隔离开关温度过高故障情况分析

付 骏

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

引言

基里隆Ⅲ号水电站位于柬埔寨王国西南部国公省，是国网新源国际水电开发有限公司以BOT方式在柬埔寨开发的水电项目，此电站共有2台单机容量为9.0MW立式轴流式水轮发电机组，总装机容量18MW。2012年4月份基里隆Ⅲ号电站进入发电试运行阶段，9月份进入正式商业运行，目前已投运5年。

1 机组部件简介

基里隆Ⅲ号水电站采用的是SF9000-8/2830型发电机，额定转速750r/min，额定定子电流970.3A，额定功率9.0MW，总装机容量18MW。主变为双绕组，容量25000kVA变压器，高压侧115kV，低压侧6.3kV，2台9.0MW立式混流发电机共用1台出口隔离开关，共用1台变压器。

2 故障发生的经过

2017年5月21 日09：30时，运维人员在用红外成像仪对厂房开关进行温度测量时发现F15开关B、C相温度高达到140℃，随即向柬埔寨调度（EDC）进行汇报，并提出体积申请。10：17时EDC批准基Ⅲ2台机组停机，10：19时基Ⅲ2台机组停机，11：00时做好F15隔离开关检查的安全措施后，对F15隔离开关本体进行检查。检查发现A、C相下端触头、触指、触臂有过热现象，B相上端与下端触头、触指、触臂有过热现象。对过热部件进行更换后F15隔离开关插拔正常，无卡涩情况。16：09时向EDC申请开机试验，16：22时3号机组并网发电，16：25时4号机组并网发电。

2017年11月29 日07：23：13时基Ⅲ电站监控系统报：发电机保护动作停机，3号机组电气事故停机（流程自启动），发电机保护动作停机，4号机组电气事故停机（流程自启动）。07：23：17时监控系统报：电气过速150%启动，4号机组4号机紧急停机操作（流程自启动），机械过速140%启动，3号机组紧急停机操作（流程自启动）。07：29：44时监控系统显示4号机组紧急停机操作成功（流程自启动），07：31：21时监控系统显示3号机组紧急停机操作成功（流程自启动）。

在机组停机过程中对厂房设备及机组保护动作情况进行检查，发现3号、4号机组保护柜发电机定子接地保护动作，同时发现6.3kV母线室内有胶皮气味。07：32时上位机拉开CB13开关，现地拉开DS13-1隔离刀闸。在做好安全措施后打开F15开关柜门时发现F15开关柜内有大量黑色橡胶颗粒。摇出F15开关进行检查，检查发现F15开关B相下端触指、触臂、静触头、绝缘套筒全部烧毁，随即组织人员对F15开关进行紧急处理。

在机组静态后，查询本次机组跳机时的历史曲线，发现4号机组转速最高达到153%，3号机组转速最高达到142%。4号机组导叶关闭时间为26s，3号机组导叶关闭时间为14s。2台机组甩负荷前后蜗壳压力正常。3号、4号机组水车室顶盖螺栓、连杆、拐臂、剪断销检查未见异常，开关站设备检查未见异常。21：19：38时CB13断路器合闸成功，21：31时厂用电恢复正常方式运行。11月30日对3、4号机组定、转子进行检查未见异常。13：39时3号机空载启动试验成功，14：42时3号机组并网发电，17：33时4号机组并网发电。

图1 烧损的F15隔离开关

图2 修复后的隔离开关

3 故障分析及排查

3.1 初步分析故障可能的原因

（1）梅花触头的紧固弹簧张紧力不足，造成梅花触头与静触头间接触不良，接触电阻较大，发热较大。

（2）柬埔寨气候潮湿，空气湿度大，易对金属部件造成锈蚀。

（3） 5月21日对F15隔离开关梅花触头，静触头进行了更换，11月29日出现F15隔离开关B相下端触头烧毁，查阅设备参数发现发电机的额定电流为970A，发电机出口断路器G3、G4开关的额定电流为3150A，6.3kV母线F15隔离开关的额定电流为2500A，分析判断为F15隔离开关容量偏小。

3.2 故障排查

更换备件后，检查F15隔离开关抽出式组件动作灵活，梅花触头外侧的紧固弹簧张紧力正常，梅花触头与静触头接触良好。

对F15隔离开关未烧损的A、C相进行检查，梅花触头与静触头未发现锈蚀情况，梅花触头与静触头接触部分有过热、烧灼的痕迹。

3.3 故障处理

（1）2017年05月24日对F15隔离开关B相、C相梅花触头进行了更换，清理F15隔离开关，并进行耐压试验，试验结果满足运行要求。

（2）2017年11月29日对F15隔离开关B相下端损毁部分进行了更换，清理F15隔离开关，进行耐压试验，试验结果合格。

（3）在2018年4月基里隆Ⅲ电站进行C级检修工作时对F15隔离开关三相的梅花触头、静触头进行了容量升级，提高F15隔离开关的容量。

3.4 防控措施

（1）定期使用红外线成像仪对F15隔离开关进行温度测试，建立温度台帐。

（2）根据测量的温度适当调整2台机组的无功负荷，降低定子电流，减少F15隔离开关的负担。

（3）联系厂家给出改进方案，根据方案采购较大容量的梅花触头与静触头。

3.5 原因分析

F15隔离开关采用的是64片梅花触头。梅花触头与静触头之间是点接触并通过紧固弹簧进行固定。发电机的额定电流为970A，6.3kV母线F15隔离开关的额定电流为2500A。F15隔离开关作为基里隆Ⅲ电站2台机组的出口隔离开关，通过的电流为3、4号机组实际电流之和。2台机组发电时出口电流接近隔离开关的额定电流，特别是机组连续发电时期，这会加大隔离开关的负担，产生较大热量，降低弹簧的张紧力，增大了梅花触头与静触头之间的接触电阻，造成F15隔离开关烧损。

4 结论和建议

基里隆Ⅲ电站F15隔离开关温度高并出现触指烧损情况的原因主要是隔离开关的容量偏小。当机组连续发电时F15隔离开关的负荷较大，温度升高。较高的温度会降低梅花触头紧固弹簧张紧力，使梅花触头与静触头间受力不均匀，增大了部分梅花触头的接触电阻，最终造成触指烧损。为了避免此类问题再次出现，应加强设备的巡视检查力度，定期使用红外成像仪，对厂内及开关站各个开关定期进行测温及观察，并建立相关台帐记录。坚持设备定期保养制度，认真执行设备定期清扫预试工作，利用设备停电机会对日常不能检查到的设备进行认真检查维护，及时发现和处理设备的缺陷和隐患，保证机组的安全可靠运行。