开关合闸线圈烧毁事故分析

2015-12-30赵秋石

电力安全技术 2015年7期

关键词：行程开关接点合闸

赵秋石

(大唐碧口水力发电厂，甘肃陇南 746412)

开关合闸线圈烧毁事故分析

赵秋石

(大唐碧口水力发电厂，甘肃陇南 746412)

介绍了某电厂发生的一起开关合闸线圈烧毁事故，经检查分析，确定事故原因为储能电机的行程开关常闭接点锈蚀、接触不良，提出了防止开关柜受潮、合闸线圈长时间带电等的改进措施，确保了合闸开关的可靠动作。

开关；合闸线圈；烧毁事故

1 电厂概况

某水电厂装有3台单机容量为3.7 MW的水轮发电机组，于2009年8月投产发电。该厂发电机与变压器采用单元接线，电站以110 kV一级电压接入系统，110 kV母线采用单母线接线方式，共有2条110 kV出线。机组投运后1年大修时，1号主变高压侧开关1101DL出现故障。该开关为ZF6-126CB型气体绝缘全封闭开关设备(GIS)。开关的主要技术参数如表1所示。

表1 ZF6-126CB型气体绝缘全封闭开关主要技术参数

2 事故经过

2010年11月，检修人员完成1号机主变保护装置定检及相关开关检修，设备各项指标合格；进行1号主变保护传动试验，分别用变压器差动保护、主变零序保护跳变压器高压侧开关1101DL、发电机出口开关111DL、厂变高压侧开关101DL，保护均正确动作，开关正确动作，信号指示正确，无异常现象发生。在进行最后一项主变重瓦斯保护传动试验时，运行人员用中控室远方操作把手合1101DL开关，在1101DL旁的监视人员发现开关未合上，且有烧焦气味并伴有白烟产生，立即报告中控室；中控室随即下令保护盘旁监视人员切断操作箱控制电源(现地无控制电源开关)。现地检查发现，机构箱内有白烟，开关合闸线圈表面绝缘层已经熔化变黑，发出刺鼻的烧焦气味。待线圈冷却后测量线圈阻值已由20 Ω(检修时测量值)降至3 Ω，合闸线圈阻值下降85 %，已严重烧毁。

3 事故原因分析

对开关机构箱进行检查后发现，开关储能指示未到位，即储能过程未完成。开关机构箱内控制回路如图1所示。在弹簧储能未完成时，弹簧未储能行程开关MK闭合，弹簧未储能继电器MZJ3励磁，合闸回路中的弹簧未储能闭锁接点MZJ3(常闭)打开，使合闸回路无法形成通路。而在本次故障中，开关操作箱旁监视人员确认，合闸操作时开关跳位指示灯LD闪烁一次，合闸灯始终未亮。开关操作箱内控制回路如图2所示。

图2中TWJ1为电压启动的合闸监视继电器，内阻为5.1 kΩ，远大于合闸线圈阻值20 Ω。该回路带电时其内部流过的电流很小。操作箱开关分位指示灯LD闪烁一次，则TWJ1继电器励磁，说明机构箱内合闸回路中弹簧未储能常闭接点MZJ3未打开，合闸回路形成通路。

据此分析，合闸线圈烧毁可能有以下2个原因。

(1) 弹簧未储能，继电器MZJ3不能可靠励磁，导致常闭接点MZJ3无法打开或者接触不良而动作不可靠，因此合闸回路长时间带电。但由于储能过程未完成，导致开关合闸能量不足，合闸过程无法完成，串接于合闸回路的开关位置辅助接点F(常闭)无法进行转换切断合闸回路，导致合闸线圈长时间带电烧毁。

图1 开关机构箱内控制回路

图2 开关操作箱内控制回路

测量MZJ3继电器线圈阻值合格，开关操作及电机储能回路对地绝缘合格后，投入操作电源及电机控制电源。经多次试验后确认，开关弹簧未储能继电器MZJ3励磁可靠，合闸回路中的弹簧未储能常闭接点MZJ3与电机控制回路中的弹簧未储能常开接点MZJ3均能可靠动作，储能过程正常。由此排除弹簧未储能继电器MZJ3不能可靠励磁，或者其常闭接点MZJ3动作不可靠这一可能原因。

(2) 弹簧未储能，行程开关动作不可靠，或者行程开关常闭接点MK动作不可靠。此次事故涉及开关操动机构为全弹簧操动机构，储能回路工作原理如图3所示。

断路器合闸后，储能行程开关MK闭合，MZJ3继电器励磁，MZJ3继电器常开接点闭合；MZJ2继电器励磁，MZJ2继电器常开接点闭合，接通储能电机回路，对合闸弹簧进行储能。储能到位后，棘轮轴上的凸轮将使行程开关MK动作，MK常闭接点打开，切断弹簧未储能回路。为防止电动机启动时间过长，电动机时间继电器MSJ的延时闭合接点闭合，辅助继电器MZJ1的常闭接点打开，切断电机控制回路，使电机停止运行。

若行程开关MK的安装位置不恰当，或离棘轮轴上的凸轮距离远，都可能引起行程开关不动作。检查储能行程开关安装位置合适，与凸轮的距离准确，多次试验动作可靠，由此排除行程开关动作不可靠这一可能原因。

在检查储能电机的行程开关常闭接点时，发现MK的NC端子已经严重氧化锈蚀变绿。将行程开关MK取下，用万用表测量其常闭接点，发现其时通时断，接触不良。由此推断，当弹簧储能未完成时，储能电机的行程开关MK常闭接点接触不良，导致MZJ3继电器不能持续可靠动作；MZJ3常开接点在储能未完成的情况下切断储能回路，储能电机失电，停止运转。而此时MZJ3常闭接点闭合，合闸回路形成通路，开关的机构由于储能未完成而无法完成合闸过程，开关的常闭辅助接点F无法进行转换切断合闸回路，导致合闸回路长时间带电，烧毁线圈。

对电机行程开关MK辅助接点打磨处理后，投入开关操作电源。经试验，开关动作正常，储能回路正常。由此可知：本次开关合闸线圈烧毁是由于储能电机行程开关MK的常闭接点锈蚀、接触不良造成的。而行程开关辅助接点锈蚀的原因是：1101DL开关所在的110 kV GIS室背靠白龙江而建，环境较为潮湿，而行程开关所用端子材质为铜，导热性能良好，易随环境温度变化在其表面形成凝露，久而久之，接点表面锈蚀，造成接点接触不良。