龔翔峰，黃 艷

（江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽 213333）

0 引言

發(fā)電機(jī)出口斷路器，簡稱GCB，在抽水蓄能機(jī)組出口側(cè)設(shè)置斷路器，一方面適應(yīng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)電壓側(cè)換相的需求，另一方面可以將發(fā)電機(jī)和主變區(qū)域分開，增大了保護(hù)的選擇性，簡化了保護(hù)方式的接線。當(dāng)發(fā)電機(jī)事故時(shí)，它能在最短的時(shí)間內(nèi)切除發(fā)電機(jī)，保護(hù)機(jī)組并繼續(xù)維持對(duì)廠用電和電站輔助設(shè)備的供電，避免事故擴(kuò)大；當(dāng)發(fā)生操作故障或系統(tǒng)振蕩時(shí)，只需要迅速斷開GCB即可；此外對(duì)故障發(fā)生率比較高的變壓器內(nèi)部故障或接地故障，GCB開斷時(shí)間相對(duì)發(fā)電機(jī)滅磁的時(shí)間要快得多，大大減小了故障電流對(duì)變壓器的危害程度。發(fā)電機(jī)出口斷路器是抽水蓄能電站中非常重要的控制和保護(hù)元件，斷路器運(yùn)行狀況的好壞直接影響著機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。某抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)出口斷路器采用原裝全進(jìn)口、戶內(nèi)SF6氣體絕緣瓷柱式斷路器，由絕緣瓷柱、動(dòng)靜觸頭、滅弧室和彈簧操作機(jī)構(gòu)等組成，日平均操作次數(shù)3～4次。

1 缺陷發(fā)現(xiàn)

電站2017年5月對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器采用直流壓降法開展例行導(dǎo)電回路電阻檢測(cè)工作，試驗(yàn)電流100 A。檢測(cè)結(jié)果A、B、C相分別為3.7 μΩ、3.8 μΩ、10 μΩ，斷路器累計(jì)操作次數(shù)6 633次。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[1]規(guī)定，測(cè)量值不大于制造廠出廠值的120%（注意值）,而制造廠出廠值為5 μΩ，C相測(cè)值已超出規(guī)范要求。

2 導(dǎo)電回路電阻

回路電阻值是表征導(dǎo)電回路的聯(lián)接是否良好的一個(gè)參數(shù)，是監(jiān)測(cè)斷路器狀態(tài)和檢驗(yàn)斷路器安裝檢修質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，它由斷路器導(dǎo)電部件的固有電阻和導(dǎo)電部件之間的接觸電阻組成。若回路電阻超過規(guī)定值時(shí)，很可能是導(dǎo)電回路某一連接處接觸不良。在大電流運(yùn)行時(shí)接觸不良處的溫升增高，嚴(yán)重時(shí)甚至引起惡性循環(huán)造成氧化燒損，危及斷路器的安全運(yùn)行。

3 缺陷分析

導(dǎo)電回路電阻超標(biāo)有很多種影響因素：產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷、觸頭材質(zhì)選擇不良、安裝或檢修工藝問題以及長期運(yùn)行帶來的問題，如SF6氣體分解物落入接觸面之間；發(fā)熱使觸頭表面潤滑油脂干涸，影響觸頭間的接觸；高溫使觸頭表面鍍銀層產(chǎn)生老化；長期受力、發(fā)熱使導(dǎo)電部件的彈性金屬材料彈性發(fā)生變化；觸頭連接法蘭的螺栓或鑰接松動(dòng)等等。為明確缺陷原因，電站利用機(jī)組檢修期間進(jìn)行了解體檢查。

4 解體檢查處理

4.1 解體前測(cè)試

（1）動(dòng)作特性

解體前進(jìn)行了斷路器動(dòng)作特性測(cè)試工作，測(cè)試記錄見表1。

表1 斷路器動(dòng)作特性測(cè)試記錄表

從動(dòng)作特性測(cè)試數(shù)據(jù)來看，三相各項(xiàng)指標(biāo)均符合制造廠標(biāo)準(zhǔn)。

（2）SF6氣體濕度和分解物檢測(cè)[2]

