曹大勇 曹括

The 6kVF+C Switch Fault and Its Analysis

CAO Da-yong1， CAO Kuo2

（1. Langfang Thermal Power Plant， CHN Energy North China Power Co. Ltd.， Langfang 065000， China;

2.Guodian Luanhe Power Plant， Chengde 067000， China）

【摘? 要】 F+C開關(guān)相對于傳統(tǒng)的真空斷路器相比，占用的空間比較小，結(jié)構(gòu)相對簡單，使用方便，成本低廉，維護(hù)便捷，在發(fā)電廠中有著十分廣泛的應(yīng)用價值。但是從F+C實際應(yīng)用的過程中來看，隨著開關(guān)分合次數(shù)的增加，容易出現(xiàn)一定的故障，影響開關(guān)的正常使用和設(shè)備的正常工作。因此，論文主要針對6kVF+C開關(guān)的故障進(jìn)行探究，指出故障的主要原因以及防治對策，希望能為發(fā)電廠的正常工作提供一定的參考。

【Abstract】 Compared with traditional vacuum circuit breakers， F+C switch occupies less space， has a relatively simple structure， is easy to use， low cost， convenient to maintain， and has a very wide range of application value in power plants. However， from the practical application of F+C， it can be seen that with the increase of switching times， certain faults are prone to occur， which will affect the normal use of the switch and the normal work of the equipment. Therefore， this paper mainly studies the fault of 6kVF+C switch， points out the main causes of the fault and prevention measures， and hopes to provide some reference for the normal work of the power plant.

【關(guān)鍵詞】 6kVF+C;開關(guān)故障;原因分析

【Keywords】 6kVF+C; switch fault; cause analysis

【中圖分類號】TH183.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0178-02

1 引言

用電系統(tǒng)配置的工作效率和工作質(zhì)量直接關(guān)系著發(fā)電廠整體的生產(chǎn)水平，對于電廠的安全穩(wěn)定經(jīng)營以及穩(wěn)定供電有著至關(guān)重要的影響。因此，必須要加強對用電系統(tǒng)配置的研究，不斷優(yōu)化用電系統(tǒng)配置原件以及用電系統(tǒng)配置方案，使之能夠更加穩(wěn)定和安全的工作。6kVF+C開關(guān)是當(dāng)前電廠應(yīng)用最為廣泛的開關(guān)設(shè)備，對于維護(hù)電廠設(shè)備的正常運行以及電廠系統(tǒng)的穩(wěn)定工作有十分關(guān)鍵的作用。

2 6kVF+C開關(guān)故障發(fā)生的主要原因

某發(fā)電廠6kVF+C開關(guān)在啟動的過程中，發(fā)現(xiàn)開關(guān)間隔繼電保護(hù)裝置有一定的跳閘信號，雖然開關(guān)并沒有處于開啟的狀態(tài)，但是電動機(jī)仍然保持運行。維護(hù)人員對繼電保護(hù)裝置的跳閘記錄進(jìn)行分析，收集跳閘時電壓的波形、電流的情況以及波動的幅度，發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)應(yīng)用兩相式的電流保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并沒有記錄全部三相電流的變化情況，B相電流沒有有效接入到保護(hù)裝置當(dāng)中。通過分析電流波形變化情況可以得到，在發(fā)生保護(hù)動作之前，A相的電流一直為零，C相電流大小為300安左右，在保護(hù)動作開始之后，C相電流消失100毫秒后A相電流和C相電流又重新出現(xiàn)。其中A相電流的大小約為350安，C相電流電流大小約為400安[1]。

采取V型接線方法安裝發(fā)電廠母線電壓互感器，線電壓是低壓通道實際接入的電壓。維護(hù)人員通過分析電壓波形變化圖可以發(fā)現(xiàn)，三個電壓值在電流變化的過程中始終維持在二次值的幅度，沒有發(fā)生明顯的改變，在皮帶機(jī)結(jié)束啟動之后系統(tǒng)將動作轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)過程，A相電流為零，C相電流為300安，接地零序電流為零。這時C相電流超過保護(hù)動作的限制，啟動堵轉(zhuǎn)保護(hù)，在保護(hù)動作延遲一秒時間之后，堵轉(zhuǎn)保護(hù)出口發(fā)生跳閘動作，開關(guān)主觸頭斷開。A相電流，B相電流以及C相電流數(shù)值均為零，經(jīng)過三秒左右A相電流和C相電流恢復(fù)啟動結(jié)束后的正常運行電流[2]。

