机组出口开关不能合闸的分析及预防

蓝波卫

(广东粤电青溪发电有限责任公司，广东 梅州 514200)

机组出口开关不能合闸的分析及预防

蓝波卫

(广东粤电青溪发电有限责任公司，广东 梅州 514200)

介绍了一起发电机出口开关合闸线圈烧坏导致保护LPF-983操作回路插件板烧坏的故障，通过现场排查及分析，指出了合闸线圈烧坏造成线圈匝间短路是引起故障的根本原因，并提出了相应的预防措施，从根本上消除了操作回路插件板存在的隐患。

出口开关；合闸线圈；故障分析；预防对策

广东某发电有限公司位于汀江下游，属河床式径流水电站，共装有4台单机容量为36 MW的水轮发电机组，采用“两机一变”扩大单元接线，通过220 kV线路将电能输送至广东电网。该发电公司监控系统采用NARI NC2000计算机监控系统和NARI SJ500现地控制单元(机组LCU)。机组保护采用NARI LFP-900系列，4台发电机组出口开关和2台厂变开关均使用西门子公司生产的3AH3228-6型真空开关。该发电公司总装机容量不大，在粤东电网担负调峰、调频任务。

1 故障情况

2011-08-15T17:55，省中调下令3号发电机组3G开机。操作员站发出3G开机指令后，机组升速、建压正常，自动准同期装置投入工作正常，并在同期条件满足后发出合闸脉冲，同时机组LCU“同期投FDL”开出继电器动作。但是，3G出口开关803却未合上，保护盘和监控系统的803开关指示灯显示“分”位，机组LCU柜、自动准同期装置、保护盘、中控室操作员站均没有显示任何故障信号。运行人员再次操作“发电”指令2次，803开关仍未合上。

2 故障原因初步分析

对机组的开机、并网过程进行分析，初步认定可能造成3G出口开关803不能合闸的故障原因较多，主要有以下几个：

(1) 机组LCU工作不正常，不能投入自动准同期装置；

(2) 同期回路不正常，机端与系统的TV二次保险熔断；

(3) 自动准同期装置故障，不能发出合闸脉冲；

(4) 机组LCU开出继电器故障，线圈烧坏或触点接触不良；

(5) 803开关的直流操作电源不正常；

(6) 803开关的弹簧操作机构未储能；

(7) 803开关的合闸回路不通；

(8) 803开关的操作机构故障。

3 现场检查及故障处理

3.1 原因排查

针对上述分析和机组并网过程中出现的问题，可判定监控系统、机组LCU硬件和软件工作正常，自动准同期装置及TV二次回路完好，因此可排除原因(1)、(2)及(3)。

现场检查803开关的直流操作电源正常、弹簧操作机构储能正常，并更换机组LCU“同期投FDL”开出继电器，运行人员操作“发电”指令后，故障依旧存在。这说明故障是由机组LCU以外的常规二次回路或开关本体引起的。

为了安全、快速地处理故障，运行人员申请停机并拉开3G出口刀闸8032，手动合803开关也不正常。切开803开关的直流操作电源和保护电源，从开关操作机构接线端子上测量合闸线圈电阻为35 Ω。拆开操作机构面板后，发现合闸线圈(3AY1510-3F)已脱落，2个固定小螺丝掉落在机构箱内，线圈电阻标示为360 Ω，实测值为35 Ω，这表明合闸线圈已烧坏并造成线圈匝间短路。

3.2 故障处理

从材料仓库拿出合闸线圈备品，经测量正常后对其进行更换，并在固定小螺丝上加垫片与弹簧垫圈。另外，对开关操作机构的所有螺丝、接线端子、辅助开关进行检查、紧固。

更换合闸线圈后，在开关操作机构接线端子测量合闸回路正常，在机组保护盘接线端子测量合闸回路仍不通，认真分析开关操作回路(见图1)后，拆下机组保护LFP-983的操作回路SWI插件，逐一测量与合闸回路有关的继电器，发现HBJ(合闸保持)继电器线圈烧断，更换LFP-983的操作回路SWI插件，手动合803开关正常。

