手车式断路器故障导致机组抽水启动失败分析

孙绍武

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

1 简介

潘家口电厂是我国建设最早的大中型混合抽水蓄能电站，同时也是我国唯一的坝后式布置低水头抽水蓄能电站。电站装机4台，1号机组为150MW常规机组，2～4号机组为引进的可逆式抽水蓄能机组，电站机组全部于1993年投产开始商业运行；2～4号机组配备1台20MW启动用变频器（原变频器为ABB产品，容量60MW，兼有1台机变速运行功能，后因ABB变频器故障增多，备件供应不足，且变速运行实际不能应用，增设了1台国产南瑞变频器，至今运行稳定），启动母线通过3台手车式05、06、07开关给机组提供启动电流。原开关为机组最初配套ABB公司开关，因达到使用周期，2013年更换为施耐德电气华电开关（厦门）有限公司HVX17-40-31E275型开关。

2 故障情况说明

2017年05月18 日00：35，华北网调消纳新能源要求潘家口电厂2号、4号机组开机抽水；2号机组并网后，监控执行4号机组抽水启动，机组启动至额定转速启动同期并网合出口断路器，合闸成功分07开关退出变频器运行，在执行07开关分闸过程中，程序执行到判断“4号机组抽水启动小车开关07DL分闸位置”信号程序段时，因07开关分闸回路故障，监控系统未收到反馈信号，4号机组抽水流程执行失败转事故停机流程。

3 现场检查与处理恢复

3.1 现场处置情况

（1）现地在4号机手车07开关控制柜检查开关，显示在合闸位置，现地手动进行分07开关操作，开关依然无法正常分开；

（2）打开07开关控制柜前面板，在面板上开关本体操作机构的机械分闸按钮上进行分闸操作，07开关分闸成功；（注：此时开关不带电，具备现地手动分闸条件，如果带电情况下则禁止现地手分闸）

（3）向调度申请进行紧急处理，将07开关（手车开关）拉至试验分位置，进行传动，对操作机构箱内部和控制回路进行全面检查。

3.2 故障处理及问题排查

（1）对07开关控制电源进行检查测量，根据原理图测量“101”端子与“102”端子间的直流电压为DC233V；

（2）打开07开关控制柜面板对开关本体内部进行全面检查，按照图纸对07开关分闸控制回路进行检查，检查过程中发现图纸中的“105”号端子没有负电，初步怀疑分闸控制回路存在断开的情况。

图1 07开关控制原理接线图

（3）重点对负电“102”端子至“105”号端子间部分进行全面检查，在线圈处测量对地直流电压为-117V，说明“102”端子至线圈一端的回路正常，对线圈负电“102”端子另一端的引线进行测量检查发现引线异常断开（断线情况见图2），控制回路的负电在此处永久断开，会引起07开关分闸失败。

对07DL分闸线圈的另一根引线检查发现也存在一定的破裂情况。

图2 07开关控制箱内断线情况

3.3 确定故障点

07开关分闸控制回路内分闸线圈的两根引线中的一根异常断开，控制回路负电压到此处断开，引起07开关无法正常分闸。

3.4 处理步骤

（1）对07开关分闸控制回路断线的引线进行更换及绝缘处理，对破裂的另外一根引线破裂处进行绝缘加固处理，经过现地及远方3次传动，07开关分合闸动作正常，信号转换正确。

（2）对与07开关型号及结构相似的05、06、14开关接线情况进行检查不存在与07开关类似的接线问题存在。

4 故障原因分析

07开关投运时盘柜内部接线布置不合理，分闸线圈的引线未留有足够的预度，07开关分合闸过程中振动较大，导致引线在开关多次的分合过程中持续受到拉伸力的作用下出现断裂，最终导致4号机组抽水工况转换失败。

5 暴露的问题

（1）开关本体操作机构内接线布置不合理，没有考虑开关分合时振动的影响，引线没有留有足够的预度；

（2）开关厂对质量验收把控不严，装配工艺不过关；

（3）设备检修及维护质量不到位。

6 防控措施

采取相关措施如表1。

表1 相关措施

7 结束语

潘家口蓄能电厂4号水泵水轮发电机组在水泵工况启动过程中，由于变频器启动母线连接4号机07开关分闸信号不能反馈至监控系统，导致监控未收到变频器启动母线07开关分闸信号机组启动失败。通过检查分析可以看出，原因为开关柜内布线不合理，开关长期分合闸震动和导线受应力过大，致使开关信号线断裂，导致开关分闸后位置信号不能正常反馈。针对此问题，电厂与施耐德电气华电开关（厦门）有限公司进行了磋商，对接线临时处理，暂时先恢复设备运行，择机对开关柜进行更换处理，同时制定应对措施对同型号开关柜进行排查，及时排除设备隐患，确保了机组及配电设备的安全稳定运行。