一起发电机出口断路器回路电阻超标原因分析

白云驹

（中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443002）

0 引言

断路器是电力系统中常见设备，主要起保护与控制作用，是整个电网中开断负荷电流、故障电流最关键的元件。同时，为增加电厂运行调度的灵活性，配合机组开、停机操作，减少输电线路中高压断路器的分合次数，最大化满足发电机-变压器单位实现快速短路保护以及在发电机侧进行同期操作的要求，通常在发电机出口装设断路器（generator circuit breaker，GCB）[1]。

伴随社会经济高速发展，各行各业对电能的依赖程度越来越高。同时，由于发电机出口断路器在机组发电、运行调度、调峰调频过程中起到至关重要的作用，因此，需要不断提升断路器的安全性和可靠性，以确保发电机、电厂等电力系统设备的安全稳定运行。

某电站发电机出口断路器1999 年出厂，2000 年投运。2021年1 月在对该断路器灭弧室解体大修时，在修前试验中出现回路电阻测量值偏大的现象。本文主要分析该断路器回路电阻测量值超标原因，并提出相应改进措施。

1 回路电阻试验意义与原理

断路器的回路电阻主要取决于断路器的动、静接头的接触电阻。接触电阻过大时，断路器正常运行时接触处的温度会升高，电能的损耗会增大。严重时会影响断路器载流能力和故障电流切断能力，危害整个电力系统安全稳定运行。此外，断路器回路电阻值可以反映出设备安装检修质量的优劣[2]，为后续制定检修计划和项目提供数据支撑和理论依据。因此，定期测试断路器回路电阻就显得尤为必要。

工程中通常采用四端子法来测量导体的回路电阻。依据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150—2016）和《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—2021）中关于断路器导电回路电阻的标准和要求，试验时应采用直流压降法测量，电流不小于100A。电流施加在断路器待测回路电阻两端。为提高测量精准度，电流线夹在设备外侧，电压线夹在设备内侧，电流与电压必须同极性，并持续一定时间，分别采样回路电阻输入端电压值和流经的电流值，根据欧姆定律计算出电阻值[3]，如图1 所示。

图1 断路器导电回路电阻测量

2 故障概述

2021 年1 月20 日在对该断路器进行修前试验。除断路器整体导电回路电阻偏高外其余试验项目结果合格。同时，灭弧室回路电阻符合试验标准要求，但断路器整体回路电阻三相均偏大。数据如表1 所示，根据试验结果可知，隔离刀闸回路电阻偏大。经初步分析，认为脏污、触指弹簧弹力减小可能会导致隔离刀闸回路电阻偏大。并以断路器大修为契机，结合试验数据，对异常原因进行排查，提升对设备的认知和理解能力，为后续设备巡检及检修提供一定的指导价值。

表1 修前试验回路电阻数据

3 检修过程

3.1 脏污清理

该断路器灭弧室大修期间，按照检修方案拆除三相隔离刀闸触指，发现铸件和弹簧触指表面有黑色脏污。用无水乙醇和无毛纸对铸件和触指进行清洗。清洗完成后在相应位置涂抹导电膏并原位回装。整体回装完成后，对该断路器整体回路电阻进行复测，灭弧室回路电阻合格，整体回路电阻三相仍然偏大，较清洗前数据无明显变化，如表2 所示。根据试验数据判断零部件表面脏污并非此次回路电阻偏大的原因。铸件及弹簧触指压环清洗前后分别如图2、图3 所示。

表2 脏污清理后回路电阻数据

图2 铸件及弹簧触指压环清洗前

图3 铸件及弹簧触指压环清洗后

3.2 隔离刀闸触指的更换

3.2.1 A 相隔离刀闸触指部分更换

由于触指清洗后试验数据无明显变化，决定更换部分触指。该断路器每相隔离刀闸隔刀侧及发电机出口断路器侧各有36组触指，每组有5 个弹簧触指，单侧共有180 个弹簧触指，一相隔离刀闸总共有360 个弹簧触指。由于全新弹簧触指备品只有180 个，不满足全部更换弹簧触指的条件，因此暂时选择更换部分弹簧触指，以此来判断触指弹簧弹力不足是否为本次回路电阻偏大主因。

