6 kV断路器二次插头故障原因分析及改造措施

巨建成

(河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄　050400)



6 kV断路器二次插头故障原因分析及改造措施

巨建成

(河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄050400)

摘要：针对某电厂VB1断路器二次插头故障率高的问题，从二次插头安装位置和类型设计方面进行分析，认为二次插头、插座位置、类型设计不合理是导致其故障率高的主要原因，提出调整二次插头的安装位置，更换二次插头型号等改造措施，并说明改造效果。

关键词：VB1断路器；二次插头；不良接触

1概述

发电厂厂用电系统承担着电厂内部动力、照明、电力系统保护功能，高压厂用电系统多采用6 kV电压等级，其所使用的6 kV断路器承担着电能的输送、分配，因此6 kV断路器二次插头的状态直接关系着发电厂机组的稳定。针对某电厂厂用电系统6 kV断路器二次插头故障率高、断路器多次拒分现象展开调查，分析故障类型与故障原因，对比故障率低的同类型断路器，最终通过调整二次插头位置、更换二次插头类型提高了6 kV断路器的稳定性。

2存在的问题

某火力发电厂5号、6号机组高压厂用电系统中大容量负荷采用GE Powell Power/vac VB1中压真空断路器，铠装手车式，额定电压6 kV。该断路器自2006年投入使用，2010—2013年VB1断路器二次插头故障次数、故障率逐年增高，见表1。

表1断路器二次插头故障率统计

断路器类型2010年2011年2012年2013年故障次数/次故障率/%故障次数/次故障率/%故障次数/次故障率/%故障次数/次故障率/%5号机组VB110191330235131836号机组VB18161226276128705号机组VCR000021211号机组ZN31012255

从表1可看出，5号机组VCR断路器与5号机组VB1断路器处于同一配电室，但所带负荷在2 000 kW以下；ZN断路器为该电厂1号机组6 kV配电室使用，所带负荷大小、类型与VB1断路器相同。5号、6号机组VB1断路器的故障次数与故障率逐年增加，增幅也逐年增大，而VCR、ZN断路器二次插头故障次数均在5次/年以下，说明VB1断路器二次插头故障率高为异常现象，同时对VB1断路器二次插头故障率有一个合理的期望值，即达到VCR、ZN二次插头故障次数的平均值。

对VB1断路器的故障类型进行统计，二次插头不良接触和二次插头损坏占故障比例83%以上。二次插头不良接触，会导致运行中的断路器成为死开关，发生拒分、拒合故障，进而导致越级跳闸和故障面扩大[1]。同时不良接触导致接触面过热，插头绝缘外壳疲劳，在断路器进车冲击下会断裂，因此降低VB1断路器二次插头故障率具有实际意义。

3原因分析

3.1VB1断路器二次插头安装位置

6 kV断路器VB1、VCR、ZN均为中置手车式，但VB1二次插头位于断路器本体前右下方，即一次插头下方，VB1进车时，操作人员无法观察二次插头与插座的结合情况，同时VB1体积大，重量约200 kg，进车时如果二次插头与插座错位，在断路器本身重量作用下，断路器二次插头、插座承受较大冲击力。观察VCR、ZN断路器，这两者二次插座固定在断路器本体前面板上方，二次插头通过引线与配电柜内二次回路连接。这样断路器进车时，由于有导轨的制衡，一次插头能够顺利对接，进车完毕后，操作人员手动对接断路器本体外的二次插头与插座，操作过程可视，操作人员能够直接观察二次插头的配合情况，即使二次插头、插座配合失误也不会承受开关本体的冲击力。VB1断路器结构示意，见图1。

图1　VB1断路器结构示意

在断路器停电检修期间，对断路器内部二次回路进行测量，包括断路器内部分合闸线圈、辅助开关节点，由于VB1二次插头位于断路器一次插头下方，每次测量时需将断路器回车退出配电间隔，每台VB1断路器进出车操作需要2人配合进行，这样降低了检修效率，而VCR、ZN二次插头位于断路器前面板，因此无需退出间隔即可测量断路器内部回路。因此VB1断路器二次插头、插座位置不合理是导致二次插头故障率高的主要原因，同时也导致了VB1断路器检修效率低。

3.2VB1断路器二次插头类型设计

VB1断路器二次插头、插座配合失误会受到断路器本身重量的冲击，断路器进出车及运行时均会产生震动，但VB1断路器二次插头无固定防震措施，同时VB1断路器二次插头触孔直径大，极易造成触针晃动、变形。对比VCR、ZN断路器，该2种断路器二次插头有保险扣，从设计上确保了二次插头、插座使用时的紧密配合、防止震动导致的不良接触[2]。因此VB1断路器二次插头类型设计不合理是导致断路器二次插头故障率高的重要原因。

