6kVF+C開關故障與分析

曹大勇 曹括

The 6kVF+C Switch Fault and Its Analysis

CAO Da-yong1， CAO Kuo2

（1. Langfang Thermal Power Plant， CHN Energy North China Power Co. Ltd.， Langfang 065000， China;

2.Guodian Luanhe Power Plant， Chengde 067000， China）

【摘? 要】 F+C開關相對于傳統的真空斷路器相比，占用的空間比較小，結構相對簡單，使用方便，成本低廉，維護便捷，在發電廠中有著十分廣泛的應用價值。但是從F+C實際應用的過程中來看，隨著開關分合次數的增加，容易出現一定的故障，影響開關的正常使用和設備的正常工作。因此，論文主要針對6kVF+C開關的故障進行探究，指出故障的主要原因以及防治對策，希望能為發電廠的正常工作提供一定的參考。

【Abstract】 Compared with traditional vacuum circuit breakers， F+C switch occupies less space， has a relatively simple structure， is easy to use， low cost， convenient to maintain， and has a very wide range of application value in power plants. However， from the practical application of F+C， it can be seen that with the increase of switching times， certain faults are prone to occur， which will affect the normal use of the switch and the normal work of the equipment. Therefore， this paper mainly studies the fault of 6kVF+C switch， points out the main causes of the fault and prevention measures， and hopes to provide some reference for the normal work of the power plant.

【關鍵詞】 6kVF+C;開關故障;原因分析

【Keywords】 6kVF+C; switch fault; cause analysis

【中圖分類號】TH183.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0178-02

1 引言

用電系統配置的工作效率和工作質量直接關系著發電廠整體的生產水平，對于電廠的安全穩定經營以及穩定供電有著至關重要的影響。因此，必須要加強對用電系統配置的研究，不斷優化用電系統配置原件以及用電系統配置方案，使之能夠更加穩定和安全的工作。6kVF+C開關是當前電廠應用最為廣泛的開關設備，對于維護電廠設備的正常運行以及電廠系統的穩定工作有十分關鍵的作用。

2 6kVF+C開關故障發生的主要原因

某發電廠6kVF+C開關在啟動的過程中，發現開關間隔繼電保護裝置有一定的跳閘信號，雖然開關并沒有處于開啟的狀態，但是電動機仍然保持運行。維護人員對繼電保護裝置的跳閘記錄進行分析，收集跳閘時電壓的波形、電流的情況以及波動的幅度，發現皮帶機應用兩相式的電流保護系統進行保護，并沒有記錄全部三相電流的變化情況，B相電流沒有有效接入到保護裝置當中。通過分析電流波形變化情況可以得到，在發生保護動作之前，A相的電流一直為零，C相電流大小為300安左右，在保護動作開始之后，C相電流消失100毫秒后A相電流和C相電流又重新出現。其中A相電流的大小約為350安，C相電流電流大小約為400安[1]。

采取V型接線方法安裝發電廠母線電壓互感器，線電壓是低壓通道實際接入的電壓。維護人員通過分析電壓波形變化圖可以發現，三個電壓值在電流變化的過程中始終維持在二次值的幅度，沒有發生明顯的改變，在皮帶機結束啟動之后系統將動作轉變為保護過程，A相電流為零，C相電流為300安，接地零序電流為零。這時C相電流超過保護動作的限制，啟動堵轉保護，在保護動作延遲一秒時間之后，堵轉保護出口發生跳閘動作，開關主觸頭斷開。A相電流，B相電流以及C相電流數值均為零，經過三秒左右A相電流和C相電流恢復啟動結束后的正常運行電流[2]。

通過對開關故障的整體原因進行分析可以發現，電動機在起動過程中缺相問題的產生是導致保護動作的最主要原因，使得啟動電流過高，會發生一段時間的動作跳轉，6kVF+C開關再經過一次分合動作之后，經過第二次合閘成功，使得電動機可以正常運轉，這主要是由于開關接觸不良造成的。通過對系統主觸頭以及皮帶機的開關動作特性和接觸電阻進行測試可以發現，開關主觸頭的超程相對偏小，但是其他的參數都維持在正常的水平。工作人員對設備和開關的實際操作情況進行直觀的模擬，對系統中的開關控制邏輯進行全面檢查可以發現，開關在啟動指令發出之后處于分位狀態，在系統中輸出合閘的指令會使得開關關上。在開關關上之后，開關分位的信號截止了合閘指令，在開關系統出現異常之后會改變系統原有的運行狀態，電流值較高，維持啟動電流水平需要進行二次合閘開關。故障問題的出現會給設備的正常運行帶來嚴重的影響，給發電廠帶來極大的經濟損失和工作損失。因此，必須要加強對開關故障的分析，采取針對性的措施，避免此類故障的再次發生[3]。

