浅析发电机出口断路器SF6泄漏原因及处理过程

胡文彬

（广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516623）

XXX电厂3号机组出口断路器采用的是法国AREVA（阿海珐）集团产品，型号为FKG1XV，灭弧介质为SF6；发电机出口断路器为户内型、金属封闭、自冷、水平布置、SF6开关、三相机械联动。每相由26根铜编织线与断路器连接。

1 故障情况

2021年9月03日机组负荷630MW，监盘发现CRT发出口开关“SF6气压低第1阀值报警”，就地检查核实3号发电机出口开关803气室SF6压力为830KPa，正常值为850KPa，就地持续监视SF6压力下降情况，下降速率约为1KPa/min。20：29，CRT发出口开关“SF6气压低第2阀值报警（1）”“SF6气压低第2阀值报警（2）”“分闸线圈I断线”“分闸线圈II断线”，压力显示已下降至800KPa，且仍继续下降，发电机出口断路器闭锁动作且检查发电机出口断路器外壳温度较高，将6KV厂用电切换至高备变供电，正常。22:06，降负荷至110MW，采用越级停运3号发电机方式，断开500kV第三串联络开关5032及3#主变高开关5031，发电机负荷降至0MW

2 故障检查及处理过程

2.1 检查情况

办理工作票，用SF6专用回收仪器回收断路器里的SF6，压力到0后打开人孔门，检查氧气含量合格，内部不存在六氟化硫和有害气体后，进去检查断路器内部软连接、金具、断路器金具头发现不同程度的损伤，其中断路器B相损伤较为严重（检查情况见图1）对出口断路器SF6气体管道各个连接处进行密封包扎密封对管道充SF6至额定压力。检查管道泄漏情况，发现B相靠发电机侧连通管底部有泄漏。

图1

2.1.1 出口断路器处理

（1）对发电机出口断路器本体软连接端子板处打磨处理，在软连接逐个恢复接线过程中及整体接线后，均要求做回路电阻，并与上一次检修时做的试验对比。

（2）SF6气压回路泄压后（泄压时进行SF6气体回收），按照力矩规定（M10螺栓：40N·m、M12螺栓：70N·m）重新紧固螺栓。先按对角螺栓紧固，再按顺序全部再紧固一遍。

（3）B相靠发电机侧连通管底部泄漏处刷涂包裹玻璃钢(图1)，并晾干24h。

（4）重新补充SF6气体，补至额定压力0.85kPa后并进行全面查漏和保压试验，无发现有新的泄漏点。（每隔半小时记录一次气压数据，必要时重新进行泄压处理）

2.1.2 封母金具及软连接处理

更换B、C相两侧及A相发电机侧软连接及封母金具。确认金具、软连接及相关配件数量准确无误，现场检查无损伤痕迹，设备出厂试验合格，具备出厂合格证。根据图纸分别对B4、C4处母线外壳划线并切割FT1-9-6G绝缘子座安装孔φ200，每相3处共6处，并焊接FT1-9-6G绝缘子座。移除原支撑绝缘子前，使用枕木对离相封闭母线做好重力支撑，再移除原绝缘子，安装至新焊接的FT1-9-6G绝缘子座。焊接完成后焊接位置及部件处涂B03淡灰色漆。根据图纸分别对A1、B1、C1、B4、C4处母线外壳及导体划线并切割。现场焊接新导体金具头，新金具头与导体用导体抱瓦进行焊接，焊接前需要调整母线金具与GCB金具间相对位置（控制在400±5mm）。焊接完成后，对焊接位置进行表面着色探伤。探伤完成后，对导体及焊接位置抱瓦涂黑漆。焊接外壳抱瓦，焊接完成后对焊接位置进行探伤，探伤完成后对焊接位置及外壳抱瓦处涂B03淡灰色漆。

