山口水电站发电机出口隔离开关过热故障的分析及解决方法

冯 文

(新疆伊犁河电力有限责任公司乌鲁木齐 830000)

山口水电站发电机出口隔离开关过热故障的分析及解决方法

冯 文

(新疆伊犁河电力有限责任公司乌鲁木齐 830000)

山口水电站发电机组甩负荷试验时，在大电流情况下，发电机组出口隔离开关发生过热损坏。本文通过对隔离开关过热损坏现象的分析，发现了隔离开关损坏的原因，分析了解决问题的方法，并采取了相应的防范措施。

水电站 发电机 隔离开关 过热损坏 防范措施

1 概述

位于新疆巩留县的山口水电站装机容量为3×4.7万 kW，发电机型号为 SF47—54/9200，额定电压10.5kV，额定电流3040A，发电机出口断路器柜内，配置的隔离开关型号为 GN22—10/4000—63。电站于2010年8月并入电网运行。2010年9月对1号、2号、3号发电机组进行50%、75%、100%甩负荷试验时，3号发电机出口隔离开关在大电流情况下，发生了过热损坏，造成发电机无法带负荷。

2 隔离开关参数及操作原理

发电机出口隔离开关是发电机一次部分的主要设备，在合位时发电机的一次电流通过该设备送到母线，在分位时起到明显电气断开点的作用，以保证发电机与系统的电气连接彻底断开。

2.1 隔离开关参数

隔离开关型号为GN22—10/4000—63，额定电压10kV，额定电流4000A，户内使用。

2.2 隔离开关操作机构及电气控制原理

隔离开关配置了CJ型电动操作机构，设置了近方、远方合闸、分闸功能。其电气控制原理图见图1。

3 故障现象

按3号、2号、1号顺序对发电机组进行了50%、75%、100%甩负荷试验。当3号发电机带75%额定负荷(电流为2261A)时，发电机零序电压保护动作，机组停机。经检查发现出口隔离开关B、C相动，静触头有明显烧灼痕迹，隔离开关已不能运行。

4 分析及处理过程

根据3号发电机出口隔离开关损坏情况，暂停了3台发电机的甩负荷试验工作，联系厂家发损坏的配件。立即组织专业技术人员进行隔离开关动作机械原理及电气回路的详细分析;对同期建设使用同样隔离开关的2号发电机组出口隔离开关动静触头接触面进行接触电阻测试、接触面检查和隔离开关电动控制回路检查，对检查结果进行分析判断，找出故障的原因，并解决问题。

4.1 对隔离开关动作机械原理的分析

隔离开关三相触头的动作原理相同，现对一相的动作原理进行说明，动作的机械原理说明图包括刀闸正视图，刀闸左视图及A-A锁紧机构锁紧、解锁位置图(刀闸正视图A－A向的剖面图)(见图2)。

图1 隔离开关电气控制原理图

合闸有合上、锁紧两个步骤。合上步骤：操动机构作用于拉杆，使动触头由分闸位置到合闸未锁紧位置(动、静触头接触的位置)。锁紧步骤：操动机构继续作用于拉杆，带动滑动轴向合闸方向运动(见A－A锁紧机构锁紧、解锁位置图)，使两粒滚珠由滚珠槽向外侧运动，分别将其对应的顶杆向外侧顶出，使上下磁锁板的C端向外运动(见刀闸正视图、刀闸左视图)，在限位杆的限位作用下，磁锁板的另一端D端向内运动，从而使两片动触头向内运动压紧静触头，使四个接触面紧密接触，完成锁紧过程。在合闸锁紧时，锁紧机构发出“砰”的声音。

分闸有解锁、分开两个步骤，各部件的动作过程与合闸过程运动方向相反。同样在分闸解锁时，锁紧机构也发出“砰”的声音。

4.2 动、静触头试验、控制回路的检查与分析

对同期建设使用同样隔离开关的2号发电机的出口隔离开关进行检查与分析。经近方操作，在合闸状态下，使用专用测量仪测得动静触头接触电阻均不大于厂家7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺对动静触头接触情况进行检查，A、B、C相的线接触均在2/3以上，符合厂家的不小于2/3的线接触要求。

