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        一起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器磁場開關(guān)合閘故障原因分析

        2019-07-04 01:47:28蔣建旭張?jiān)票?/span>鄭祥云
        山東電力技術(shù) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)合閘

        蔣建旭,張?jiān)票螅嵪樵?/p>

        (華電濰坊發(fā)電有限公司,山東 濰坊 261204)

        0 引言

        勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓及機(jī)組間無功功率分配的重要控制裝置,對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。磁場開關(guān)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的重要元件,用于接通和斷開磁場回路,其性能好壞直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。以一起磁場開關(guān)合閘故障為例,分析故障原因并提出了有效防范措施。

        1 故障描述

        某電廠機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自2007年投運(yùn)至今共計(jì)12年,設(shè)備老化情況嚴(yán)重,設(shè)備故障頻發(fā),對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。

        調(diào)試過程中,調(diào)試人員通過勵(lì)磁系統(tǒng)就地操作面板ECT對(duì)磁場開關(guān)進(jìn)行一次合閘、分閘操作,開關(guān)合閘、分閘正常,然而調(diào)試人員再次通過操作面板對(duì)磁場開關(guān)進(jìn)行合閘時(shí),出現(xiàn)磁場開關(guān)無法合閘的故障現(xiàn)象。

        2 原因分析

        2.1 合閘線圈燒損

        磁場開關(guān)包含2個(gè)線圈,其中,第一線圈用于合閘和分閘,第二線圈用于分閘。磁場開關(guān)內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示[2]。

        初步懷疑為磁場開關(guān)合閘線圈燒損導(dǎo)致磁場開關(guān)合閘故障,故對(duì)磁場開關(guān)線圈直流電阻進(jìn)行測量,測量結(jié)果如表1所示。

        經(jīng)測量,磁場開關(guān)合閘線圈直流電阻正常,排除磁場開關(guān)合閘線圈損壞導(dǎo)致滅磁開關(guān)合閘故障。

        2.2 磁場開關(guān)合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀或破損

        對(duì)磁場開關(guān)進(jìn)行拆解,如圖2所示,發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無破損,排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)破損導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)合閘故障。

        圖1 磁場開關(guān)內(nèi)部構(gòu)造

        表1 磁場開關(guān)線圈直流電阻實(shí)測值 Ω

        人為拉動(dòng)磁場開關(guān)動(dòng)觸頭,發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸,執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程無卡澀,故排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀導(dǎo)致的合閘異常。

        圖2 磁場開關(guān)解體執(zhí)行機(jī)構(gòu)

        2.3 磁場開關(guān)控制回路異常

        排除磁場開關(guān)機(jī)構(gòu)問題后,從磁場開關(guān)分、合閘原理出發(fā),進(jìn)一步研究磁場開關(guān)合閘故障的原因。

        2.3.1 磁場開關(guān)合、分閘原理

        磁場開關(guān)合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖3所示。由圖1與圖3所示,磁場開關(guān)合閘原理為:磁場開關(guān)第一線圈(合圈)通正向直流電,閉合裝置1通電后將移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),如圖3所示,執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拔叉2(拔叉2與動(dòng)觸頭3為一體)按照紅色箭頭方向移動(dòng),最終使動(dòng)觸頭3與靜觸頭9接觸。由于故障設(shè)備采用的M型斷路器不需要電流維持接觸壓力,所以主觸頭(動(dòng)觸頭3與靜觸頭9)閉合之后,接觸壓力由閉合裝置1來維持。

        圖3 磁場開關(guān)合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)

        圖4 磁場開關(guān)分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)

        磁場開關(guān)分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖4所示。由圖1與圖4所示,磁場開關(guān)分閘原理為:磁場開關(guān)第一線圈(分圈)通反向直流電,拔叉2帶動(dòng)動(dòng)觸頭3縮回;磁場開關(guān)第2線圈(分圈)通電,過電流釋放裝置15帶動(dòng)連桿7向上移動(dòng),通過杠桿14將撥桿8上抬,撥桿8頂起拔叉2,使得原掛接在一起的拔叉2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)脫離開,拔叉2與動(dòng)觸頭3一起縮回,完成分閘。

        當(dāng)磁場開關(guān)通過第二線圈分閘時(shí),拔叉2與動(dòng)觸頭3縮回,但執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍在合閘位置,所以下次合閘前,需要通過給第一線圈通反向直流電(即第一線圈分圈受電)的方法將執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位。

        結(jié)合上述分析磁場開關(guān)分、合閘原理可知,磁場開關(guān)合閘方式為第一線圈(合圈)通正向電,使得線圈纏繞的永磁鐵(閉合裝置1)在電場作用下產(chǎn)生一恒定磁場,在永磁鐵磁場力的作用下(利用磁鐵N級(jí)和S級(jí)同性相斥、異性相吸的原則),推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拔叉2與動(dòng)觸頭3進(jìn)行合閘;磁場開關(guān)分閘方式為第一線圈(分圈)通反向電,抵消永磁鐵內(nèi)原磁場,使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)失去原維持壓力,拔叉2與動(dòng)觸頭3縮回。