通過對開關(guān)故障的整體原因進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，電動機(jī)在起動過程中缺相問題的產(chǎn)生是導(dǎo)致保護(hù)動作的最主要原因，使得啟動電流過高，會發(fā)生一段時間的動作跳轉(zhuǎn)，6kVF+C開關(guān)再經(jīng)過一次分合動作之后，經(jīng)過第二次合閘成功，使得電動機(jī)可以正常運轉(zhuǎn)，這主要是由于開關(guān)接觸不良造成的。通過對系統(tǒng)主觸頭以及皮帶機(jī)的開關(guān)動作特性和接觸電阻進(jìn)行測試可以發(fā)現(xiàn)，開關(guān)主觸頭的超程相對偏小，但是其他的參數(shù)都維持在正常的水平。工作人員對設(shè)備和開關(guān)的實際操作情況進(jìn)行直觀的模擬，對系統(tǒng)中的開關(guān)控制邏輯進(jìn)行全面檢查可以發(fā)現(xiàn)，開關(guān)在啟動指令發(fā)出之后處于分位狀態(tài)，在系統(tǒng)中輸出合閘的指令會使得開關(guān)關(guān)上。在開關(guān)關(guān)上之后，開關(guān)分位的信號截止了合閘指令，在開關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)異常之后會改變系統(tǒng)原有的運行狀態(tài)，電流值較高，維持啟動電流水平需要進(jìn)行二次合閘開關(guān)。故障問題的出現(xiàn)會給設(shè)備的正常運行帶來嚴(yán)重的影響，給發(fā)電廠帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失和工作損失。因此，必須要加強對開關(guān)故障的分析，采取針對性的措施，避免此類故障的再次發(fā)生[3]。

3 6kVF+C開關(guān)故障的解決對策

要想解決6kVF+C開關(guān)的故障問題，必須要加強對電廠設(shè)施設(shè)備的精益化管理，從設(shè)備的運營、維修以及圖紙資料入手，進(jìn)行全方位的管理與控制，逐一統(tǒng)計設(shè)施設(shè)備運行過程中可能存在的缺陷問題，并采取有效措施進(jìn)行處理。同時，還需要全面實施雙重預(yù)防機(jī)制，開展系統(tǒng)的安全隱患排查工作，認(rèn)真分析事故發(fā)生的主要原因以及容易發(fā)生風(fēng)險的重點部位，采取分級管控體系和安全生產(chǎn)長效管理機(jī)制。另外，還需要加強員工的技能培訓(xùn)活動以及日常的運營維護(hù)工作，提高維護(hù)人員的專業(yè)技能，借鑒新的理念和技術(shù)對電廠舊設(shè)備進(jìn)行改造與升級，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行的安全隱患。

3.1 電動機(jī)的啟動時間問題

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，部分繼電保護(hù)裝置可以實現(xiàn)啟動時間根據(jù)情況自我調(diào)整，但是大多數(shù)的繼電保護(hù)裝置還是不能實現(xiàn)，需要人工的方式來對啟動時間進(jìn)行設(shè)置。在進(jìn)行繼電保護(hù)的設(shè)計過程中，為了加強對于過電流情況的反應(yīng)速度，一般采用的是提前退出的方式，或者對保護(hù)動作發(fā)生的條件進(jìn)行提升，使得電動機(jī)在啟動的過程中，很容易喪失一定的敏感度以及穩(wěn)定性，特別是在啟動時間的設(shè)置方面，若是存在不合理，將對電動機(jī)造成大的損傷。在實際運行的過程中，雖然電動機(jī)的啟動時間看似不是很大，但是這些細(xì)微的差別也可能帶來一些問題的發(fā)生，所以需要根據(jù)實際測定值為準(zhǔn)。在進(jìn)行電動機(jī)啟動時間測定方面，一般采用的有兩個方式。第一種方式是在繼電器保護(hù)裝置內(nèi)，對每個電流出口專門配置保護(hù)裝置，保護(hù)裝置啟動的條件是達(dá)到限定的電流，通過對保護(hù)裝置來回作用的時間差進(jìn)行測量，這個值就是啟動時間的依據(jù);第二種方式是借用示波表、數(shù)據(jù)記錄儀直接對波形進(jìn)行記錄，對啟動時間進(jìn)行計算。在測量的過程中，需要通過反復(fù)測量的方式獲取更多的數(shù)據(jù)，然后去測取啟動時間最長的數(shù)值，同時，由于運行過程可能還會存在時間誤差，所以需要預(yù)留一定的時間，保障更加穩(wěn)定運行。

