SFC输入断路器未合闸原因分析及改进措施

蒋明君，章 亮，潘菊芳，孟 玲

（1.华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏省宜兴市 214205；2.浙江省桐柏县抽水蓄能发电有限责任公司，浙江省桐柏县 317200；3. 国网新源控股有限公司，北京市 100053）

SFC输入断路器未合闸原因分析及改进措施

蒋明君1，章 亮2，潘菊芳2，孟 玲3

（1.华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏省宜兴市 214205；2.浙江省桐柏县抽水蓄能发电有限责任公司，浙江省桐柏县 317200；3. 国网新源控股有限公司，北京市 100053）

本文对某抽水蓄能电站机组SFC输入断路器未合闸原因进行了细致地分析，特别是对SFC输入断路器合闸回路、逻辑图、断路器本体机构进行了详细分析，对SFC输入断路器端子和SFC输入断路器运行维护提出了改进措施，并对机组拖动回路运行维护提出了建议。

SFC；输入断路器；位置节点

0 引言

静止变频器（以下简称SFC）是抽水蓄能机组泵工况的首选拖动设备，它既可将发电电动机从静止状态平稳地拖动至额定转速，又可灵活地将发电电动机稳定在某一转速，目前大型抽水蓄能机组抽水方向启动首选SFC拖动，故SFC及其辅助系统可靠性关乎着抽水蓄能机组抽水方向启动成功率，而SFC输出断路器作为SFC拖动电气轴建立环节上一个关键设备，可靠地分合，直接影响SFC可靠性。某抽水蓄能电站静止变频器采用的是ABB公司生产的A1212-293R452型，输出断路器采用ABB公司的ZS1型铠装式，断路器为VD4真空断路器。

1 故障经过

某日，监控发令合SFC 3号机组侧输入断路器ICB62，合闸令发出10s后出现合闸失败报警。

现地检查：断路器本体位置指示显示为分位，REF542显示屏上第1页3号灯为黄灯，对应信息为“CB SPRINGS CHARGED”，第2页1号灯未亮，对应信息为“CLOSING CIRCUIT”，断路器本体机构储能指示翻牌显示储能正常，合闸闭锁电磁铁RL1未励磁。

将断路器摇至试验位置，现地手动合闸，断路器未动作。手动本体合闸未动作，将合闸闭锁电磁铁和低电压脱扣器手动励磁后，手动动作断路器本体合闸按钮，断路器可以合闸。

2 原因分析

2.1 断路器合闸条件

SFC输入断路器合闸需满足如下条件。

（1）REF542发出合闸令BO1。

（2）断路器QB本体机械结构合闸条件满足。

2.1.1 REF542发出合闸令BO1条件

REF542发出合闸令B01条件，如图1所示。

将图1断路器合闸与合闸闭锁逻辑图进行简化，可简化为图2。得出，REF542发出合闸动作信号BO1需满足如下要求。

图1 断路器合闸与合闸闭锁逻辑图

图2 断路器合闸与合闸闭锁逻辑简图

图3 断路器本体电气控制接线图

（1）现地/远方操作均需满足：

1）无分闸令；

2）外部跳闸令BI12未发出；

3）电缆室弧光保护BI17未动作；

4）保护跳闸令未发出；

5）断路器在分位；

6）储能弹簧已储能。

（2）远方合闸另需满足：

1）断路器在工作位置；

2）接地隔离开关在分位；

3）存在远方合闸令。

（3）现地合闸另需满足：

1）断路器在试验位置；

2）现地合闸令。

2.1.2 断路器本体机构满足合闸条件

断路器本体机构满足合闸条件，如图3所示。

注：图中为断路器处于分闸且未储能状态；

Y1为合闸闭锁电磁铁；

Y2为第一分闸脱扣器；

Y9为第二分闸脱扣器；

S1为储能机构位置开关；

S2为合闸闭锁电磁铁位置开关；

S3为断路器本体位置开关；

Y3为合闸脱扣器。

断路器电气回路：

（1）储能机构已储能，即储能机构位置开关S1端子13：14需导通。

（2）断路器本体在分位，即断路器位置开关S3端子31：32需导通。

（3）合闸闭锁电磁铁励磁，其位置开关S2端子0：2需导通。

本体机械回路：

（1）合闸闭锁电磁铁励磁。

（2）储能机构已储能。

（3）低电压脱扣器励磁。

2.2 故障排查

2.2.1 检查合闸令BO1是否发出

首先，检查合闸令BO1是否发出。

REF542显示屏上第2页1号灯未亮，依据图1此时表示断路器存在合闸闭锁、未发出合闸令。对2.1.1逐条进行排查。

（1）断路器位置情况。现地断路器在工作位置，REF542上显示断路器在工作位置，断路器工作位置开关BT1端子XB/49：51导通，且断路器在试验位置现地合闸未成功，可基本排除断路器位置信号故障。

（2）远方合闸令。 断路器在试验位置现地合闸未成功，可基本排除当时未发远方合闸令现象。

（3）无分闸令。断路器在试验位置现地合闸未成功，可基本排除当时未发远方合闸令现象。

（4）外部跳闸令BI12动作情况。REF542本体上ALARM灯和显示屏第1页6号灯为绿灯，外部跳闸令BI12未动作。

（5）电缆室弧光保护BI17未动作。REF542本体上ALARM灯和显示屏第2页6号灯为绿灯，电缆室弧光保护BI17未动作。

（6）保护动作情况。REF542本体上ALARM灯和显示屏第1页4号、5号灯为绿灯，未出现保护动作情况。

（7）紧急分闸令。REF542本体上ALARM灯和显示屏第1页7号灯为绿灯，未出现紧急分闸令。

（8）接地隔离开关位置。断路器柜本体接地隔离开关本体及信号均显示在分位。

（9）断路器位置。断路器本体上“O”字牌已翻出，REF542与面板上均显示在分位。

（10）储能弹簧储能情况。断路器本体上“储能”黄牌已翻上，电机已不在储能，但REF542显示屏第1页3号灯为黄灯，即“CB SPRINGS CHARGED”不满足，断路器本体与REF542上显示矛盾。