4改造措施

4.1调整VB1断路器二次插头的安装位置

VB1二次插头固定在断路器一次插头下方，断路器本体外壳为钢结构，二次插头触针通过引线与断路器内部电气回路联系，因此可以将二次插头拆卸，在原位置安装端子排，原插头触针引线连接端子排上口，端子排下口连接引线，使用尼龙波纹伸缩管包裹该引线至断路器前面板，在前面板选择避开手车操作板位置，打孔安装新插头，断路器前面板与断路器内部结构具有足够的安全距离，同时包裹导线的尼龙波纹伸缩管布置应避开断路器传动机构，防止其内部二次线受伤，无法正确传递电气信号。

4.2更换VB1断路器二次插头型号

VB1断路器二次回路主要为继电保护、DCS提供节点状态、控制信号输送功能，在正常运行时二次回路不会长时流通电流[3]，因此选择体积较小、触针较细的插头插座能够满足工作时流通电流的需求。市场上有金属外壳、防震保险扣设计的产品，因此更换二次插头类型方案可行并具体实施。

为取得科学合理的改造效果，首先针对5号机组6 kV配电室内的VB1断路器进行二次插头改造，以6号机组VB1断路器保持现状作为参照。改造完成后跟踪统计5号、6号机组VB1断路器二次插头故障次数与故障率，以确定改造方案的正确与否。VB1断路器改造后外观如图2所示。

图2　VB1断路器改造后外观

5改造效果

5号机组VB1断路器二次插头改造完成后，对该电厂6 kV断路器二次插头故障情况进行了1年的统计记录。5号机组VB1断路器经改造后，在2014年二次插头故障次数为1次，发生在1-3月，为改造刚完成阶段，5号机组VB1断路器二次插头故障次数已达到改造前的期望值，即低于VCR193、ZN断路器二次插头故障次数的平均值。6号机组VB1断路器未改造，2014年全年故障次数为39次，比2013年增加11次。同时，所有断路器故障次数多发期为1-3月和10-12月，结合电厂的生产实际，该电厂在冬季机组停运检修，检修期间6 kV配电设备频繁的启停是导致二次插头故障增加的原因，而在春夏秋季节，该电厂机组正常负荷运行，6 kV配电设备一直处于运行状态，此时发生的断路器二次插头故障多为插头接触不良、接触面过热。

通过改造，由于二次插头、插座位于断路器前面板处，操作人员对VB1插头的操作过程由原来的不可视变为可视，同时VB1断路器进车操作，不会发生二次插头、插座歪斜碰撞，进车完毕后，操作人员手动分合插头插座，新插头有保险扣，能保证插头插座的紧密配合。在断路器停运期间，检修维护人员无需将断路器退出配电间隔，通过测量断路器本体前面板处的二次插头，即可检测断路器内部电气回路，降低劳动量，提高了生产效率。同时新插头材料坚固，耐冲击能力强，保证了断路器的安全运行。

6结束语

通过VB1断路器改造前后二次插头故障数据对比，可以确定该改造方案的可靠有效，使操作人员对VB1断路器的操作可视、方便、可靠。本次改造通过判断造成断路器二次插头故障的原因，分析对比同类型、同环境的断路器二次插头安装模式，最终确定改造方案的可靠有效，这种处理问题的思路也可以适用于其他设备的技术改进，同样该改造方案可以推广到类似结构的断路器。

参考文献：

[1]舒永志.浅谈铠装手车式断路器二次插头的安全维护[J].电力安全技术,2012,14(6):55.

[2]杨明泽.断路器二次回路的几点问题及改进[J].电力自动化设备,2003,25(3):104-106.

[3]肖良骐.高压断路器二次回路常见故障分析、解决及改进[J].电力与能源,2012(21):418.

本文责任编辑：罗晓晓

Cause Analysis and Improvement of 6 kV Breaker Secondary Plug

Ju Jiancheng

(Hebei Xibaipo Power Generation Co., Ltd.,Shijiazhuang 050400，China)

Abstract:Aiming at the failure rate of the VB1 breaker secondary in the power plant plug, by analyzing the installation site and the type of the secondary plug, this paper considers the cause of failure are the wrong installation location and the inappropriate type of the secondary plug, proposes to replace the type and the installation location of the plug, at last checks the effect of the improvement.

Key words:VB1 breaker; secondary plug; bad contact

中图分类号：TM561

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)01-0044-02

作者简介：巨建成(1986-)，男，变电检修高级工，从事发电厂电气一次设备检修、运行、维护工作。

收稿日期：2015-07-14