鄭斌斌

（嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

淺析亭子口斷路器低電壓動(dòng)作缺陷

鄭斌斌

（嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

斷路器低電壓動(dòng)作測(cè)試是斷路器預(yù)防性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，用來(lái)考察斷路器線圈的可靠性與靈敏性，及斷路器操作機(jī)構(gòu)在非額定動(dòng)作電壓下的動(dòng)作是否異常。針對(duì)亭子口電廠廠用電10 kV斷路器低電壓分閘測(cè)試中動(dòng)作電壓低的情況,進(jìn)行原因分析,找出低電壓動(dòng)作缺陷的處理方法。

廠用電；斷路器；分閘；動(dòng)作電壓；直流電阻

亭子口水電站自2013年8月9日首臺(tái)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，到2014年5月1日，4號(hào)機(jī)組順利通過(guò)72 h試運(yùn)行，整整提前4個(gè)月投產(chǎn)發(fā)電。經(jīng)過(guò)亭子口人齊心協(xié)力3年多的建設(shè)，亭子口水利樞紐4臺(tái)機(jī)組順利投產(chǎn)發(fā)電，完成了除升船機(jī)外的全部工程建設(shè)任務(wù)，圓滿完成110萬(wàn)kW裝機(jī)發(fā)電能力。亭子口水電站設(shè)計(jì)4臺(tái)單機(jī)27.5萬(wàn)kW的混流式水輪機(jī)、半傘式結(jié)構(gòu)型式發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口設(shè)計(jì)有斷路器，發(fā)電機(jī)、主變壓器及廠用變壓器之間采用離相封閉母線相連接。經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行和檢修維護(hù)，機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性正在穩(wěn)步提升，缺陷率已經(jīng)降到投產(chǎn)以來(lái)的最低點(diǎn)。

廠用電10 kV在發(fā)電廠中的地位不言而喻。發(fā)電廠的主設(shè)備和輔助設(shè)備在電力生產(chǎn)過(guò)程中，有大量電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備保證其正常運(yùn)行。廠用電10 kV的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)廠用電的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和降低水電站廠用電耗電量有著實(shí)際的指導(dǎo)意義。

而10 kV斷路器又是廠用電10 kV電氣設(shè)備中最主要的設(shè)備，廠用電10 kV斷路器低電壓動(dòng)作的可靠性和穩(wěn)定性，不僅可以避免由于高阻接地、強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾及二次直流系統(tǒng)絕緣降低等情況下，在斷路器分合閘線圈正負(fù)極引入暫態(tài)直流電壓，可能引起的斷路器誤動(dòng)作；還可以保證二次直流系統(tǒng)容量不足的情況下斷路器能可靠動(dòng)作。因此，斷路器的動(dòng)作電壓作為檢驗(yàn)斷路器機(jī)械特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)保證廠用電10 kV的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行具有十分重要的意義[1]。

1　斷路器非額定電壓動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)

在廠用電10 kV斷路器特性試驗(yàn)中，低電壓分合閘測(cè)試是其中的一項(xiàng)重要指標(biāo),目的是考察斷路器線圈動(dòng)作的靈敏性和可靠性,在設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)可以及時(shí)作出反應(yīng)，保證設(shè)備的安全。中國(guó)大唐集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CD107 001-2005《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中關(guān)于斷路器非額定電壓下動(dòng)作的有關(guān)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)為：分閘線圈最低動(dòng)作電壓應(yīng)不低于額定電壓的30%，不高于65%；合閘線圈最低動(dòng)作電壓不低于額定電壓的80%[2]。

2　斷路器分、合閘低動(dòng)作電壓不合格的后果

斷路器分、合閘低動(dòng)作電壓動(dòng)作不合格會(huì)造成廠用電10 kV不能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。在直流系統(tǒng)中，如果有正極接地沒(méi)有消除時(shí)，同時(shí)負(fù)極也發(fā)生了接地，且負(fù)極接地點(diǎn)在斷路器分、合閘線圈之前，此時(shí)會(huì)引起斷路器誤動(dòng)作。如果負(fù)極接地在斷路器分、合閘線圈之后，則會(huì)引起斷路器拒動(dòng)。由于在斷路器動(dòng)作時(shí)，加在線圈上的直流電壓較低，220 V直流控制系統(tǒng)發(fā)生單極接地時(shí)電壓約為66 V左右。所以在日常生產(chǎn)過(guò)程中，為避免可能引起誤動(dòng)作的直流電壓加在分閘線圈上，強(qiáng)制性規(guī)定斷路器分閘線圈最低動(dòng)作電壓應(yīng)不低于額定電壓的30%。如此規(guī)定的目的是為了防止斷路器在運(yùn)行中發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)。規(guī)定非額定電壓動(dòng)作峰值是為了防止操作電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，斷路器依然可以可靠動(dòng)作；規(guī)定非額定電壓動(dòng)作谷值的是因?yàn)榻^大部分?jǐn)嗦菲鞯姆?、合閘線圈一般都和操作位置信號(hào)指示燈串接在一個(gè)回路，防止燈泡電流流過(guò)線圈造成誤動(dòng)作或拒動(dòng)作。還可以通過(guò)非額定電壓動(dòng)作試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電磁鐵芯卡澀、線圈極性接線錯(cuò)誤、線圈電阻異常等故障[3]。

