鄧愛民

（中核核電運行管理有限公司技術(shù)三處電氣設(shè)備科，浙江海鹽314300）

DSⅡ-616斷路器檢修與校驗

鄧愛民

（中核核電運行管理有限公司技術(shù)三處電氣設(shè)備科，浙江海鹽314300）

從預(yù)防性維修的角度，依據(jù)D SII-616框架式低壓斷路器的結(jié)構(gòu)原理、參考產(chǎn)品手冊，分析其故障原因，探索制定其檢修與校驗方法，為提高設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性提供了保證。

DSⅡ-616斷路器；檢修；校驗

0 引言

中核運行三廠使用的400 V框架式斷路器主要是美國CUTLER-HAMMER公司生產(chǎn)的DSⅡ-616框架式低壓斷路器（以下簡稱DSⅡ-616斷路器），其負荷包括400 V MCC母線、呼吸空壓機、端屏蔽冷卻泵、裝卸料機重水供給泵、穩(wěn)壓器加熱器、廠房230 t吊車、定子冷卻水泵、廠用空壓機、儀用空壓機、中央污染排風(fēng)風(fēng)機、凝汽器維持真空泵、主照明盤主電源、端屏蔽冷卻泵、輔助凝結(jié)水泵等重要和關(guān)鍵設(shè)備，斷路器性能優(yōu)劣直接影響機組的正常安全穩(wěn)定運行。由于部分負荷在機組正常運行時需要切換或啟停，以致在機組正常運行中需要頻繁對開關(guān)進行操作，如果操作失敗將可能使發(fā)電機失去冷卻（如定冷切換失敗）而直接觸發(fā)停機，如果重水供給泵啟動失敗，則會因為燃料得不到及時冷卻而引起核安全風(fēng)險。為此，從維修角度，依據(jù)DSⅡ-616框架式低壓斷路器的結(jié)構(gòu)原理、參考產(chǎn)品手冊，經(jīng)過實踐探索，制定其檢修與校驗方法，并參考各種故障處理經(jīng)驗加以完善，為提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性提供了保證。

DSⅡ-616斷路器的維修主要包含斷路器本體操作機構(gòu)、主輔觸頭、滅弧罩等的檢修，校驗主要是斷路器保護脫扣系統(tǒng)、儲能電機、合閘線圈、跳閘線圈等的檢查與校驗。

1 DSⅡ-616 斷路器

DSⅡ-616斷路器框架額定電流為1600 A，額定電壓600 V，頻率50/60 Hz，斷路容量65 kA，可以選配200 A/300 A/400 A/ 600 A/800 A/1200 A/1600 A的電流互感器（CT）和額定插頭。斷路器由主觸頭、滅弧觸頭、一次插頭、二次插頭、CT、操作機構(gòu)、RMS610保護模塊、面板、滅弧罩、儲能電機、合閘線圈、分閘線圈、位置指示、儲能手柄等組成。儲能電機額定電壓為DC 125 V，儲能電機運行電流為3 A，電機啟動電流大約為4倍，儲能時間約為5 s。合閘線圈額定電壓為DC 125 V，合閘電壓為100～140 V。分閘線圈額定電壓為DC 250 V，分閘電壓為140～280 V。斷路器可以通過儲能手柄儲能，然后手動合閘分閘。當送上220 V直流控制電源時，儲能電機帶電開始儲能，當彈簧儲能完成后，儲能限位開關(guān)動作，切斷儲能電機電源。按下合閘按鈕，合閘線圈受電，斷路器合閘，通過輔助接點b切斷合閘線圈（SR）電壓，并使輔助接點a接通，準備好分閘回路。按下分閘按鈕（CS/T），分閘線圈（SHTR）受電，斷路器分閘。彈簧儲能一次，可以合、分斷路器一次。