3.2 加強開關(guān)主觸頭超程變化的監(jiān)測與管理

開關(guān)的主觸頭在開關(guān)閉合、分離的過程中，主觸頭的動作幅度小，與接觸頭會產(chǎn)生反復(fù)的摩擦碰撞，可能導(dǎo)致主觸頭出現(xiàn)變形，在合閘后因為主觸頭的接觸不良而導(dǎo)致缺相運行，電動機(jī)的電流長時間處于超高的狀態(tài)，產(chǎn)生強烈的發(fā)熱，對電動機(jī)造成損傷。所以，在進(jìn)行維修的過程中，需要對主觸頭進(jìn)行測量、調(diào)整，避免運行中出現(xiàn)各種問題。

3.3 短路產(chǎn)生電弧的危害

在開關(guān)的內(nèi)部間隔中，容易發(fā)生一些故障，并引起電弧光的出現(xiàn)，進(jìn)而使得開關(guān)內(nèi)部的物理狀態(tài)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致壓力過大、溫度過高，如果不及時清理，會產(chǎn)生許多問題;在電弧光的中心，其溫度異常的高，可以達(dá)到兩萬攝氏度，這將導(dǎo)致開關(guān)內(nèi)部的金屬器件產(chǎn)生損毀并氣化;電纜受熱融化并損毀，甚至引起起火;溫度過高而導(dǎo)致開關(guān)內(nèi)部壓力過大，開關(guān)產(chǎn)生爆炸問題;開關(guān)受影響產(chǎn)生比較頻繁劇烈的震動，使得元器件脫離;開關(guān)上級的變壓器需要遭受短路故障威脅，故障狀態(tài)下的電流異常帶來變壓器的變形。這一故障中，電弧光的快速劇烈爆炸危害巨大，將對傳播過程中的物質(zhì)造成毀滅性的打擊，還有可能使得直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的損失。

3.4 級聯(lián)方案

母線的快速保護(hù)功能，可以直接通過總進(jìn)線中的開關(guān)保護(hù)、分線中的開關(guān)保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)實現(xiàn)對母線的保護(hù)，而不需要建立在配置專用母線保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上。在“級聯(lián)輸入閉鎖”這一模式下，總線開關(guān)的保護(hù)器件可以實現(xiàn)閉鎖，過程中需要快速地對過流連接點進(jìn)行迅速切斷。當(dāng)線路被發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的時候，該保護(hù)裝置將產(chǎn)生跳閘，而且時間具備不固定性，同時，發(fā)送故障相關(guān)信號到6kV進(jìn)線開關(guān)的保護(hù)裝置內(nèi)，開關(guān)出關(guān)迅速切斷以保護(hù)線路。若是6kV母線出現(xiàn)故障，級聯(lián)信號無法發(fā)出，則6kV進(jìn)線開關(guān)會迅速切斷，保障線路安全。

4 結(jié)語

綜上所述，F(xiàn)+C開關(guān)作為當(dāng)前大型電廠應(yīng)用的最主要元件，對于電廠生產(chǎn)工作有著至關(guān)重要的作用。因此，需要加強對開關(guān)故障的分析，明確開關(guān)運行過程中可能存在的問題，并采取針對性的措施進(jìn)行解決，促進(jìn)電廠的正常生產(chǎn)和穩(wěn)定運營。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王勁松，孫洵.6kVF+C開關(guān)異常分合引發(fā)的思考[C]//全國火電600MW級機(jī)組能效對標(biāo)及競賽第十七屆年會論文集.2013.

【2】吳學(xué)超，尚洪，龐軍.SKY-12/6kVF-C型小車開關(guān)柜的技術(shù)改進(jìn)[J].河北電力技術(shù)，2005，24（1）：1-2.

【3】和強.6KV零序保護(hù)動作及分析[C]//全國火電大機(jī)組.2008.