通过故障处理，确认803开关不能合闸的主要原因是：803开关合闸线圈脱落，自动准同期装置发出合闸脉冲后不能合上803开关，造成开关的动断辅助触点FDL不能断开合闸回路，在未解除准同期装置合闸指令前，合闸线圈HQ一直带电，并且连续多次操作“发电”指令，使合闸线圈HQ因长时间带电发热烧坏，造成线圈匝间短路；合闸线圈匝间短路后，造成整个合闸回路电阻降低了90 %，导致合闸回路电流大大增加，致使合闸回路的HBJ(合闸保持)继电器线圈烧断、合闸回路中断。

4 防范措施

此次机组出口开关不能合闸是在开机到空载并网过程发生的，对机组和系统没有构成较大威胁。但若是在发电状态遇到系统或机组事故，且因开关机构、回路问题引起开关不能分闸，将会导致事故越级，扩大事故范围，造成严重后果。因此，针对本次故障原因，提出了以下几点防范措施。

(1) 因水电厂机组启停频繁，应缩短对出口开关的检测周期，并加强监督管理。

(2) 对其他5台真空开关进行停电全面检查，特别是对分、合闸线圈的固定螺丝均加上垫片与弹簧垫圈。

图1 803开关操作回路

(3) 因合闸回路没有完全监视功能，跳闸位置继电器与合闸回路分开(见图1)，且不共用同一辅助接点FDL，因此在合闸回路不通时(线圈烧断、辅助接点不通)跳闸位置指示灯仍亮。应把跳闸位置继电器TWJ串入合闸回路，即把图1中的A点断开，取消R5，再把A，B点连接。跳闸回路也应同样处理，即把图1中的C点断开，取消R8，再把C，D点连接，使跳、合闸回路具有监视功能。

(4) 为保证开关辅助触点切换不正常或者操作机构卡死等故障时能够及时断开跳、合闸线圈回路，避免跳、合闸线圈因长时间通电而烧毁，采取了以下措施：联系厂家对出口开关操作回路增加保护措施，如在操作回路中增加故障判别继电器或时间继电器；在机组大、小修时正确调整辅助触点的位置，使辅助触点与开关分合闸位置正确、有效配合；要求在出现不能自动合闸时，应通知维护人员检查处理，不能重复发令合闸。

(5) 在机组大、小修期间做好开关的分、合闸试验，测量绝缘电阻及合闸时间，并紧固接线端子、各部位固定螺丝。另外，要测量分、合闸线圈的绝缘电阻、直流电阻，测量检查开关机构中的辅助开关、微动开关接点，测量真空泡滑动触点环的直流电阻及真空度，记录触头磨损度，并建立台账记录数据，作为下次检修参考、比较的依据。

(6) 加强对触头磨损度的监控。真空灭弧室的触头接触面在经过多次开断电流后会逐渐磨损，通常允许触头磨损最大值为3 mm，当累计磨损值达到或超过此值(或厂家规定值)时，真空灭弧室开断性能和导电性能都会下降，必须更换真空灭弧室。

(7) 加强对开断故障电流次数的监控。当真空开关达到额定开断故障电流次数(厂家给出的极限值)时，必须更换真空灭弧室。

(8) 物资管理部门应加强对设备备品、备件，特别是主设备的一、二次备品的管理，保证设备损坏后，能及时进行更换。

5 结束语

通过采取上述防范措施，有效降低了机组出口开关不能操作故障的发生几率，保证了发电机组的安全、稳定运行。为将此成果制度化、标准化，该发电公司决定将制定的防范措施编入机组检修规程、机组检修文件包，长期实施。

1 胡 浩，侯慧军．断路器合闸线圈烧毁的原因分析与对策[J]．电力安全技术，2014(4).

2 李实亿．GVB型断路器合闸线圈烧毁原因分析及处理[J].电力安全技术，2011(3).

2014-05-24；

2014-07-09。

蓝波卫(1973-),男，助理工程师，主要从事水电厂综合自动化、电力安全技术管理工作，email：lbwhlh@163.com。