潘家口电厂出口开关回路电阻超标原因分析

2021-12-21王梓任

水电站机电技术 2021年12期

毕旭，王梓任

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山 064300）

1 引言

潘家口抽水蓄能电厂坐落在河北省迁西县，自20世纪80年代开始运行发电，迄今为止已有41年的历史。本次事件是由于检修期间对4号机出口开关04DL进行电气预防性试验，实测多次B相回路电阻数据最小值为112 μΩ，超过制造厂的规定且大于交接值的120%。

2 故障诊断

潘家口电厂4号机组出口开关04DL型号为FKG2S型SF6断路器，断路器安装时间为2007年，至今已经运行15年。试验前04开关动作次数为7611次，SF6压力0.75 MPa（压力正常），在本次4号机组C修期间，对04开关进行电气预试工作（未到试验周期，依据Q/GDW 11150《水电站电气设备预防性试验规程》表13中规定SF6断路器主回路电阻试验周期为3年），发现B相回路电阻超标。实测多次B相回路电阻数据最小值为112 μΩ，最大测值为145 μΩ，超过制造厂的规定且大于交接值的120%（制造厂规定值：不大于 5 μΩ，交接值：6 μΩ）[1]。

3 问题排查

机组出口开关B相在2020年1月故障时进行检修，检修后各项实验数据均满足标准。根据运行经验判断，出口开关运行约3年才可能会出现回路电阻超标问题（9 μΩ左右），此次开关运行仅15个月，不仅运行时间短而且回路电阻超标极其严重，初步判断引起此次回路电阻超标的原因为B相极柱或其他部位存在隐蔽性缺陷，导致4号机组B相动静触头和触指接触面吸附较多杂质，使接触面阻值偏大。

故障发生后，潘家口电厂对4号机组04开关B相进行拆除工作，拆除过程中发现SF6控制锁中阀塞卡死如图1所示，阀塞中密封由于受力不均发生变形，阀塞无法进入导向槽内，变形情况如图2所示，损坏SF6控制锁阀塞与正常进行对比如图3所示。

图1 SF6控制锁阀塞堵塞照片

图2 损坏的SF6控制锁芯

图3 SF6控制锁阀塞对比图

正常运行各相气室相通，开关密度继电器检测三相总体压力，无法单独检查B相极柱SF6气体压力。同时因B相未解体，根据现场现象，初步分析，在2020年开关检修后充气过程中B相极柱内无法充入气体或充入气体较少，灭弧室SF6气体不足，灭弧能力不够，随着断路器开断，拉弧触头也随之烧损，弧触头烧蚀情况如图4所示，烧损后杂质堆积在灭弧室内动静触头接触面，导致B相回路电阻超标，灭弧室情况如图5所示。

图4 弧触头烧蚀情况

图5 灭弧室情况

4 故障处理

4.1 原因分析

针对故障情况，我厂组织经研院专家以及设备厂家对故障原因进行分析。参会专家根据故障极柱解体与试验情况并听取我厂情况描述，确定缺陷发生的原因为上一次开关故障抢修时，在回装B相极柱SF6控制锁过程中，出现控制锁内阀塞因安装质量而卡死的问题。图6、图7分别为正常SF6控制锁状态与故障时SF6控制锁状态。

图6 正常SF6控制锁状态

图7 故障时SF6控制锁状态

由于在回装B相极柱SF6控制锁过程中，控制锁内阀塞因安装质量问题卡死，出口开关回充SF6气体时，B相极柱内没有充入SF6气体，极柱脏污情况如图8所示，B相极柱在常压空气中工作引起灭弧能力降低，开关在分断小电流时产生热量比正常情况下多，导致氧化效果加剧引起回路电阻超标。同时又因为动静触头内涂抹润滑膏较多，断路器在分断电流作用下产生较多杂质，导致回路电阻阻值增大[2]。

图8 极柱脏污情况

4.2 故障处理过程

B相极柱在抢修过程中由于安装质量问题导致SF6控制锁阀塞卡死，由于此处为隐蔽施工点，回装过程中无法检查安装情况，所以此缺陷无法进行正常发现。由于阀塞锁死，在后续抽真空以及回充SF6气体时，B相极柱内始终处于常压空气状态。B相极柱灭弧能力降低，开关在分断小电流时产生热量比正常情况下多，导致氧化效果加剧引起回路电阻超标。

（1）组织更换04开关B相极柱。收集开关内的SF6气体，拆除B相极柱并安装新极柱，新极柱安装完毕，对开关进行抽真空处理后向开关内充入SF6气体至额定压力750 bar。

（2）试验检验：

1）断路器时间特性试验，试验结果合格。

2）断路器直阻测试，试验结果合格。

3）微水测试，试验结果合格。

4）交流耐压试验，试验电压42 kV，试验合格。