每臺DSⅡ-616斷路器均配備保護脫扣系統(tǒng)。主要部件有4個電流互感器（CTa、CTb、CTc、CTN）和4個輔助電流互感器（AUX CTa，AUX CTb，AUX CTc，AUX CTG），DIGITRIP RMS610保護模塊，額定插頭（RATING PLUG），電源繼電器模塊（ATR），脫扣線圈裝置（DTA）等。RMS610保護模塊可以提供長延時、短延時、速斷、接地等保護。根據(jù)負荷需要可選幾種RMS610保護組合：①LS型，提供長延時、短延時保護；②LI型，長延時、速斷；③LSI型，長延時、短延時、速斷；④LIG型，長延時、速斷、接地；⑤LSG型，長延時、短延時、接地；⑥LSIG型，長延時、短延時、速斷、接地；中核運行三廠DSⅡ-616斷路器只有LS型、LI型、LSG型三種RMS610保護組合。

對于Digitrip RMS610脫扣單元，其最大連續(xù)運行電流值（In）由互感器額定值和額定插頭決定，它也同時決定了斷路器的最大連續(xù)運行均方根電流值。可以根據(jù)不同的負荷電流選擇不同的互感器額定和不同的額定插頭，從而滿足不同負荷的需要。在更換額定插頭后，需要按下和釋放TRIP RESET按鈕，以便將在RMS610跳閘單元內(nèi)部的In值替換為額定插頭的值?；ジ衅黝~定電流值In與額定插頭的電流值In必須一致。額定插頭的In值是脫扣單元電流整定值的基礎(chǔ)：速斷整定值IINST=INST× In，INST為速斷整定倍數(shù)[2，2.5，3，4，5，6，M1（8），M2（12）]。接地保護電流整定值IGF=GF×In，GF為接地保護整定[接地保護電流整定位置和對應(yīng)的百分比（GF）共有A—25%，B—30%，C—35%，D—40%，E—50%，F(xiàn)—60%，H—75%，K—100%共8個位置]。長延時保護整定值Ir=LD×In，LD為長延時整定系數(shù)（0.5～1.0）。短延時保護整定值=SD×Ir=SD×LD×In，SD為短延時整定系數(shù)（2～10）。

電源繼電器模塊是與跳閘單元本身獨立的，它不需向跳閘單元提供保護電源，它主要有2個功能：①使用120 Vac外部電源，用于進行顯示窗的運行和跳閘二極管的指示；②有內(nèi)部信號繼電器用于遠端控制。在跳閘單元察覺到故障狀況（短路跳閘報警，高負荷報警，長延時跳閘報警，接地故障跳閘/中性線過流報警）時，相應(yīng)內(nèi)部繼電器將動作。

Digitrip RMS610通過CT和輔助CT檢測負荷運行電流，經(jīng)過內(nèi)部電路處理，內(nèi)部微處理芯片比對設(shè)定的電流基準值，如果比對發(fā)現(xiàn)是故障電流，那么瞬間或經(jīng)過一定的延時，發(fā)出一個直流電壓脈沖給脫扣線圈裝置（DTA），使斷路器跳閘，從而切斷故障電流，防止故障的進一步擴大。

2 保護整定

在投入斷路器運行前，必須對保護單元進行整定。整定方法是使用小螺絲刀調(diào)節(jié)每一個整定值對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)到相應(yīng)位置，主要整定值如下。

（1）長延時電流整定值Ir。為額定插頭In值的倍數(shù)，整定位置LD有0.5，0.6，0.7，0.8，0.85，0.9，0.95，1。如In=600，整定位置為0.9，則Ir=LD×In=600×0.9=540 A。

（2）長延時時間整定值。在電流值相當于6倍額定插頭In值時，需要延時的時間。整定時間范圍為2～24 s。通入6倍電流值進行試驗時，時間精度為66%～100%整定值。如長延時整定值為4 s，通入6倍電流試驗時，動作時間為2.67～4 s?，F(xiàn)場試驗表明，動作時間約為3.2 s，RMS610繼電器能夠滿足該標準。需要注意的是，長延時保護有記憶功能，如果在跳閘單元因為長延時保護動作后很快就重新投入斷路器，那么斷路器過載后長延時保護動作的時間將被大大縮短。為了消除長延時保護記憶功能，可以等待大約10 min進行自動復(fù)位，或者將跳閘單元上的“TEST AMPS”設(shè)定到“1”，然后壓下和釋放“TEST”按鈕，在跳閘單元保護動作以前按下和釋放“TRIP RESET”按鈕。