2.2.2 将断路器摇至试验位对本体进行检查

其次，将断路器摇至试验位对本体进行检查。

断路器电气回路：

（1）储能机构储能情况。储能机构位置开关S1在断路器本体合闸回路端子XB/13：14导通。

（2）断路器本体位置。断路器位置开关S3在断路器本体合闸回路端子XB/31：32导通。

（3）合闸闭锁电磁铁励磁情况。合闸闭锁电磁铁位置开关S2在断路器本体合闸回路端子XB/0：2未导通。

断路器机械回路：

（1）合闸闭锁电磁铁励磁情况。合闸闭锁电磁铁未励磁。

（2）储能机构储能情况。储能机构已储能。

（3）低电压脱扣器励磁情况。低电压脱扣器励磁。

2.2.3 问题分析

综上排查，存在问题如下：

（1）储能弹簧实际已经储能，但在REF542上显示未储能。

（2）合闸闭锁电磁铁未励磁。

依据图1，储能弹簧在REF542上储能信号BI7不满足时，REF542显示屏第1页3号灯为黄灯，同时合闸闭锁电磁铁也不励磁，与2.2.2（3）排查出的现象完全吻合，此时可判定储能弹簧储能信号BI7未满足，依据图4可知该信号是通过储能机构位置开关BS2的XB/24：34端子输出。现地检查XB/24端子存在松动现象。

将XB/24端子完全松开，与当时故障情况完全吻合，证实当时SFC 3号机侧输入断路器未能合闸原因为XB/24端子松动导致。

（3）SFC输入断路器分合较为频繁，分合时，断路器存在一定的振动；另储能机构位置开关BS2的XB/24：34端子为插拔式， 操作振动较易引起松动。

图4 储能弹簧储能信号BI7回路图

3 改进措施

抽水蓄能机组SFC输入断路器性能完好与否对机组抽水方向启停成功率有着极为重大的影响，断路器主要部件可靠与否直接影响断路器功能的实现。结合现场实际，采取以下措施：

（1）将SFC系统3台断路器所有端子进行检查紧固，并对机构进行一次系统检查。

（2）制定合理的维护周期、项目，将SFC系统3台断路器纳入定期检查维护工作中。

（3）举一反三，对类似设备例如SFC输入断路器、启动母线相关断路器或隔离开关进行检查，并纳入定期检查维护工作中。

（4）储能机构位置开关BS2的XB/24：34端子采用卡扣式和螺丝紧固方式，增加紧固度。

（5）将断路器储能情况接入监控系统，以便及早发现缺陷，及时处理。

4 结束语

抽水蓄能机组SFC拖动回路电气轴回路性能完好与否对机组抽水方向启停成功率有着极为重大的影响，电气轴回路各个主要部件可靠与否直接影响功能的实现。结合现场实际。故在平时的运行维护中，对SFC拖动回路电气轴运行维护和巡视检查一定要重视，下面结合现场实际，笔者提出以下建议：

（1）梳理机组拖动流程、关联回路，找出关键环节和薄弱环节，制定相应的应对改进措施、应急预案和巡检检查项目要点。

（2）电气轴回路中各断路器、隔离开关及其机构要列入定期检查项目中，不断梳理改进检查项目和周期。

（3）结合定期试验或运行，用红外成像设备测量SFC拖动回路各电气轴接头，并对比分析。

（4）定期检查重要端子，特别是插拔式端子松紧度，必要时检查其导通性。

（5）定期各机构电机运行情况，特别是储能电机运行情况。

（6）定期检查断路器储能机构情况，防止出现卡涩现象。

（7）有条件情况下，将重要断路器的储能情况加入相应的开机预条件或监控画面。

（8）在现场存放易耗、关键备件，如储能电机备件和相应的更换工器具，出现故障后可立即进行更换，以缩短故障处理时间。

[1]李浩良，孙华平.抽水蓄能电站运行与管理.浙江：浙江大学出版社.

蒋明君（1981—），男，本科，工程师，主要从事抽水蓄能电站电气设备技术管理工作。E-mail:jmj0603@126.com

章 亮（1982—），男，本科，工程师，主要从事水电站运行工作。E-mail:baal2008@163.com

潘菊芳（1982—），女，本科，工程师，主要从事抽水蓄能电站统计管理工作。E-mail:test1982@126.com

孟 玲（1986—），女，本科，工程师，主要从事抽水蓄能电站计划管理工作。E-mail:ml_linda@126.com

Analysis and Treatment of SFC Input Circuit Breaker

JIANG Mingjun1， ZHANG Liang2， PAN Jufang2， MENG Ling3
（1. East China YiXing Pumped Storage Power，YiXing 214205，China; 2. East China Tongbai Pumped Storage Power Station，TongBai 317200，China; 3.State Grid XinYuan Company Ltd.，BeiJing 100761，China）

In this paper， there are some detailed analysis for closing failure of SFC input circuit breaker with one Pumped Storage Power Station， especially for SFC input circuit breaker closing loop， logic diagrams， switch body agencies carried out a detailed analysis. Enter the switch terminals for SFC and SFC input circuit breaker operation and maintenance of proposed improvements， and drag the loop operation and maintenance unit made recommendations.

SFC; input circuit breaker; location node