黃 艷，龔翔峰

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽(yáng) 213333）

0 引言

沙河抽水蓄能電站（簡(jiǎn)稱(chēng)沙河電站）10 kV高壓柜采用ZS1型鎧裝式金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備，額定電壓12 kV，由固定柜體和真空斷路器手車(chē)組成。本文結(jié)合沙河電站工程實(shí)例介紹了10 kV高壓柜運(yùn)行中出現(xiàn)的缺陷，分析缺陷原因，介紹處理過(guò)程。

1 10 kV高壓柜配置

沙河電站共設(shè)有24面10 kV高壓柜：起AB換相作用的發(fā)電/抽水換相開(kāi)關(guān)柜、泵工況背靠背啟動(dòng)用的拖動(dòng)/啟動(dòng)開(kāi)關(guān)柜、隔離排柜、廠變高壓開(kāi)關(guān)柜、勵(lì)磁隔離排柜、機(jī)組出口電壓互感器柜和主變低壓側(cè)電壓互感器/避雷器柜等，其中14面開(kāi)關(guān)柜均采用手車(chē)型真空斷路器（簡(jiǎn)稱(chēng)手車(chē)開(kāi)關(guān)）。

2 手車(chē)開(kāi)關(guān)

手車(chē)框架采用冷軋鋼板經(jīng)折彎及焊接而成；開(kāi)關(guān)采用澆注式極柱，真空滅弧室安裝在三相立式絕緣套筒內(nèi)，可有效防止真空滅弧室受外力作用而導(dǎo)致?lián)p壞，同時(shí)避免因粉塵和污穢的積累而造成沿面閃絡(luò)，改善滅弧室周?chē)碾妶?chǎng)分布；配套操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定的平面蝸卷式彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)；動(dòng)觸頭采用梅花式觸指系統(tǒng)，具有接觸電阻小，承受熱穩(wěn)定電流和動(dòng)穩(wěn)定電流大等優(yōu)良的電氣性能。

3 10 kV高壓柜故障分析及處理過(guò)程

3.1 手車(chē)開(kāi)關(guān)合不上

抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電工況和抽水工況啟動(dòng)時(shí)，需在發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合上前，先合上發(fā)電或抽水換相開(kāi)關(guān)，一旦發(fā)生手車(chē)開(kāi)關(guān)合不上，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)流程中止。

現(xiàn)象1：1號(hào)機(jī)抽水換相開(kāi)關(guān)合不上[1]。手車(chē)搖至檢修位置，打開(kāi)面板，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)未分到位，將計(jì)數(shù)器與合閘線圈軸的連接部分壓塊拉開(kāi)后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)整至分位置。但其根本原因?yàn)殚_(kāi)關(guān)長(zhǎng)期頻繁動(dòng)作，強(qiáng)烈震動(dòng)導(dǎo)致小半軸的軸銷(xiāo)突出，阻止了機(jī)構(gòu)動(dòng)作路徑，見(jiàn)圖1；經(jīng)返廠機(jī)構(gòu)拆除、更換零配件后缺陷得以消除。

圖1 VD4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)小半軸軸銷(xiāo)突出

現(xiàn)象2：2號(hào)機(jī)抽水換相開(kāi)關(guān)合不上[2]。手車(chē)搖至檢修位置，發(fā)現(xiàn)閉鎖電磁鐵Y1未吸合，根據(jù)圖2所示，因合閘回路中Y1未吸合，輔助開(kāi)關(guān)S2的常開(kāi)接點(diǎn)不動(dòng)作，合閘線圈Y3無(wú)法得電工作。經(jīng)萬(wàn)用表實(shí)測(cè)Y1線圈電阻達(dá)5 MΩ，而廠家標(biāo)準(zhǔn)為9 kΩ±10%，判定閉鎖電磁鐵燒毀。

圖2 手車(chē)開(kāi)關(guān)合閘控制回路圖

原因分析：手車(chē)開(kāi)關(guān)正常工作時(shí)，操作電源不斷開(kāi)，閉鎖電磁鐵長(zhǎng)期帶電，電磁鐵容易發(fā)熱導(dǎo)致線圈質(zhì)量下降甚至燒毀；另外控制電壓若長(zhǎng)期偏高，也會(huì)促使電磁鐵損壞。處理：更換閉鎖電磁鐵后開(kāi)關(guān)動(dòng)作恢復(fù)正常。