        據(jù)此,懷疑磁場開關(guān)線圈內(nèi)部磁場紊亂導(dǎo)致分閘后執(zhí)行機(jī)構(gòu)未復(fù)位,進(jìn)而造成磁場開關(guān)合閘故障。

        2.3.2 磁場開關(guān)控制回路檢查

        磁場開關(guān)控制回路與合閘、分閘回路等效電路分別如圖5~7所示??刂苹芈分须娮柽x型如表2所示。

        圖5 磁場開關(guān)控制回路原理

        圖6 磁場開關(guān)合閘回路等效電路

        圖7 磁場開關(guān)跳閘回路等效電路

        表2 電阻選型表 Ω

        帶入表1、表2中電阻值,可得磁場開關(guān)第一線圈(合圈)理論動(dòng)作電壓為

        磁場開關(guān)第一線圈(跳圈)理論動(dòng)作電壓為

        現(xiàn)場將磁場開關(guān)前端航空觸頭拔下,閉合第一線圈(合閘)繼電器K10,測量R和S間電壓為231.6 V;閉合第一線圈(分閘)繼電器K12,測量S和R間電壓約為180V。故第一線圈(合閘)動(dòng)作電壓正常,但第一線圈(分閘)動(dòng)作電壓180V遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值35V,故懷疑串聯(lián)電阻R22與并聯(lián)電阻R21配置有誤。

        經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn),串聯(lián)電阻R22與并聯(lián)電阻R21位置接反,且兩電阻分接頭位置接反,即接入的有效部分分別為R1-321和R1-322,現(xiàn)場實(shí)測值如表3所示。

        表3 現(xiàn)場實(shí)測電阻值 Ω

        圖8 磁場開關(guān)跳閘回路實(shí)際接線等效電路

        因此最終確定,導(dǎo)致合閘故障的原因?yàn)榇艌鲩_關(guān)控制回路中并聯(lián)電阻R21、串聯(lián)電阻R22接線錯(cuò)誤,導(dǎo)致第一線圈(分圈)動(dòng)作電壓過高,進(jìn)而導(dǎo)致本應(yīng)抵消原永磁鐵磁場的反向磁場過大,致使第一線圈永磁鐵內(nèi)部磁場紊亂,最終磁場開關(guān)合閘故障。

        經(jīng)過對(duì)磁場開關(guān)控制回路電阻更改,開關(guān)合閘成功,故障排除。

        3 磁場開關(guān)合閘故障防范措施

        為確保磁場開關(guān)工作正常,保障勵(lì)磁系統(tǒng)安全正常工作,磁場開關(guān)合閘故障防范措施總結(jié)如下[3]:

        1)磁場開關(guān)運(yùn)行環(huán)境。磁場開關(guān)應(yīng)存放在干燥(40℃時(shí)最大相對(duì)濕度為50%)、清潔和封閉的位置,環(huán)境溫度為-25~+55℃。

        2)磁場開關(guān)分、合閘線圈電阻選擇。定期測量第一線圈(合圈、跳圈),第二線圈(跳圈)直流電阻值,應(yīng)與標(biāo)稱值相符。

        3)磁場開關(guān)分、合閘線圈的動(dòng)作電壓選擇。定期進(jìn)行分、合閘操作,檢查低電壓和最大動(dòng)作電壓下的動(dòng)作可靠性,輔助觸頭接觸是否良好;低電壓合閘操作在80%的額定操作電壓,分閘操作在65%的額定操作電壓,分、合閘操作均進(jìn)行5次,電壓低于30%時(shí)不應(yīng)動(dòng)作;最大操作電壓在110%額定操作電壓時(shí),分、合 5 次[4]。

        4)磁場開關(guān)動(dòng)、靜觸頭檢查。測量動(dòng)、靜觸頭閉合后接觸電阻是否滿足標(biāo)準(zhǔn);檢查動(dòng)、靜觸頭有否燒損,接觸面是否光滑且無珠狀物質(zhì);磁場開關(guān)處于閉合狀態(tài),測量觸頭磨損尺寸W,當(dāng)W=(7±1)mm時(shí),觸頭已磨損[1],磁場開關(guān)動(dòng)、靜觸頭間隙W如圖9所示[5]。

        圖9 磁場開關(guān)動(dòng)、靜觸頭間隙

        5)滅弧組件檢查。拆下滅弧組件,檢查電弧隔板,引弧條,火花消除器有否燒損、臟污。

        4 結(jié)語

        磁場開關(guān)作為勵(lì)磁系統(tǒng)的重要組成部分,其性能好壞決定了勵(lì)磁系統(tǒng)能否正常運(yùn)行,通過此次磁場開關(guān)合閘異常故障的分析研究,對(duì)磁場開關(guān)構(gòu)造以及分、合閘原理進(jìn)行了深入了解,結(jié)合磁場開關(guān)的日常維護(hù),確保了磁場開關(guān)動(dòng)作的可靠性,提升了勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性,為機(jī)組安全運(yùn)行提供技術(shù)支持。

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