實(shí)測(cè)壓力0.836 MPa，露點(diǎn)113.3 ppmv， SF6氣體分解物中二氧化硫SO2、氟化氫HF、 一氧化碳CO、氟化硫SF4含量均為0 ppmv。從檢測(cè)數(shù)據(jù)來看，濕度符合規(guī)范[1]要求； SF6氣體分解物中主要特征氣體含量極少，與實(shí)際運(yùn)行情況相符，斷路器只是正常開斷電流，未發(fā)生開斷短路電流或其他非正常開斷的情況。

（3）導(dǎo)電回路電阻

2018年5月檢測(cè)A、B、C相導(dǎo)電回路電阻分別為4 μΩ、4 μΩ、55 μΩ，斷路器操作次數(shù)7 762次。試驗(yàn)結(jié)果顯示C相仍超標(biāo)且間隔一年時(shí)間增長速度明顯。

4.2 解體情況

電站對(duì)發(fā)電機(jī)出口斷路器實(shí)施停電隔離和SF6氣體回收后，進(jìn)行了動(dòng)靜觸頭拆除和滅弧室解體工作，如圖1。

圖1 滅弧室結(jié)構(gòu)

（1）解體后發(fā)現(xiàn)油脂的潤滑性和觸頭表面的清潔狀況較差，滅弧室有大量白色粉塵散落在零部件的表面，如圖2。以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)在電氣設(shè)備使用中產(chǎn)生的分解物，包括SF6氣體、固體絕緣材料及與金屬反應(yīng)的分解物，出現(xiàn)的白色粉塵即為金屬氟化物固態(tài)分解物。

圖2 白色分解物粉塵附著在滅弧室各零部件表面

（2）檢查未發(fā)現(xiàn)零部件損壞或松動(dòng)、觸頭電流燒灼痕跡等異常情況，觸指及觸頭的裝配鑰接緊固性良好，主觸頭鍍銀面在可接受范圍內(nèi)；

（3）與A相氣缸正常磨損相比，發(fā)現(xiàn)C相氣缸外表面單側(cè)磨損嚴(yán)重，在相應(yīng)的觸頭支座上也有明顯的劃痕，如圖3和圖4。

圖3 A相氣缸、C相氣缸對(duì)比

圖4 C相觸頭支座內(nèi)劃痕

4.3 原因分析

（1）2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器距第一次大修已累計(jì)操作近8 000次，頻繁動(dòng)作導(dǎo)致產(chǎn)生大量白色粉狀分解物，并被油脂粘附在動(dòng)觸頭及其支座觸指的接觸面處，一定程度上會(huì)對(duì)導(dǎo)電回路電阻構(gòu)成影響，但不是主要原因；

（2）相比在同樣的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行工況下，C相導(dǎo)電回路電阻明顯較A、B相大，結(jié)合解體發(fā)現(xiàn)C相氣缸外表面單側(cè)磨損及對(duì)應(yīng)支座內(nèi)壁有劃痕的情況可以判定動(dòng)觸頭接觸不對(duì)中、觸指接觸出現(xiàn)了偏斜現(xiàn)象，這也是造成導(dǎo)電回路電阻超標(biāo)的主要原因。從表2可見，自2011年第一次解體大修后3年間所測(cè)三相導(dǎo)電回路電阻還比較均衡穩(wěn)定，但隨著操作次數(shù)的增長，由于觸指接觸偏斜導(dǎo)致的接觸不良于2015年初步顯現(xiàn)，隨后影響越來越大，2016～2018年2年間C相導(dǎo)電回路電阻增長了11倍。

表2 2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器導(dǎo)電回路電阻測(cè)試 單位：μΩ