3　亭子口廠用電10 kV斷路器低電壓動(dòng)作測(cè)試

在亭子口廠用電10 kV斷路器最近一次檢修中，對(duì)斷路器進(jìn)行低電壓動(dòng)作測(cè)試，測(cè)試斷路器的額定動(dòng)作電壓為220V，斷路器的80%額定電壓合閘正常。在分閘線圈正負(fù)極加30%額定電壓，測(cè)試斷路器是否動(dòng)作,接線圖如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，10 kV斷路器802、821、823在小于30%額定電壓66 V時(shí)線圈就已經(jīng)動(dòng)作。試驗(yàn)人員立即將此情況向電氣點(diǎn)檢長(zhǎng)以及部門領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)高度重視，現(xiàn)場(chǎng)組織一次人員討論故障原因，積極尋求解決方案。

圖1　低電壓分合閘接線圖

4　斷路器動(dòng)作電壓異常分析

分、合閘線圈是斷路器機(jī)構(gòu)中的重要元件之一，從能量轉(zhuǎn)換來(lái)看，主要是把電源的電能轉(zhuǎn)化為磁能，磁能帶動(dòng)鐵芯動(dòng)作，撞擊分、合閘機(jī)構(gòu)連桿，由此來(lái)完成斷路器分合閘操作的過(guò)程[4]。

由于撞擊機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)的沖量是不變的，鐵芯質(zhì)量是不變的，斷路器在運(yùn)行時(shí)，分、合閘線圈的匝數(shù)也是不會(huì)發(fā)生變化的，故斷路器運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作電壓主要影響因素為線圈電阻和鐵芯行程大小。但亭子口電廠廠用電10 kV斷路器的鐵芯行程大小是固定的，所以影響斷路器正常運(yùn)行時(shí)的因素就只有線圈電阻的變化了。

5　故障原因及處理措施

經(jīng)過(guò)幾次測(cè)試下來(lái)，分析產(chǎn)生廠用電10 kV分、合閘線圈低電壓動(dòng)作故障的原因：分、合閘線圈的直流電阻與安裝時(shí)的初始值有較大差異，要明顯小于初始值，使得斷路器低電壓分、合閘動(dòng)作時(shí)電壓達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)場(chǎng)檢查分、合閘線圈并無(wú)燒損現(xiàn)象，電磁鐵的鐵芯的行程為固定式。經(jīng)測(cè)量，線圈直流電阻均在180Ω左右，而分、合閘控制回路中沒(méi)有串聯(lián)任何電阻及其他元器件?！锻ぷ涌趶S用電10 kV電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定廠用電10 kV斷路器分、合閘線圈電阻值正常在205Ω左右。因此，判斷造成斷路器動(dòng)作電壓不合格問(wèn)題的原因?yàn)榫€圈在運(yùn)行了一段時(shí)間之后直阻明顯降低所致。

通過(guò)技術(shù)部門協(xié)商最終決定，對(duì)廠用電10 kV斷路器802、821、823的分、合閘線圈進(jìn)行更換，更換了新分、合閘線圈后，再次進(jìn)行低電壓動(dòng)作測(cè)試及直阻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果全部符合大唐集團(tuán)《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。

6　結(jié)論及建議

亭子口電廠廠用電10 kV斷路器自首次檢修以來(lái)，分、合閘線圈動(dòng)作電壓偏低的情況在緩慢增加，依此可以判斷斷路器生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)未嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)協(xié)議相關(guān)條款，故在以后的預(yù)防性試驗(yàn)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注廠用電10 kV斷路器非額定電壓試驗(yàn)測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理此類問(wèn)題。目前，亭子口電廠廠用電10 kV斷路器分、合閘線圈缺陷處理工作已經(jīng)全部完成，主要對(duì)其更換分、合閘線圈，斷路器低電壓動(dòng)作試驗(yàn)已符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在今后的檢修工作中如發(fā)現(xiàn)高壓斷路器動(dòng)作電壓不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，首先應(yīng)測(cè)量分、合閘線圈直流電阻，如阻值明顯發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)對(duì)線圈進(jìn)行更換。

亭子口電廠投產(chǎn)發(fā)電僅3年左右，廠用電10 kV配電柜內(nèi)的一些元器件就開(kāi)始老化，而且故障率逐年遞增，已經(jīng)給電廠生產(chǎn)設(shè)備的安全生產(chǎn)埋下了隱患。因此在今后的日常工作中，應(yīng)加大對(duì)電氣設(shè)備的維護(hù)、巡檢力度，通過(guò)定期的巡回檢查和預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，隨時(shí)掌握設(shè)備異常動(dòng)態(tài)，并采取措施進(jìn)行處理，才能確保電廠的安全連續(xù)運(yùn)行，為亭子口公司和社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

[1]劉徽.6 kV斷路器低電壓分合閘測(cè)試數(shù)據(jù)不合格原因探析［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2012（17）.

[2]GB50150-91電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]肖九輝.10 kV斷路器分、合閘最低動(dòng)作電壓偏低分析與處理［J］.科技風(fēng)，2015（22）：45.

[4]曹陽(yáng)，高琳，周鵬.斷路器低電壓分合閘測(cè)試方法探討［J］.山東電力技術(shù)，2010（6）：1-4.

TM561

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1672-5387（2016）11-0030-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.010

2016-09-09

鄭斌斌（1984-），男，助理工程師，從事水電站電氣一次技術(shù)工作。