現(xiàn)象3：2號(hào)機(jī)發(fā)電換相開(kāi)關(guān)合不上[3]?，F(xiàn)地操作開(kāi)關(guān)“合”，閉鎖電磁鐵Y1正常吸合，測(cè)合閘線圈Y3未得電。斷電后萬(wàn)用表實(shí)測(cè)Y3線圈電阻正常，但整流橋V3單橋電阻不到300 kΩ，全橋電阻不到0.5 MΩ，均低于廠家標(biāo)準(zhǔn)單橋1.9 MΩ、全橋3.5 MΩ，判斷整流橋損壞。

整流橋內(nèi)部接線如圖3所示，當(dāng)控制電源為直流時(shí)，正常只有二極管D13和D16或D14和D15勵(lì)磁，合閘線圈Y3得電后合閘回路接通。由于線圈為電感元件，在開(kāi)關(guān)操作瞬間，線圈兩端會(huì)產(chǎn)生較大的反電熱，通過(guò)二級(jí)管放電，長(zhǎng)期運(yùn)行后，二級(jí)管容易被擊穿；另外高溫、震動(dòng)、電壓長(zhǎng)期偏高（基本在DC 232 V左右），也將促使二極管加速老化。處理：更換整個(gè)整流橋模塊后分合操作開(kāi)關(guān)正常。

圖3 合閘回路整流橋V3電氣接線圖

3.2 冷卻回路故障報(bào)警

沙河電站換相開(kāi)關(guān)柜額定電流達(dá)4 000 A，正常運(yùn)行時(shí)柜內(nèi)運(yùn)行溫度較高。為改善運(yùn)行環(huán)境，在抽水換相開(kāi)關(guān)、發(fā)電換相開(kāi)關(guān)和隔離排柜柜體前后各裝有2只風(fēng)扇，以便將柜內(nèi)產(chǎn)生的高熱量與外界形成熱交換，達(dá)到冷卻的目的。

現(xiàn)象1：2號(hào)機(jī)高壓柜冷卻回路故障報(bào)警?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇未啟動(dòng)，啟動(dòng)回路中間繼電器KC1動(dòng)作，實(shí)測(cè)常開(kāi)接點(diǎn)KC1:13-14未閉合，故風(fēng)機(jī)啟動(dòng)回路未接通，見(jiàn)圖4。解線后測(cè)試常開(kāi)接點(diǎn)接觸不良，時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而不通。分析繼電器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，接點(diǎn)表面氧化或有灼傷燒毛痕跡或觸頭壓力不夠?qū)е陆佑|不良。斷電更換中間繼電器后工作正常。

圖4 冷卻風(fēng)扇電氣控制圖

現(xiàn)象2：1號(hào)機(jī)高壓柜冷卻回路故障報(bào)警。檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇已啟動(dòng)，報(bào)警回路中繼電器KC2動(dòng)作，判斷并聯(lián)的6只風(fēng)扇微動(dòng)開(kāi)關(guān)有1個(gè)或幾個(gè)未動(dòng)作。停電后拆開(kāi)蓋板檢查發(fā)現(xiàn)抽水換相開(kāi)關(guān)后側(cè)風(fēng)扇的微動(dòng)開(kāi)關(guān)擋板脫落，導(dǎo)致風(fēng)扇出風(fēng)口吹不到擋板，微動(dòng)開(kāi)關(guān)常閉接點(diǎn)未動(dòng)作。判斷固定擋板的膠水在高溫環(huán)境下加速老化，失去固定作用，在風(fēng)力作用下使擋板脫離與微動(dòng)開(kāi)關(guān)引出桿的固定連接。更換微動(dòng)開(kāi)關(guān)并對(duì)所有擋板進(jìn)行加膠加固處理，故障消除。

3.3 2號(hào)機(jī)發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作

現(xiàn)象：2號(hào)機(jī)抽水工況運(yùn)行約3 h后發(fā)變組比率差動(dòng)動(dòng)作。故障錄波（見(jiàn)圖5）顯示故障時(shí)AB相電壓幅值相等、相位相同，AB相電流幅值大小相等、相位相反。判斷AB相相間短路，且為瞬時(shí)性故障，持續(xù)時(shí)間約90 ms。經(jīng)對(duì)主變低壓側(cè)和隔離母排間一次設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查，絕緣測(cè)試均合格。發(fā)電啟機(jī)并網(wǎng)后2號(hào)機(jī)組運(yùn)行聲音異常，A相無(wú)電流，緊急停機(jī)。

圖5 故障錄波故障時(shí)截圖

檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)發(fā)電換相開(kāi)關(guān)A相未同步合閘，判斷A相觸頭與操作機(jī)構(gòu)脫鉤。