在A 相断路器侧更换了30 个全新弹簧触指，替换对象为露铜明显的弹簧触指，新触指与旧触指随机混搭；A 相隔离刀闸侧以相同方式更换30 个全新弹簧触指。弹簧触指更换完毕后复测回路电阻，数据如表3 所示，发现回路电阻较更换触指前并无明显下降趋势。

表3 A 相更换部分触指前后回路电阻数据

根据试验数据分析判断，更换部分弹簧触指无法减小回路电阻。受到触指备品数量限制，无法整体更换。因此，试验人员决定对隔离刀闸回路电阻进行分段测量，并根据分段测量结果有针对性地处理本次故障。分段情况如图4 所示。

图4 分段测量

分段测量数据如表4 所示。根据表4 回路电阻分段测量数据显示，隔离刀闸隔刀侧回路电阻值A、B 两相略高于C 相，隔离刀闸发电机出口断路器侧回路电阻值C 相数据较A、B 两相明显偏大。因此，为进一步探究回路电阻数据异常原因，决定对C 相隔离刀闸断路器侧触指进行整体更换，比较更换前后试验数据。

表4 分段测量回路电阻数据

3.2.2 C 相隔离刀闸触指整体更换

根据表4 回路电阻分段测量数据和上述分析，将A 相更换的新弹簧触指拆下，将C 相隔离刀闸断路器侧180 个触指全部更换为新触指弹簧。更换完成后复测，进一步判断触指弹簧弹力不足是否为本次回路电路电阻偏大的原因。测量结果数据如表5所示，回路电阻值较整体更换前无明显下降趋势。

表5 C 相隔离刀闸断路器侧触指整体更换前后回路电阻数据

由此可见，触指弹簧弹力不足不是本次回路电阻偏大主因。

3.3 隔离刀闸回路阻分段测量

为查找本次故障原因，在3.2 的基础之上对回路电阻进一步进行分段测量，测量隔刀侧铸件、导电桶、发电机出口断路器侧铸件三部分回路电阻，发现三者回路电阻很小，在隔离刀闸整段回路电阻中可忽略不计。

因此，将隔离刀闸导电回路电阻聚焦在以下4 个位置：①测量隔离刀闸铸件与弹簧触指的回路电阻（测试点1）。②弹簧触指与导电桶的回路电阻（隔离刀闸侧）（测试点2）。③导电桶与弹簧触指的回路电阻（断路器侧）（测试点3）。④断路器铸件与弹簧触指的回路电阻（测试点4）。采用相同的仪器、相同的试验方法，对上述4 个测量点进行测量。测量位置如图5～图8 所示，测试结果如表6 所示。

表6 分段测量回路电阻数据

图5 弹簧触指与铸件接触

图6 弹簧触指与导电桶接触

图7 分段测量实物

图8 分段测量

根据试验数据对比分析，测试点1 和4，即隔离刀闸铸件与弹簧触指和断路器铸件与弹簧触指的回路电阻在整个隔离刀闸回路电阻中占比较大，可知隔离刀闸回路电阻主要分布在弹簧触指与铸件接触处，两侧导电桶与弹簧触指之间的回路电阻可忽略不计。由此推断，本次断路器整体回路电阻超标是两侧铸件与弹簧触指接触不良导致。对隔离刀闸与灭弧室铸件进行更换即可处理该断路器回路电阻偏大的异常情况。

4 结语

针对断路器回路电阻测试结果异常的现象，以断路器灭弧室解体大修为契机，本文从脏污清理、触指更换、分段测量3 个方面分析了影响断路器回路电阻测试结果的因素。本文所述方法对处理类似回路电阻偏大的故障具有一定借鉴和指导意义。同时，小电流下（常规直流100～600A）断路器导电回路电阻测试结果有时不能真实反应断路器带负荷电流时的触头接触状况[4]，应依据实际情况，满足条件时可分段测量回路电阻，排查并消除故障隐患。此外，由于该电站发电机出口断路器运行时间较长，普遍超过15 年，应加强运行过程中的巡检工作。一旦发现异常情况，应立即开展全面分析或停电检查，切实提高设备可靠性，确保电站安全稳定运行。