（3）短延時電流整定值。為短延時電流整定位置SD和長延時電流整定值Ir的倍數(shù)。整定位置有2，2.5，3，4，5，6，S1（8），S2（10）共8個位置。

（4）短延時時間整定值。有固定時間和I2t響應(yīng)兩種短延時曲線類型。固定時間短延時為平臺響應(yīng)，有0.1 s，0.2 s，0.3 s，0.4 s，0.5 s共5個整定值。I2t響應(yīng)短延時為反時限響應(yīng)，有0.1 s，0.2 s，0.3 s共3個整定值，在數(shù)值的旁邊有一符號★，以便和固定時間短延時整定值進行區(qū)別。

（5）I2t響應(yīng)短延時在整定值≥8時，自動轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭〞r間短延時。

（6）速斷電流整定值。為額定插頭In值的倍數(shù)。整定位置有2，2.5，3，4，5，6，M1（8），M2（12）共8個位置。

（7）無速斷電流整定值。對于類型LS，LSG跳閘單元，具有高電流脫扣（短路電流大于11倍額定插頭電流值時動作）和超調(diào)脫扣（短路電流超出了斷路器的短時額定值時動作）。高電流脫扣有一個整定開關(guān)，有7個位置為DISC，有1個位置為BLANK，如果選中DISC表示具有高電流脫扣功能，如果選中BLANK表示不具有高電流脫扣功能。現(xiàn)場使用的MCC進線開關(guān)保護單元均為LSG型，全部整定到DISC位置。

（8）接地保護電流整定值。共有A（0.25），B（0.3），C（0.35），D（0.4），E（0.5），F(xiàn)（0.6），H（0.75），K（1.0），共8個位置，最大1200 A。整定值誤差為10%。

（9）接地保護時間延長整定。有固定時間和I2t響應(yīng)兩種接地故障時間曲線類型。固定時間接地故障響應(yīng)為平臺響應(yīng)，有0.1 s，0.2 s，0.3 s，0.4 s，0.5 s共5個整定值。I2t響應(yīng)為反時限響應(yīng)，有0.1 s，0.2 s，0.3 s共3個整定值，在數(shù)值的旁邊有一符號★，以便和固定時間短延時整定值進行區(qū)別。I2t響應(yīng)只使用在接地電流＜0.625In時，如果接地電流＞0.625In，I2t響應(yīng)自動轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭〞r間接地故障響應(yīng)。接地故障時間延長有一個記憶功能，需要5倍整定時間才能復(fù)位，如整定為0.2 s，需要在1 s后才能自動復(fù)位。

3 DSⅡ-616 斷路器的典型故障

故障1中央污染排風(fēng)風(fēng)機（7342-FM7014）電源開關(guān)1-5434-BUJ-E2間隔冒煙

（1）檢查處理過程。檢查1-5434-BUJ-E2間隔DSⅡ-616斷路器，發(fā)現(xiàn)合閘線圈已燒壞，確認1-7342-FM7014風(fēng)機電源開關(guān)1-5434-BUJ-E2間隔冒煙是合閘線圈燒壞產(chǎn)生的煙霧。檢查1-7342-FM7014斷路器合閘控制回路接線正常緊固，測量合閘回路3C繼電器接點閉合電阻，正常。檢查斷路器本體接線和跳合閘機構(gòu)無問題，手動跳合閘3次，開關(guān)跳合閘均正常。給跳合閘部分轉(zhuǎn)動機構(gòu)加少許機油。開關(guān)手動跳合閘時檢查發(fā)現(xiàn)LS儲能限位開關(guān)和合閘回路的52b（3-4）常閉點接觸不良，接觸阻值不穩(wěn)定。更換同型號的合閘線圈和LS儲能限位開關(guān)，用此斷路器的備用常閉輔助觸點19-20替換原52b（3-4）常閉觸點，19-20常閉輔助觸點接觸良好。處理完成后送電試驗一切正常。

