对一起ME开关偷跳的原因分析与探讨

李鹏飞

摘 要：本文介绍了一起火电厂ME开关（电源开关）偷跳导致汽轮发电机跳闸的案例。将开关偷跳后立即进行了再次传动试验，开关偷跳不具备可再现性。针对可能导致该型开关跳闸的10个方面原因进行逐项分析，并提出了下一步攻关的方向。

关键词：ME开关；偷跳；机械保护；预防

中图分类号：TM77 文献标识码：A

0.引言

2011年12月13日08时01分，某厂运行人员刚刚完成交接班，#2机380VIVA段汽机#1MCC电源（二）开关跳闸，#2机“B定子内冷水泵跳闸、B闭冷泵跳闸、B密封油排烟风机跳闸、B氢冷升压泵跳闸、B轴封风机跳闸”事故报警发出，检查A侧相应泵联启正常，但A定子内冷水泵不出力，手动强合B定子内冷水泵失败，“定子内冷水压力低、定子内冷水流量过低、发电机断水”信号发出，30s后发电机断水保护动作，机组跳闸。

1.检查处理情况

事故发生后，电气检修人员迅速赶到现场检查分析：开关二次回路信号继电器未掉牌；对所有负荷和开关进行排查，未发现异常；将汽机#1MCC电源（二）开关摇到“试验”位进行分合闸，无拒动、无偷跳；将汽机#1MCC电源（二）开关解体检查，开关本体过流和速断保护已拆除，开关机构未发现异常；对开关二次回路摇绝缘，500MΩ；对开关二次回路跳闸回路和保护回路传动，开关跳闸正常，信号继电器动作正常。经检查操作票记录确认开关跳闸前运行人员无断开开关操作，开关偷跳。

2.ME开关偷跳的原因分析

汽机#1MCC电源（二）开关使用的开关为ME（现称为DW-17）系列万能式断路器，型号为ME630，额定电源380V，额定电流630A，额定开断电流50kA，额定操作电源DC 220V，最近一次检修时间2011年06月9日。事故发生后，电气专业组织技术人员分别于2011年12月13日和2012年1月9日对ME开关内部机构进行解体检查，分析可能导致开关跳闸的原因，诸如母线短路、负荷过载、断路器机构故障、控制回路故障。具体可分为9类：开关操作把手断开开关跳闸、开关控制回路电流保护动作跳闸、开关控制回路故障或异常误跳开关、开关本体过流保护跳闸、开关本体速断保护跳闸、开关五防保护动作跳闸、开关手动操作插入手柄跳闸、开关自由脱扣机构故障跳闸、开关操作机构储能弹簧故障。现将开关跳闸原理及偷跳可能性进行逐项分析：

2.1 开关操作把手断开开关ZKK。开关控制回路如图1所示。此项操作由运行人员按操作票执行，或者人为故意破坏断开开关。查阅运行人员操作票及值班记录，运行人员没有进行切换电源或断开开关操作。因该配电室配有4个防火门入口，只有3个防火门有门禁系统，均未查阅到开关跳闸前半小时人员进入门禁系统的记录，但未装门禁系统无法确认没有人员进入，因此，不排除人员破坏的可能。

2.2 开关控制回路过流保护动作跳闸。此过程通过开关外保护电流继电器动作实现（如图1所示）。当负荷侧出现短路或者电机过负荷下级开关拒动时，电流继电器反时限保护动作，开关跳闸，同时触发信号继电器掉牌。经检修人员确认，开关跳闸时，信号继电器未动作，开关保护回路传动正常，且汽机#1MCC电源（二）所带负荷未发现堵转或短路情况。因此，此项可以排除。

2.3 开关控制回路两点接地误跳开关。当开关控制回路出现两点接地时，可能导通开关跳闸回路，导致开关跳闸。经检修人员确认，开关二次回路对地绝缘500MΩ，可以排除控制回路此项。

2.4 开关本体过流及速断保护动作跳闸。如图2、图3所示。2011年5～6月份#2机B级检修期间，#2机所有ME开关本体过流保护已拆除，负荷的过流及速断保护由外部保护回路电流继电器动作实现（本体的过流、速断保护误差较大，在合闸过程中出现过误动。为避免此种情况，故#1A检修中同类型断路器先进行了拆除工作，#2B检修中也进行了拆除，但没有拆除彻底。）但在#2机汽机#1MCC电源（二）电源开关跳闸后检查发现，开关上的脱扣机构并未完全拆除，虽不具备本体过流保护功能，但存在误动的可能性。

2.5 开关五防机构动作跳闸。开关工作位合闸状态下，将开关向外摇出时，开关防止带负荷拉导致机构动作，开关跳闸。经检修人员现场确认，开关跳闸后处于工作位没有位移现象，开关进出车机构摇把在开关跳闸前一直在集控室保存，没有借用摇把记录以及将此开关摇出的操作记录。可以排除开关合闸状态下人员摇出机构导致开关跳闸。

