励磁系统直流灭磁开关维护与实践

2020-08-28周兴华

水电站机电技术 2020年8期

冯胜，胡瑞，周兴华

（中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌443002）

0 引言

直流灭磁开关在机组故障，事故灭磁时流经大电流，因此易烧蚀触头。而且开关分合次数越多，越容易对开关的机械结构造成损伤。因此摸索出一套针对应用于特大机型励磁系统的直流灭磁开关的维护方法，能够延长直流灭磁开关的使用寿命，提高机组运行的安全稳定性。

1 直流灭磁开关的结构

法国LENOIR 公司生产的CEX 系列某型开关分为正、负两极，每极由2 个部分串联组成，每部分的组成结构如图1 所示。

图1 CEX 系列某型直流灭磁开关

（1）1 个主电极触头——正常运行时，主要的电流从这个触头流过。

（2）2 个弧电极触头——带灭弧罩，当直流灭磁开关分断时，磁吹灭弧。

（3）1 个常闭/辅助/放电触头——带灭弧罩，其作用为在直流灭磁开关断开之前先合闸，将非线性电阻接入转子回路。

2 维护流程

如图2 所示，直流灭磁开关的维护分为外观检查和维护、触头维护和开关性能测试3 个部分。其中外观检查是消除事故灭磁时通断大电流对开关的影响，重点需检查开关本体有无烧蚀的痕迹。触头维护重点是检查触头之间接触的可靠性，开关性能测试则主要是验证维护总体效果。

图2 直流灭磁开关维护方法

3 案例实践与分析

3.1 灭弧罩和灭弧栅维护

灭弧罩和灭弧栅安装在主电极及辅助电极上，承担着降低电弧温度，加速电弧熄灭的作用，当分断大电流时金属灭弧栅片将电弧拉入灭弧栅片灭弧，易出现明显烧灼痕迹。检修时必须拆开灭弧罩，用无纺布蘸取酒精对其内壁及外部进行擦拭，必要时清理金属灭弧栅片上的烧痕，如果损坏必须及时更换。

3.2 触头维护

在直流灭磁开关的维护中，应该着重关注主电极（动、静）触头和辅助电极（动、静）触头的情况。外观检查方面主要进行触头表面检测，触头电气搭接面检测，电气测量方面主要进行触头接触电阻的测定。

3.2.1 触头表面接触电阻检测

主触头在电源电路中用来导通和切断电流；而辅助触头（常闭断口）与主触头通过共轴联动，用于断开或者投入灭磁电阻。接触电阻值的大小能有效反映触头之间接触的可靠性，进而影响触头的导电性能。而触头本体由于长期裸露在空气中，表面易形成氧化层并覆盖灰尘，会增加触头的接触电阻，在通断大电流时发热，进而损坏触头。因此需要对触头表面进行打磨，打磨时需使用1 000 目以上镜像砂纸和除锈剂平整触头，降低接触电阻，如图4 所示。如果触头接触面部位的银钯合金出现融珠现象，则需直接更换触头，如图5 所示。

图4 触头打磨处理对比图

图5 触头状态对比图

处理后，需采用接触电阻测试仪，对该直流灭磁开关每个触头连续测量3 次，取3 次测量平均值即为该触头的接触电阻。对比发现：维护前，所有触头的平均阻值为65.5 μΩ/200 A（其中有4 个触头的接触电阻超出规定的最大值，这4 个触头平均接触电阻为214 μΩ/200 A，是规定最大值的4.28 倍）；而维护后，平均接触电阻为27.75 μΩ/200 A，均满足要求。

3.2.2 触头搭接面检测

直流灭磁开关正常动作时，触头之间的有效搭接面积应不小于整个触头的2/3。若开关分合次数较多，各机械机构难免出现不同程度的磨损，动静触头之间可能移位，易出现点接触，导致开关动作不成功。某触头搭接面维护之前，灭弧极触头S4，导流极触头TH3、TH4 的搭接面之间咬合不到位。通过调整触头位置，最终解决了触头搭接面小的缺陷。

3.3 开关性能测试

3.3.1 同步性能测试

该型直流灭磁开关在给定条件下额定分闸时间≤60 ms、合闸时间≤300 ms。使用开关特性测试仪进行了5 次低电压操作试验，得到主断口以及弧断口分合闸的平均性能数据，如表1、表2 所示。试验结果：弧断口平均合闸时间205.25 ms、分闸时间40.25 ms，主断口平均合闸时间216.75 ms、分闸时间34.75 ms，符合技术参数要求。