原因分析：沙河電站發(fā)電工況和抽水工況采用AB換相設(shè)計(jì)，在機(jī)組抽水運(yùn)行時(shí)，抽水換相開(kāi)關(guān)合閘，發(fā)電換相開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，發(fā)電換相開(kāi)關(guān)A相斷口間承受AB相間電壓。由于發(fā)電換相開(kāi)關(guān)A相開(kāi)關(guān)觸頭未完全分閘到位，在抽水運(yùn)行時(shí)，A相動(dòng)靜觸頭斷口間絕緣被擊穿而導(dǎo)致局部放電，A、B相間發(fā)生瞬時(shí)性短路，見(jiàn)圖6。

圖6 抽水蓄能機(jī)組AB換相圖

處理：更換備用手車(chē)開(kāi)關(guān)；原開(kāi)關(guān)返廠解體發(fā)現(xiàn)A相凸輪盤(pán)偏移導(dǎo)致無(wú)法完全釋放分閘彈簧，分閘不到位。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)間斷發(fā)報(bào)文“1號(hào)機(jī)隔離排柜手車(chē)不

在工作位置”

現(xiàn)象：1號(hào)機(jī)隔離排在正常運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控LCU顯示手車(chē)不在“工作”位置，而現(xiàn)地手車(chē)工作位置指示燈亮，判斷手車(chē)工作位置輔助開(kāi)關(guān)S9的接點(diǎn)或航空插針有松動(dòng)。經(jīng)回路檢查，發(fā)現(xiàn)柜體上的航空插座中52號(hào)插針?biāo)蓜?dòng)，見(jiàn)圖7。原因分析：在隔離排柜檢修隔離操作時(shí)，多次拔插航空插頭，導(dǎo)致插針?biāo)蓜?dòng)，接觸不良。處理：在插針外穿一只黑色固定膠圈，手車(chē)推至工作位置，監(jiān)控和現(xiàn)地顯示均正常。

圖7 1號(hào)機(jī)隔離排柜航空插針?biāo)蓜?dòng)

3.5 1號(hào)機(jī)機(jī)組保護(hù)A面和B面柜顯示發(fā)電換相開(kāi)

關(guān)變位時(shí)間不一致

現(xiàn)象：1號(hào)機(jī)發(fā)電過(guò)程中，保護(hù)柜報(bào)文顯示發(fā)電換相開(kāi)關(guān)變位時(shí)間，B面柜較A面柜慢9 s。經(jīng)查電氣回路圖，保護(hù)柜的開(kāi)入量由手車(chē)開(kāi)關(guān)的輔助開(kāi)關(guān)S5的2對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)送出。根據(jù)現(xiàn)象判定輔助開(kāi)關(guān)S5的53:54接點(diǎn)有松動(dòng)，見(jiàn)圖8。因長(zhǎng)期運(yùn)行在振動(dòng)、高溫環(huán)境下，輔助開(kāi)關(guān)傳動(dòng)桿間隙慢慢發(fā)生變化，接點(diǎn)與引出線接觸也會(huì)松動(dòng)，從而導(dǎo)致接點(diǎn)接觸不良。處理：更換備件，多次分合開(kāi)關(guān)，兩面機(jī)組保護(hù)柜顯示開(kāi)關(guān)變位時(shí)間一致。

圖8 手車(chē)開(kāi)關(guān)各輔助開(kāi)關(guān)實(shí)物圖

4 設(shè)備管理

通過(guò)多年對(duì)缺陷分析與處理以及壽命跟蹤中積累的經(jīng)驗(yàn)，逐步形成適合現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備管理方式：①對(duì)高頻發(fā)的二次元件，適時(shí)適量配備備品備件；②每年利用2次檢修機(jī)會(huì)，檢查機(jī)構(gòu)，測(cè)量閉鎖電磁鐵、分合閘線圈、整流橋電阻；③每3年由設(shè)備廠家進(jìn)行系統(tǒng)性維護(hù)保養(yǎng)；④對(duì)動(dòng)作頻繁、運(yùn)行達(dá)8年以上的開(kāi)關(guān)逐步淘汰更新；⑤在現(xiàn)場(chǎng)存放1只備用手車(chē)開(kāi)關(guān)，以減少缺陷處理的時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

10 kV高壓柜作為抽水蓄能電站運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，其安全可靠性顯得尤為重要。通過(guò)對(duì)10 kV高壓柜運(yùn)行過(guò)程中故障的處理，在高壓柜管理上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。手車(chē)開(kāi)關(guān)操作頻繁，手車(chē)比較笨重，出現(xiàn)故障檢查處理難度較大，因而要高度重視備品備件的采購(gòu)與設(shè)備管理工作。