2.6 开关本体操作手柄跳闸，如图4所示。当开关电动操作机构拒动时，可通过旋转开关操作手柄紧急分开开关。经检修人员确认，开关合闸状态下，逆时针旋转开关操作手柄，开关跳闸。与第一项原因相同，无法排除人员进入配电室后故意选择操作手柄导致开关跳闸。

2.7 开关自由脱扣机构故障跳闸。如图5、图6、图7所示。开关的断开最终是通过自由脱扣机构中半轴移动扣板脱落，使连杆机构解体而实现。开关操作机构经多次跳闸和合闸后，自由脱扣机构如果严重磨损，可能会出现开关再扣困难，脱扣容易，有时勉强扣住，一遇振动，则自行脱扣；有时再扣后，一合闸就滑扣。为了使自由脱扣机构能使断路器可靠地合闸及可靠地自动断开，当操作机构的贮能弹簧将能量释放通过连杆的传动使图5、图6、图7中的杠杆顺时针旋转从而带动触头系统。使断路器处在合闸位置，图6中扣指与半轴的间隔应为0.2mm～1mm，“a”值应调整为4mm～4.5mm，此要求可通过调节螺杆来达到，需要在今后的检修中排查确认。

经检修人员现场试验，开关跳闸后，先将开关摇至试验位分合3次，分合正常；对开关进行解体检查，手动分合闸不少于6次，均动作正常，无拒动，无偷跳；将开关重新放到试验位，合闸后模拟外部振动，用手拍开关，开关未跳闸，试验位分合闸3次，开关正常动作。因此，可以排除开关自由脱扣机构故障跳闸。结合制造厂意见及相关技术资料，因自由脱扣机构造成断路器跳闸的可能性很小。

2.8 开关操作机构储能弹簧故障。如图8所示。操作机构的开断储能弹簧在多次拉伸后松弛或失去弹性，闭合力变小，合闸时，断路器的四连杆机构无法推到死点位置，机构不能自保持在合闸位置，因此，开关不能正常闭合。通过第八项进行的现场试验，此项可以排除。

2.9 开关直流控制回路中窜入交流干扰分量。开关跳闸后，将开关摇至“试验”位，在母线段运行方式未发生改变的情况下，开关分合正常；开关跳闸时，同一直流控制母线上其他开关未发生误动和偷跳；此开关为就地把手控制方式，没有长控制电缆分布电容的存在。此项可以排除。

2.10 开关最低分闸电压偏低。因开关跳闸回路中串有开关合闸指示灯，因指示灯自身的高阻值，正常运行中通过的电流很小，若直流控制母线电压较高且开关最低分闸电压下降时，也可以导致开关跳闸。因机组急于启动等因素，未对开关做最低分闸电压试验，这个因素需要有检修机会时验证。

3.下一步工作的方向

通过对ME开关可能跳闸的所有诱因进行分析，排除人为因素，#2机汽机#1MCC电源（二）跳闸的原因有3个：

（1）#2机同类型开关本体的过流、速断保护脱扣机构未彻底拆除。

（2）开关自由脱扣机构间隙尺寸不符合“0.2mm～1mm”的要求，导致开关自由脱扣机构解扣、开关跳闸。

（3）开关跳闸线圈最低动作电压偏低。当直流母线电压扰动时，跳闸线圈无法躲过电流峰值动作，开关跳闸。

现已将排查以上3个因素列入同类型开关停电检修计划。利用停电机会对同类型断路器按“结论”中的原因进行排查、消除后观察确认。

结语

开关偷跳具有很大的偶然性，也是电气检修人员遇到的最难解决的问题之一。由于我公司ME开关均是15年以上的“老龄化”设备，设备的开停次数及保护动作跳闸次数所造成的冲击，对ME开关机械联锁部分有着累计性的影响，再加上来自内部的金属性疲劳，来自外部的不良盐尘环境，都可能引起开关瞬时跳闸。虽然在开关跳闸后检修人员做了大量的工作，但始终无法模拟到使开关偷跳的合理逻辑关系。下一步需要继续对未排除的因素进行验证，同时加强现场门禁系统管理，找到引起开关跳闸的真正原因，采取应对措施防止此类事件的发生。

参考文献

[1]董战虎.断路器“偷跳”故障分析及预防[J].胜利油田职工大学学报，2008，22（3）：77-78.

[2]刘兆正. DW17B（ME）万能式开关故障的排除[J].机电工程技术，2008，37（5）：109-110.

[3]魏建华，刘兆正.一起DW17B（ME）万能式断路器机构故障的排除[J].电气试验，2012，2012（4）：44-45.