400V Masterpact-M系列断路器老化评估方法与分析

李舜尧

江苏核电有限公司 江苏连云港 222000

某电站低压Masterpact M系列断路器，为400V各母线段进线、母联断路器，系镇江默勒电器有限公司2001-2002年随开关柜配套供货产品，现投入运行20年。该电站多台M系列断路器多次出现误跳闸，导致相应母线失电，影响机组正常运行。鉴于该电站M系列断路器已投运多年，断路器故障率有逐年增长趋势，组织对M系列断路器进行检测评估。

1 Masterpact-M系列断路器老化情况评估

1.1 M系列断路器简介

图1 Masterpact-M系列断路器（1986-2001）

Masterpact-M系列断路器，生产厂家为施耐德电气，默勒命名为IZM32系列断路器，该系列断路器在国内销售时间为1986至2001年，备件供货截止时间为2012年，断路器外形如图1所示。

该电站使用的M系列断路器共20台，采用抽屉式结构，主要参数为：额定绝缘电压（Ui）1000V AC50/60HZ，额定工作电压（Ue）690V，额定工作电流（In）800-3200A（包含800、1600、2000、2500、3200A五种规格），分断能力40-75kA（包含N1、H1两种），极数3P或4P，控制电源220V AC或110V DC，控制单元STR38S。该电站使用的M系列断路器如表1所示。

1.2 Masterpact-M系列断路器投运期间故障情况及检测评估

1.2.1 Masterpact-M系列断路器投运期间故障情况

该电站M系列断路器于2001-2002年先后投运，自2018年起，该系列断路器多次出现故障，故障情况如表2所示。

表1 电站Masterpact-M系列断路器

表2 电站Masterpact-M系列断路器故障统计

从表2可知，近两年多来，该电站多台不同型M断路器，多次出现同一类型故障，且同一台断路器的故障间隔期（1-4个月）较短。由此说明该电站M系列断路器的使用性能已不稳定。

1.2.2 Masterpact-M系列断路器的检测评估

各断路器的检测评估内容包含断路器操作机构和电气控制部分的性能评定。

（1）断路器操作机构的性能评定。M断路器的抽架机构：经多次操作试验，各抽架机构操作灵活，无卡涩、变形，各项机械闭锁及指示功能正常。断路器抽架机构情况如图2所示。

图2 Masterpact-M系列断路器抽架结构情况

断路器本体操作机构：经多次手动分、合闸试验，各断路器弹簧储能机构及分、合闸脱扣机构动作正常。断路器主回路触头无烧蚀变形痕迹。断路器操作机构及触头情况如图3所示。

图3 Masterpact-M断路器机构及触头情况

（2）断路器电气控制部分的性能评定。断路器处试验位置时经多次分、合闸测试，未见明显异常。断路器分闸线圈、合闸线圈、储能电机及二次辅助触头各元件动作正常。对断路器保护控制单元检测时，断路器出现明显异常分闸现象。

M系列断路器保护控制单元的检测，采用M断路器综合测试箱进行，其检测如图4所示。该电站M断路器保护控制单元型号均为STR38S，通过对多个保护控制单元的测试数据对比，判断现使用的保护控制单元STR38S已存在明显故障缺陷。下面通过其中两个保护控制单元的测试结果作出详细分析。

图4 Masterpact-M断路器保护控制单元检测

测试过程中，保护控制单元A和B，分别安装于两台完好的同型号M断路器上；对应于正常脱扣曲线，选取4个点测试保护控制单元的实际脱扣跳闸时间。两台M断路器型号均为M32H14P，In=3200A，分段能力（415V）75kA，保护控制单元整定值为长延时Ir=3200A，Tr（1.5Ir）=120S；短延时Im=4Ir=12800A，Tm=0.4S，I2t=off；瞬动I=off。测试结果如表3和图5、图6所示。

图5 保护控制单元A的实测脱扣曲线

图6 保护控制单元B的实测脱扣曲线

由图5和图6可知，保护控制单元STR38S的正常脱扣范围位于图中两条折现之间，当对断路器施加12800A电流（通过CT二次侧施加）时，电流持续0.44S保护控制单元脱扣跳闸。对应于正常脱扣曲线，在12800A电流冲击情况下至少应在0.92S后才脱扣跳闸。因此田湾核电站M系列断路器多次误跳闸为保护控制单元的故障缺陷所致。

M断路器的保护控制单元STR38S，内部包含270多个电子元器件。田湾核电站M系列断路器于2001-2002年先后投运，断路器一直处于带负荷运行状态，至今已运行超过10年，保护控制单元内部电子元器件已逐渐老化，最终导致断路器频繁误跳闸故障。

表3 保护控制单元A和B的实测跳闸脱扣时间

2 评估结论

通过试验检测，该电站M系列断路器，其操作机构部分未发现有明显异常；断路器保护控制单元内部电子元器件已存在一定程度老化，性能已不稳定。

3 后续行动

该电站M系列断路器已投运超过20年，内部元器件逐渐老化，多次出现误跳闸故障，影响电站相关设备的正常运行；M系列断路器于1986至2001年在国内销售，2012年已停止备件供应，后续将对电站该系列断路器实施替代。

4 结语

M系列断路器在电站运用比较广泛，采用此种检测及评估方法可快速、有效地判断设备运行情况，对设备的运维管理有较好的数据支撑。