（2）原因分析。合閘線圈（SRD）回路的52b（3-4）常閉點接觸不良，產(chǎn)生壓降，致使合閘線圈上電壓無法達到動作電壓，斷路器無法合閘，合閘線圈一直通有比較大的電流但達不到合閘需要的電流，因合閘線圈是短時工作制，致使合閘線圈長時間通電發(fā)熱燒壞。

（3）應(yīng)對措施。在維修規(guī)程中明確斷路器輔助開關(guān)和LS儲能限位開關(guān)的檢修要求。

故障22008年11月30日中班，運行人員在執(zhí)行定子冷卻水泵定期切換試驗時，將處于備用位置的1#定子冷卻水泵的操作手柄置于ON位置時，該泵沒能啟動，就地檢查發(fā)現(xiàn)1#定子冷卻水泵電機的電氣開關(guān)5434-BUG-B4沒有合閘，且該間隔內(nèi)散發(fā)出焦糊味。2 min后主控出現(xiàn)220 V接地報警，運行人員取下BUG-B4的合閘熔絲后220 V接地報警消除，同時該間隔內(nèi)焦糊味逐漸消失。

（1）檢查處理過程。檢查缺陷的1#定冷泵開關(guān)的合閘回路，發(fā)現(xiàn)合閘線圈（SR）已燒壞，合閘回路分壓電阻（50Ω）已燒壞。檢查發(fā)現(xiàn)儲能馬達的限位點（LS）接觸不良，帶電情況下測得接觸電阻大約為50Ω（折算）。用合適的備件對以上3項損壞的元件進行了更換，經(jīng)過相關(guān)的試驗驗證，此開關(guān)已經(jīng)投入正常運行。針對1#定冷泵兩次切換失敗的經(jīng)驗反饋，對2#機組2#定冷泵的對應(yīng)設(shè)備進行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)LS儲能限位開關(guān)的接點也存在接觸不良的問題，并對限位開關(guān)LS的接點進行了處理并確認合格。

（2）原因分析。由于1#定子冷卻水泵的進線DSⅡ-616斷路器5434-BUG-B4的限位開關(guān)LS串入開關(guān)合閘回路的接點接觸不良，分去了過多電壓，使得合閘線圈SR兩端不能得到足夠的電壓，這樣合閘線圈SR上將不能產(chǎn)生足夠的電動力去驅(qū)動合閘機構(gòu)動作。這樣，在合閘電源一直保持的情況下，致使本來設(shè)計為短時間帶電的合閘回路，因不能及時合閘而長時間帶電，及至最終損壞。

（3）潛在危害。在2#定冷泵運行正常的情況下，此缺陷的存在將導(dǎo)致定冷泵失去冗余；如果2#定冷泵存在缺陷，因發(fā)電機得不到合適的冷卻，將迫使機組停機事件的發(fā)生。

（4）應(yīng)對措施。在每次維修中應(yīng)足夠重視LS儲能限位開關(guān)的檢修，規(guī)程中也特別加以強調(diào)。

從上述兩個故障看，故障本身是很小的元件引發(fā)的，但是后果卻可能很嚴重的影響機組的正常運行，因此，對斷路器的每個細微環(huán)節(jié)都應(yīng)該加以仔細的檢查檢修。