经远方监控电动操作，在合闸状态下，使用专用测量仪测得动静触头接触电阻为：A、B、C相均在100μΩ以上，不符合厂家的小于等于7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺对动静触头接触情况进行检查，A、B、C相均为：一个接触面基本未接触上，另一个接触面只有局部接触，不符合厂家的不小于2/3的线接触要求。

图2 隔离开关动作的机械原理图

经对近方和远方合闸操作控制回路进行仔细检查，发现在远方监控电动合闸操作时，其隔离开关的锁紧机构未动作，在合闸合上步骤完成后，锁紧步骤还未进行时，合闸接触器HC断电，电机停转，中止了继续合闸到位的过程，此现象说明并联在监控合闸继电器6K的合闸接触器HC开触点未起到自保持作用，经对回路检查发现合闸接触器HC开触点一侧在端子上未接入该回路，造成不能实现自保持作用，隔离开关未完成锁紧过程。经对1号、3号发电机进行检查，发现也存在的同样问题。

根据对2号发电机出口隔离开关动、静触头接触电阻测试、接触面检查和3台发电机出口隔离开关电动合、分闸控制回路检查结果的分析，认为3号发电机出口隔离开关触头烧灼的原因是：由于远方监控电动合闸控制回路存在缺陷，合闸回路未完成合闸的锁紧步骤，造成隔离开关的动、静触头接触面接触不良，导致在大电流情况下动、静触头过热烧坏。

4.3 对发电机出口隔离开关存在问题的处理

a.对1号、2号、3号发电机出口隔离开关的远方合闸回路进行消缺，将远方合闸回路中未接入并联在监控合闸继电器6K的合闸接触器HC开触点接入回路，使合闸的自保持回路正常，确保合闸全过程的完成。

b.对3号发电机出口隔离开关损坏的动、静触头进行更换、安装调试。

c.对1号、2号、3号发电机出口隔离开关进行多次远、近方合闸操作，并实测接触电阻满足厂家不大于7μΩ的要求;用0.05mm的塞尺对接触情况进行检查，3台发电机组出口隔离开关A、B、C相的线接触均在2/3以上，符合厂家的不小于2/3的线接触要求。

5 防范措施

5.1 运行过程中的防范措施

在隔离开关合闸操作时需设专人现场监视、检查操作情况，在合闸过程中可听到隔离开关锁紧机构发出“砰”的声音，在合闸结束后，可通过检查窗检查锁紧机构到位情况。应将此要求补充到运行规程中。

5.2 检修、安装过程中的防范措施

应分别进行远、近方的合闸操作后的接触电阻测试及接触情况检查，以确保这两种情况下隔离开关接触良好，验证合闸全过程的完成。将此要求作为安装中的注意事项，对检修单位需补充到检修规程中。

6 结语

通过对山口水电站发电机隔离开关过热损坏问题的分析和处理，认识到隔离开关合闸过程中锁紧步骤的完成，是保证动、静触头接触良好的前提条件，在远、近方操作时均应确保锁紧步骤的完成。在检修、安装过程中应分别进行远、近方合闸操作后的接触电阻测试及接触情况检查，在运行过程中可通过隔离开关锁紧机构发出“砰”的声音来确认锁紧机构的正常动作。此次设备故障也反映出电站安装和运行维护人员需要提高技能水平和工作责任性。山口水电站3台发电机出口隔离开关故障处理后已经常满负荷运行至今，运行状况良好。

1 李建明，朱康．高压电气设备试验方法．第二版．中国电力出版社，2001.8.

2 胡世权．高压隔离开关的常见缺陷及处理方法．机电信息．2010(18)．

3 刘国玉．高压隔离开关质量问题探讨．电力勘测设计．2004(4)．