一起6 kV脱硫快切装置故障分析

鄢志超

(浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江 嘉兴 314201)

0 引言

厂用电快切装置是发电厂电气系统的一个重要设备，作用是在正常及故障情况下完成两路供电电源间的快速切换，确保设备可靠运行，快切装置对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。下面以某电厂一起6 kV脱硫段快切装置故障为例，根据数据分析快切装置动作情况，查找故障原因，并提出相关改进建议。

1 故障概述

1.1 故障前运行方式

该电厂5号机6 kV脱硫段母线配置两路电源进线开关，脱硫工作进线开关由机组高压脱硫变供电，脱硫备用进线开关由高压启备变供电。两路电源进线开关的切换由5号机6 kV MFC2000-3A型脱硫快切装置实现，脱硫工作进线开关和脱硫备用进线开关均采用HS5010M型真空断路器。

1.2 故障经过

某日5号机停机过程中，需要将5号机6 kV脱硫段母线由工作进线开关供电切换至备用进线开关供电。当操作员在DCS画面发出“启动6 kV脱硫快切”命令后，5号机6 kV脱硫快切装置“切换失败”报警、6 kV脱硫工作进线开关“开关故障”报警，5号机6 kV脱硫段母线未切换至备用进线开关供电。

2 故障判断及分析

2.1 脱硫快切装置切换方式

脱硫快切装置共有3种启动方式，分别是正常切换、故障切换和不正常切换方式。正常切换方式为双向，可以由工作到备用，也可由备用切换到工作。快切装置启动后，根据工作开关、备用开关动作的先后顺序，可以分为串联切换、并联切换和同时切换。并联切换分为并联自动切换和并联半自动切换方式。并联自动切换时，装置先合备用开关，经一定延时后再自动跳开工作开关，若在这段延时内，刚合上的备用开关被跳开(如保护动作跳闸等)，则装置不再自动跳，以免母线失电。并联半自动方式时，装置合上备用开关后，跳开工作开关的操作需由人工完成，若在设定的时间内，操作人员仍未跳开工作开关，装置将发出告警信号，以免两个电源长期并列运行。

2.2 脱硫快切装置动作分析

5号机6 kV脱硫快切装置远方启动切换为正常切换，采用并联自动方式，即先合备用进线开关，确认备用进线开关合闸后，再分工作进线开关。分析该脱硫快切装置动作时序信息可知，脱硫快切装置先发出合备用进线开关命令，48 ms后收到了备用进线开关合闸成功反馈信号。备用进线开关合闸成功300 ms后，脱硫快切装置发出分工作进线开关命令，命令发出500 ms后仍未收到工作进线开关分闸成功反馈信号，引发去耦合动作。在规定时间内应合上的开关已合上，但应跳开的开关未跳开时，快切装置将执行去耦合功能，跳开刚合上的开关，以避免两个电源长时间并列运行。由此判断，5号机6 kV脱硫段快切失败是由于6 kV脱硫工作进线开关未成功分闸引起。

2.3 脱硫工作进线开关分闸故障分析

5号机6 kV脱硫快切装置跳工作进线开关回路如图1所示。

图1 脱硫快切装置跳工作进线开关回路

5号机6 kV脱硫快切装置开关回路中，Q11为直流控制电源开关，KT为脱硫快切装置跳工作进线开关出口接点，S为工作进线开关的常开辅助接点，T为工作进线开关分闸线圈。Q11合闸后，开关分闸回路的直流电源接通，当5号机6 kV脱硫工作进线开关处于合闸状态时，其常开辅助接点S闭合。

检查该脱硫工作进线开关，发现直流控制电源开关Q11跳闸，开关柜内有明显烧焦气味。查看开关本体，状态指示牌显示工作进线开关仍在合闸位置，手动跳开工作进线开关后，将开关拉出仓外检查。检查分闸线圈T，有明显烧毁痕迹，判断烧焦气味来自于分闸线圈。用万用表测量分闸线圈电阻为42 kΩ，阻值明显偏大，确认分闸线圈T已烧毁。检查开关本体，发现工作进线开关分闸机构卡涩。直流控制电源开关Q11外观无损坏痕迹，试合直流控制电源开关Q11，合闸正常，未发生跳闸。用万用表测量直流空气开关下端头直流电压，电压值正常，说明直流控制电源开关Q11未发生故障。

检查5号机6 kV脱硫快切装置，用三相继电保护测试仪加入母线电压、工作进线电压和备用进线电压，脱硫快切装置上述三个参数的电压幅值、相角、频率采样均正常。用模拟断路器模拟故障前工作进线开关合闸、备用进线开关分闸状态，短接脱硫快切装置远方启动切换接点，模拟断路器备用进线开关先合闸后又分闸，模拟断路器工作进线开关未分闸，切换失败。查看脱硫快切装置工作记录，跳工作进线开关失败，去耦合动作。用模拟断路器做切换试验时工作进线开关未分闸，说明脱硫快切装置跳工作进线开关回路存在故障。将该脱硫快切装置出口板抽出检查，发现跳工作进线开关出口接点有烧毁痕迹。

本次故障中，当脱硫快切装置收到远方启动切换命令后，脱硫快切装置跳工作进线开关出口接点KT闭合，分闸线圈T得电。该装置跳工作进线开关出口接点KT为电流自保持型，只有当工作进线开关分闸成功、开关本体辅助接点S断开后，脱硫快切装置出口接点KT才能返回。而脱硫工作进线开关分闸机构故障导致分闸线圈T得电后，开关未分闸，开关本体辅助接点S未断开，装置出口接点KT无法返回，以致该装置分闸线圈T由于长时间承受分闸电流而烧毁，装置跳工作进线开关出口接点KT长时间带电过载而烧毁。

3 改进建议

3.1 快切装置出口接点改为脉冲接点

5号机6 kV脱硫快切装置出口接点为电流自保持型接点，一旦出现开关分闸线圈故障、机构卡涩等情况，自保持接点将无法断开，出口接点会因长时间带电过载烧毁。建议将脱硫快切装置电流自保持出口接点改为脉冲接点，脉冲长度大于开关分闸时间，以保证开关正常分闸时开关辅助接点S先断开。脱硫快切装置采用脉冲接点后，即使开关本体分闸回路出现故障，分闸线圈也不会长时间带电，从而降低了开关分闸线圈烧毁的可能性。

3.2 工作进线开关分闸回路优化

在5号机6 kV脱硫工作进线开关分闸回路增加继电器K1，脱硫快切装置出口接点KT先启动继电器K1，继电器K1接点在启动开关分闸线圈T，如图2所示。

图2 改进后脱硫快切装置跳工作进线开关回路

图2中继电器K1采用高阻值型电压继电器(线圈电阻几千欧)，可以减小脱硫快切装置出口接点KT回路电流，降低脱硫快切装置出口接点烧毁可能性。

3.3 工作进线开关返厂修理

5号机6 kV脱硫工作进线开关已多次出现分闸机构故障，若在母线设备故障时工作进线开关无法分闸切断故障电流，将造成设备损坏甚至事故。建议将5号机6 kV脱硫工作进线开关返厂详细检查，确保开关分闸机构可靠运行。

4 结束语

深入分析脱硫快切装置工作原理，并在此基础上优化二次回路设计，改善一次设备可靠性，可以有效提高脱硫切换装置切换成功率，防止6 kV脱硫段母线失电，保障脱硫系统安全稳定运行。