（3）通過連續(xù)15年跟蹤測(cè)試2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器導(dǎo)電回路電阻，發(fā)現(xiàn)共發(fā)生2次導(dǎo)電回路電阻超標(biāo)的情況均出現(xiàn)在C相上，第一次在2009年操作次數(shù)8 650次，第二次在2017年操作次數(shù)6 633次。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看，C相絕緣推拉桿距操作主軸最近，受到的作用力最大，隨著操作次數(shù)的增長，C相觸頭磨損度最快，勢(shì)必會(huì)造成導(dǎo)電回路電阻的增長直至超出規(guī)范要求。

4.4 處理及效果

根據(jù)制造廠工藝要求[3]，電站對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器進(jìn)行了解體大修處理：

（1）對(duì)解體后的滅弧室內(nèi)部進(jìn)行了徹底的清潔；對(duì)C相磨損的動(dòng)觸頭支座進(jìn)行打磨處理；

（2）更換動(dòng)靜觸頭、彈簧觸指、密封件等零部件，回裝過程中特別注意觸頭對(duì)中度的控制，如圖5。

圖5 動(dòng)觸頭及絕緣拉桿安裝

（3）重新組裝絕緣瓷柱、氣回路管路零配件等，充入新SF6氣體后24 h進(jìn)行修后試驗(yàn)：斷路器動(dòng)作特性測(cè)試、分合閘線圈的動(dòng)作電壓測(cè)量、導(dǎo)電回路電阻、主回路交流耐壓、SF6氣體純度及微水測(cè)試、SF6密度繼電器壓力接點(diǎn)校驗(yàn)等試驗(yàn)。

修后各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，其中導(dǎo)電回路電阻檢測(cè)結(jié)果為：A相3.97 μΩ、B相3.98 μΩ、C相4.75 μΩ，滿足規(guī)范要求。

5 運(yùn)行維護(hù)建議

對(duì)于應(yīng)用在抽水蓄能電站的發(fā)電機(jī)出口斷路器，因每日機(jī)組開停頻繁，斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。為及時(shí)掌握并提升設(shè)備健康水平，對(duì)后期運(yùn)行維護(hù)工作提以下建議。

5.1 縮短檢修周期

從兩次C相導(dǎo)電回路電阻超標(biāo)時(shí)累計(jì)操作次數(shù)可見，經(jīng)過第一次大修后，設(shè)備可靠操作次數(shù)有所下降，建議后期檢修周期及內(nèi)容應(yīng)適度調(diào)整：每年兩次例行試驗(yàn)對(duì)導(dǎo)電回路電阻進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，分析變化趨勢(shì)；每3年一次操作機(jī)構(gòu)保養(yǎng)、SF6氣體微水和氣體成分的質(zhì)量分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行摸查；每5年一次滅弧室清潔檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患；每8年一次深度大修，更換整個(gè)滅弧室、絕緣瓷柱及操作機(jī)構(gòu)，以延長斷路器的使用壽命。

5.2 豐富定期工作

日常巡視需重點(diǎn)注意SF6氣體壓力值并記錄，密切跟蹤變化情況；每周開展紅外測(cè)溫工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)因接觸不良導(dǎo)致的發(fā)熱現(xiàn)象。

5.3 注重工藝把控

檢修過程中要特別注意關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)的見證驗(yàn)收工作，如動(dòng)觸頭對(duì)中度、中間罐體與動(dòng)觸頭鍍銀面導(dǎo)電回路電阻測(cè)試、操作機(jī)構(gòu)緊固螺栓力矩等,加強(qiáng)檢修過程中細(xì)節(jié)把控,以便更好地提升檢修質(zhì)量。

5.4 加強(qiáng)備件管理

進(jìn)口設(shè)備的備件采購存在供貨周期長、延遲交貨、溝通渠道不順暢等問題，為此適時(shí)補(bǔ)充備品備件，充實(shí)庫存工作要進(jìn)一步加強(qiáng)，以確保及時(shí)消缺、消除設(shè)備隱患。