斷路器進(jìn)行全面更換處理。待更換設(shè)備各項(xiàng)出廠試驗(yàn)指標(biāo)滿足要求后，重新托運(yùn)到水電站現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試并通過各項(xiàng)交接試驗(yàn)后，將1#和2#發(fā)電機(jī)ZN40A－A0Z斷路器重新復(fù)位并網(wǎng)運(yùn)行，在發(fā)電機(jī)帶滿負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后重新對(duì)斷路器主回路電阻進(jìn)行停電檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。

表2 故障處理后斷路器主回路電阻測(cè)量值

由表2可知，6.3kV側(cè)發(fā)電機(jī)斷路器柜中的ZN40A－A0Z真空斷路器在經(jīng)同型號(hào)設(shè)備更換處理后，其主回路電阻測(cè)量值均有效降低到60μΩ左右，滿足相關(guān)規(guī)范和廠家指導(dǎo)指標(biāo)，斷路器主回路電阻超標(biāo)故障得到有效解決。

4 結(jié)語(yǔ)

KYN29－12開關(guān)柜在使用過程中，其動(dòng)觸頭、靜觸頭、操作結(jié)構(gòu)等，各接點(diǎn)位置均存在接觸不良的可能性。因此，在設(shè)備選材、出廠、交接、安裝、調(diào)試以及運(yùn)行等環(huán)節(jié)中，均需要利用主回路電阻值來合理判斷斷路器開關(guān)設(shè)備的工況性能。只有結(jié)合主回路電阻測(cè)量值和紅外溫度等數(shù)據(jù)，科學(xué)地分析和處理，才能確保斷路器等開關(guān)設(shè)備具有良好的性能水平，確保整個(gè)水電站安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)、高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

［1］楊宇峰，趙芝清，徐輝煌.回路電阻測(cè)量對(duì)控制開關(guān)柜回路缺陷作用的分析［J］.電工電氣，2013（5）

［2］韓建偉.隔離開關(guān)回路電阻超標(biāo)原因分析［J］.農(nóng)村電工，2009（8）