4 DSⅡ-616 斷路器的檢修

對斷路器的總體要求是：斷路器手動和電動儲能、分合閘正常。斷路器內(nèi)各保護校驗符合定值要求。斷路器輔助開關(guān)接點、防跳繼電器（Y）接點、儲能限位開關(guān)（LS）的接點閉合電阻≤1 Ω。斷路器主回路閉合直流電阻≤100 μΩ。斷路器控制回路及各元件對地絕緣≥1 MΩ/500 V。斷路器斷口絕緣≥100 MΩ/1000 V，主回路閉合時各相對地絕緣≥1 MΩ/1000 V。斷路器合閘時間≤75 ms。斷路器分閘時間≤60 ms。

（1）DSⅡ-616斷路器的外觀檢查。斷路器CT和額定插頭額定電流應(yīng)與保護定值單上一致。框架應(yīng)完好和緊固。一次連接頭連接完好、無變形松弛和物理損傷，一次連接頭層片結(jié)構(gòu)排列均勻完好，松緊適度，層片間隙之間應(yīng)無污物。清理斷路器外表面的灰塵及污物，清理引出線間的污物。

（2）DSⅡ-616斷路器的觸頭和滅弧罩檢查。斷路器的主、弧觸頭表面應(yīng)清潔光滑、接觸良好。各觸頭的固定應(yīng)牢固，動靜觸頭的連接應(yīng)良好以及彈簧的彈性應(yīng)正常。滅弧罩應(yīng)無破損，無燒灼和松動現(xiàn)象。清除每相滅弧室柵格內(nèi)的灰塵及污物顆粒，確認滅弧室柵格無變形且分布排列均勻。

（3）DSⅡ-616斷路器的操作機構(gòu)和儲能電機檢查。檢查操作機構(gòu)中各部件應(yīng)無機械變形。操作結(jié)構(gòu)各部位螺絲緊固無松動。儲能彈簧外觀良好無變形。儲能電機碳刷和整流子應(yīng)無異常。用潤滑劑對操作執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動點潤滑，確保操作機構(gòu)動作靈活。

（4）DSⅡ-616斷路器的自帶控制回路檢查與電氣試驗。將斷路器的防跳繼電器（Y）拆下，測量繼電器線圈的電阻和絕緣，測量繼電器接點閉合電阻應(yīng)≤1 Ω，線圈應(yīng)無老化開裂。將斷路器底部的儲能彈簧限位開關(guān)（LS）解體檢查，用萬用表測量接點接觸電阻應(yīng)≤1 Ω，接點開路電阻應(yīng)為∞。

用萬用表測量斷路器輔助開關(guān)SW1、SW2各對接點的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通電阻應(yīng)≤1 Ω，各對接點開路電阻應(yīng)為∞。檢查斷路器輔助開關(guān)SW1、SW2上各接線應(yīng)固定牢固。清潔斷路器二次插頭表面。

用萬用表從斷路器二次插頭處檢查斷路器輔助開關(guān)、OTS接點的接觸電阻，要求接觸電阻≤1 Ω。檢查斷路器本體上各個接線牢固，連接可靠。測量斷路器本身操作回路的絕緣電阻，應(yīng)≥1 MΩ/500 V。

測量斷路器在合閘狀態(tài)的對地和相間絕緣電阻應(yīng)≥1 MΩ/ 1000 V。斷路器在分閘狀態(tài)時，三相動、靜觸頭之間絕緣應(yīng)≥100MΩ/1000V。

使用100 A以上斷路器電阻測試儀，測量小車斷路器主回路接觸直流電阻，接觸電阻應(yīng)≤100 μΩ。

測量斷路器的合閘線圈和分閘線圈的直流電阻和絕緣電阻。加DC 125 V，最大不要超過DC 140 V。檢查儲能電機及相關(guān)機構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)無噪音等異常情況。儲能電機運行過程中應(yīng)無環(huán)火出現(xiàn)。在斷路器分閘后，手動給斷路器儲能，加DC 125 V于斷路器的合閘回路，合閘完成反饋時間取開關(guān)主回路導(dǎo)通信號，斷路器應(yīng)能合閘，合閘試驗3次，間隔時間3 min。合閘時間應(yīng)≤75 ms。在斷路器分閘后，手動給斷路器儲能，加DC 100 V于斷路器的合閘回路，斷路器應(yīng)能可靠合閘。在斷路器合閘后，加DC 220 V于斷路器的分閘回路，分閘完成反饋時間取開關(guān)主回路導(dǎo)通信號，斷路器應(yīng)能分閘，分閘試驗三次，間隔時間3 min。分閘時間應(yīng)≤60 ms。

