某火电站3号机组VD4型断路器合闸闭锁电磁铁故障分析与处理

张彬

（山东鲁能三公招标有限公司，山东济南 250000）

0.概述

某火电站3号、4号机组中压厂用电系统配有UniGear-ZS1型中压开关柜，为三相交流空气绝缘、不设隔离开关、金属铠装、移动式、单母线系统的户内配电装置。UniGear-ZS1开关柜具有防止误操作的措施，主要包括防止带负荷移动小车、防止带电合接地开关等“五防”功能。开关柜的可移开部分配置VD4真空断路器或电压互感器。如图1所示。

图1 开关柜内部结构示意图

3号机组中压厂用电系统自工程调试期间以来，频繁出现中压开关无法合闸的故障，在很大程度上影响了中压电气设备调试进展，经检查均为柜内合闸闭锁电磁铁故障导致。在一般情况下，合闸闭锁电磁铁工作电压为直流220V或110V，某火电站3号、4号机组合闸闭锁电磁铁工作电压为直流220V，BOP部分为直流110V，当断路器处于分闸位置时，在断路器合闸闭锁回路中，外部所有合闸条件均满足要求时，合闸闭锁电磁铁得电吸合，解除闭锁，起到防止断路器误合闸作用，合闸闭锁电磁铁单元如图2所示。目前，3号机组中压厂用电系统已累计更换合闸闭锁电磁铁10个，其中正常段母线中压开关更换4个，可靠段母线中压开关更换1个，应急段母线中压开关更换5个。

图2 合闸闭锁电磁铁单元

1.故障分析

1.1 拆解故障合闸闭锁电磁铁

对产品序列号为2052515的故障合闸闭锁电磁铁进行检查、拆解。外观检查无引线破损等异常，测量电磁铁线圈直流电阻值为无穷大；拆解电磁铁发现：线圈铜丝与引线焊接处牢靠，绕开1/4圈后在线圈靠近骨架内侧边发现有断点，通过放大检查发现断点发黑，断点处对应的塑料骨架处有疑似浅绿色的霉斑及局部高温产生烧熔痕迹[2]，如图3所示。

图3 故障部位

1.2 原因分析

电磁铁线圈本身属于电子类器件，受外部环境因素影响较敏感，根据拆解检查结果分析导致电磁铁故障的原因如下。

（1）断路器在前期未投运或冷备用状态存放较长时间受外部潮湿环境的影响，导致线圈受潮产生霉变，漆包铜线局部受腐蚀，腐蚀后漆包线有效载流截面变小，长时间通电后在受腐蚀部位发热最终导致断线，其断点呈现黑色。

（2）电磁铁线圈断线故障类型通常分为两种，故障类型一：未通电断线，如图4所示。

图4 未通电断线

故障类型二：通电后断线，如图5所示。

图5 通电后断线

目前，3号机组厂用电系统中压开关柜合闸闭锁电磁故障均为电磁铁铁通电运行一段时间后才发生断线，属于第二种类型故障。

（3）合闸闭锁电磁铁线圈绝缘工艺存在不足，处于相对潮湿的环境，容易产生受潮腐蚀。

（4）已通电投入运行的断路器由于柜体内有一定的温度，运行环境较好，线圈漆包线不容易受潮，中压开关柜投运后电磁铁发生故障的概率相对较低；据中压开关柜厂家反馈，95%以上的故障产品均是在安装调试期间发现。

2.合闸闭锁电磁铁制造工艺的改进

中压开关柜厂家针对潮湿等异常环境下线圈的运行可靠性，采取了专项优化工艺。

（1）增加防潮工艺处理，提高抵抗耐腐蚀的能力。

（2）采用压力浸漆工艺。将电磁铁线圈放置在盛满三防漆的密封箱内，再施加一定的压力，使三防漆可以渗透到线圈内部。

3.现场处理措施

3号机组中压厂用电系统共有156台VD4断路器，每台断路器所带负荷均影响电站安全稳定运行，合闸闭锁电磁铁为断路器内部核心部件，为了彻底消除合闸闭锁电磁铁故障缺陷，电站向厂家紧急采购156个绝缘工艺改进型合闸闭锁电磁铁，现场实施更换（见图6）。

图6 现场实施

合闸闭锁电磁铁位于断路器整流元件模块内，模块内部还包括分闸线圈Y2、合闸线圈Y3；整流元件模块内部端子接线较为复杂，每个端子之间距离较近，操作空间狭小，更换过程中要防止对其他接线端子的误碰、误伤、误拆，避免人为造成断路器其他故障，闭锁电磁铁内部接线如图7所示。

图7 闭锁电磁铁内部接线

每个合闸闭锁电磁铁更换后，需要在试验位对断路器进行分、合闸试验，以验证闭锁电磁铁是否正常工作，由于大量的厂用电负荷断路器不能停运。因此，在试验过程中严格进行风险分析、防止断路器在试验位的分合闸造成其他处于工作位的断路器产生联跳[3]。

3号机组中压厂用电系统156台VD4断路器合闸闭锁电磁铁更换后，没有再发生电磁铁故障。

4.断路器常见故障与处置

4.1 断路器故障触头过热

可闻到配电控制柜有味道，经过检查是动触头没有完全插入静触头，触点压力不够，导致开关容量下降，引起触头过热，此时要调整操作机构，使动触头完全插入静触头，通电时闪弧爆响，经检查是负载长期过重，触头松动接触不良所引起的。检修此故障一定要人身注意安全，检修完负载和触头后，先空载通电正常后才能带负载检查运行情况，直至正常。此故障一定要注意用器设备的日常维护工作，以免造成不必要的危害。

4.2 接触器的故障触点断相

由于某相触点接触不好或者接线端子上螺钉松动，使电动机缺相运行，此时电动机虽能转动，但发出嗡嗡声，应立即停车检修。触点熔焊，接“停止”按钮，电动机不停转，并且有可能发出嗡嗡声。此类故障是二相或三相触点由于过载电流大而引起熔焊现象，应立即断电，检查负载后更换接触器，通电衔铁不吸合。如果经检查通电无振动和噪声，则说明衔铁运动部分沿有卡住，只是线圈断路的故障，可拆下线圈按原数据重新绕绕制后浸漆烘干。

4.3 热继电器故障热功当量元件烧断

若电动机不能启动或启动时有嗡声，可能是热继电器的热元件中的熔断丝烧断，此类故障的原因是热继电器的动作频率太高，或负级侧发生过载。排除故障后更换合适的热继电器，重新调整整定值。

热继电器“误”动作。这种故障原因一般有以下几种∶整定值偏小，以致未过载就动作；电动机启动时间过长，使热继电器在启动过程中动作；操作频率过高，使热元件经常受到冲击，重新调整整定值或更换适合的热继电器解决。

热继电器“不”动作。这种故障通常是电流整定值偏大，以致过载很久仍不动作，应根据负载工作电流调整整定电流，热继电器使用日久，应该定期校验它的动作可靠性。

5.结语

3号机组中压厂用电系统在工程调试期间，多次发生断路器合闸闭锁电磁铁故障，产品受潮是主要原因，在后续中压开关柜设备巡检和维护过程中，重点检查配电间通风系统、厂房温湿度环境控制、开关柜电加热器状态，对后续中压开关柜备用期间的维护保养具有重要意义。

针对直空断路器的故障，相关企业和工作人员应该针对常见故障的引发原因进行调整，做好故障预防和处理工作，从而减少误动和拒动故障、弹董储能不到位的故障、真空度下降以及合闸触头弹跳时间过长与分合闸不同期等故障。