2.2 封母交流耐压试验

（1）拆除3号发电机出线软连接、主变低压侧软连接、厂高变高压侧软连接及励磁变高压侧软连接。

（2）分别对3号发电机出口断路器发电机侧离相封母、主变侧离相封母逐相进行绝缘电阻和交流耐压试验，数据合格。

（3）试验完成后复装3号发电机出线软连接、主变低压侧软连接、厂高变高压侧软连接及励磁变高压侧软连接，并验收力矩合格。

2021年9月25日机组成功并网，26日加至满负荷发电，持续观察数天，未发现出口断路器SF6压力泄漏，A、B、C三相连接处无过热现象。

3 故障原因分析

结合运行、检修记录和检查过程中发现的问题，初步分析导致机组运行中出口断路器SF6泄漏有以下几种原因。

（1）机组投产至今时长11年，2019年3月C修后至今连续运行时长2年6个月，在停机维护期间未按照标准打力矩，导致软连接金属搭接面螺栓松动，金属接触面减小，软连接金属接触长期通过大电流，当电流流过导体材料后，它会发热，材料的表面会发生氧化，再加上海边电厂日常运行环境中湿度较高，盐分大。材料的表面会发生氧化。氧化后会减小导体的截流面积，截面减小意味着导体的发热更加严重，这又加剧了氧化程度，到了最后镀银层被严重腐蚀，接触越来越差，有效导电面积越来越窄，接触电阻升高。软连接接触面效果变差，发电机电流分摊不均，温升超过一定值后，材料的机械强下降。大电流情况下，容易导致接触面局部区域温度升高，过高的温升将影响电气设备运行的可靠性。最终导致断路器内部温度升高SF6密封件损坏，气体泄漏。

（2）由于铜的良好导电性能，电气设备中大量使用铜材质，采用镀银工艺不仅可以降低接触电阻，同时，还可以在不增大导体截面的情况下提高与外部电路进行电气连接的电器导电部分截流量。银具有电阻率低、附着性好、电镀层一般较厚，粘结磨损小、滑动寿命长等特点，银作为镀层材料得到大量应用。为了提高接触体的导电性与有效利用率，在接触体表面增加镀层是必不可少的工艺，从机械性能上来说，可以增加接触体的强度、耐磨性与平滑度。在镀银过程中工艺或者材质上出现问题，银液发生了变化，镀液中杂质积累和含银量降低，保证不了镀银层的厚度。软连接作为备品备件在保养期间应保存在低温、干燥、清洁的环境中。避免软连接镀银层失效。

（3）母线金具头材质为表面镀银基底材料为铝材质制作而成，软连接材质为表面镀银基底材料为铜制作而成，断路器两端接线排齿口为表面镀银基底材料为98%铝的铝合金制作而成，在运行中，当连接处表面镀银层逐渐失去作用后，接触面也逐渐变成铜铝接触，由于同铜铝的电位不同，铜铝接触部分会由于原电池反应加速铝线的氧化，时间久了，铜铝接头会接触不良，当铜和铝直接连接时，这两种金属的接触面在空气中水分、二氧化碳和其他杂质的作用下极易形成电解液，从而形成的以铝为负极、铜为正极的原电池，使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大。接触电阻的增大，运行中就会引起温度升高，高温下腐蚀氧化就会加剧，产生恶行循环，使连接质量进一步恶化，最后导致接触点温度过高。

（4）在软连接和金具头、断路器两端接线排齿口连接触面不管加工如何光滑，从细微结构来看，都是凹凸不平的，实际有效接触面只占整个接触面的一小部分，各种金属在空气中还会产生一种氧化层，使有效接触面积更小。导电膏导电膏中的锌、镍、铬等细粒填充在接触面的缝隙中，等于增大了导电接触面，金属细粒在压缩力或螺栓紧固力作用下，能破碎接触面上金属氧化层，使接触电阻下降，相应接头温升也降低，使接头寿命延长。使用劣质的导电膏，也是导致此处缺陷发生的原因。

4 结语

对于发电机出口断路器运行中SF6气体泄漏较为罕见，若不及时停机处理，则可导致严重的后果，给发电厂造成较大的经济损失，因此发电厂应重视发电机设备检查与检修，严格控制检修过程中的质量控制，同时，也要采用多种多样的离线、在线监测方法及时发现发电机运行状态，有机会安排停机消缺工作。