5 保護脫扣系統(tǒng)校驗

完整的試驗方法是需要在一次側(cè)引入大電流，并提供控制動力電源方法進行試驗。假設(shè)In=1200 A，INST=10，則校驗10倍速斷需要引入12 000 A電流，這在非斷路器生產(chǎn)單位是非常困難的。為此，研究現(xiàn)場接線，決定使用在二次側(cè)引入電流的方法來對保護脫扣系統(tǒng)進行校核。將CTa，CTb，CTc，CTN從A，B，C，N，G點拆開，從輔助CT一次側(cè)引入電流，并從就地取得AC 120 V電源接于輔助電源模塊上以提供控制動力。然后根據(jù)不同的試驗要求進行RMS610的校驗工作。

DIGITRIP RMS 610試驗程序：①將斷路器移出間隔外。②將斷路器的搖到試驗位置。③將DIGITRIP RMS610試驗圖上所示的A，B，C，N點拆開。④連接試驗電流源。⑤將AC 120 V電源接于輔助電源模塊上以提供控制電源。⑥根據(jù)不同試驗要求連接不同的返回接點。⑦投入控制電源。⑧引入電流完成RMS610的校驗。

由于In是主CT的一次側(cè)額定值，選用的各種額定的主CT的二次側(cè)額定值都為5 A，輔助CT為5 A/1 A，因此選擇從輔助CT一次側(cè)引入電流就相當于把In變換為5 A，這樣即使整定為INST=10，也僅需引入INST×In=5×10=50 A，這樣對校驗儀器的電流容量就大大降低了，實現(xiàn)起來就容易了。

長延時校驗要求驗證6Ir電流的動作時間為設(shè)定時間的67%～100%，引入電流為6Ir=6×LD×In=6×LD×5=30×LD。

短延時校驗要求驗證SD×Ir電流的動作時間不大于設(shè)定時間，引入電流為SD×Ir=SD×LD×In=SD×LD×5。

速斷校驗要求驗證負荷電流超過INST×In時瞬間脫扣，引入電流為INST×In=INST×5。接地保護校驗要求驗證接地電流超過GF×In時在整定的時間內(nèi)動作，校驗時引入電流為GF×In=5×In。

每種保護校驗時候，應(yīng)該讓斷路器先合閘，至少在保護動作時跳閘一次，以檢驗保護脫扣系統(tǒng)跳開斷路器的能力。

當RMS610模塊為LS型時，做長延時保護校驗應(yīng)先將短延時保護整定值整定為最大，防止短延時先動作。長延時保護校驗完畢后將短延時保護整定恢復(fù)到原來的整定值。

6 結(jié)語

DSⅡ-616斷路器在中核運行三廠作為主要的低壓配電開關(guān)，關(guān)系著三期很多系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，管理和維護好這些斷路器本身就有很大經(jīng)濟價值。DSⅡ-616斷路器的檢修與校驗方法克服了沒有大電流發(fā)生設(shè)備的難題，實踐證明有效，其在中核運行三廠的運行更加可靠。目前，框架式低壓斷路器朝著容量更大，結(jié)構(gòu)尺寸更小，更加可靠，以及數(shù)字化智能化的方向發(fā)展。但是無論斷路器技術(shù)怎么發(fā)展，斷路器的基本功能和主要功能是類似的，DSⅡ-616斷路器的檢修與校驗方法對其他類似或更先進的框架式斷路器的檢修與校驗提供了可以借鑒的方法與經(jīng)驗。

〔編輯凌瑞〕

TM561

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.13