3 6kVF+C開關故障的解決對策

要想解決6kVF+C開關的故障問題，必須要加強對電廠設施設備的精益化管理，從設備的運營、維修以及圖紙資料入手，進行全方位的管理與控制，逐一統計設施設備運行過程中可能存在的缺陷問題，并采取有效措施進行處理。同時，還需要全面實施雙重預防機制，開展系統的安全隱患排查工作，認真分析事故發生的主要原因以及容易發生風險的重點部位，采取分級管控體系和安全生產長效管理機制。另外，還需要加強員工的技能培訓活動以及日常的運營維護工作，提高維護人員的專業技能，借鑒新的理念和技術對電廠舊設備進行改造與升級，發現設備運行的安全隱患。

3.1 電動機的啟動時間問題

隨著智能化技術的發展，部分繼電保護裝置可以實現啟動時間根據情況自我調整，但是大多數的繼電保護裝置還是不能實現，需要人工的方式來對啟動時間進行設置。在進行繼電保護的設計過程中，為了加強對于過電流情況的反應速度，一般采用的是提前退出的方式，或者對保護動作發生的條件進行提升，使得電動機在啟動的過程中，很容易喪失一定的敏感度以及穩定性，特別是在啟動時間的設置方面，若是存在不合理，將對電動機造成大的損傷。在實際運行的過程中，雖然電動機的啟動時間看似不是很大，但是這些細微的差別也可能帶來一些問題的發生，所以需要根據實際測定值為準。在進行電動機啟動時間測定方面，一般采用的有兩個方式。第一種方式是在繼電器保護裝置內，對每個電流出口專門配置保護裝置，保護裝置啟動的條件是達到限定的電流，通過對保護裝置來回作用的時間差進行測量，這個值就是啟動時間的依據;第二種方式是借用示波表、數據記錄儀直接對波形進行記錄，對啟動時間進行計算。在測量的過程中，需要通過反復測量的方式獲取更多的數據，然后去測取啟動時間最長的數值，同時，由于運行過程可能還會存在時間誤差，所以需要預留一定的時間，保障更加穩定運行。

3.2 加強開關主觸頭超程變化的監測與管理

開關的主觸頭在開關閉合、分離的過程中，主觸頭的動作幅度小，與接觸頭會產生反復的摩擦碰撞，可能導致主觸頭出現變形，在合閘后因為主觸頭的接觸不良而導致缺相運行，電動機的電流長時間處于超高的狀態，產生強烈的發熱，對電動機造成損傷。所以，在進行維修的過程中，需要對主觸頭進行測量、調整，避免運行中出現各種問題。

3.3 短路產生電弧的危害

在開關的內部間隔中，容易發生一些故障，并引起電弧光的出現，進而使得開關內部的物理狀態產生變化，導致壓力過大、溫度過高，如果不及時清理，會產生許多問題;在電弧光的中心，其溫度異常的高，可以達到兩萬攝氏度，這將導致開關內部的金屬器件產生損毀并氣化;電纜受熱融化并損毀，甚至引起起火;溫度過高而導致開關內部壓力過大，開關產生爆炸問題;開關受影響產生比較頻繁劇烈的震動，使得元器件脫離;開關上級的變壓器需要遭受短路故障威脅，故障狀態下的電流異常帶來變壓器的變形。這一故障中，電弧光的快速劇烈爆炸危害巨大，將對傳播過程中的物質造成毀滅性的打擊，還有可能使得直流系統出現故障，進而導致更加嚴重的損失。

3.4 級聯方案

母線的快速保護功能，可以直接通過總進線中的開關保護、分線中的開關保護的聯合保護實現對母線的保護，而不需要建立在配置專用母線保護裝置的基礎上。在“級聯輸入閉鎖”這一模式下，總線開關的保護器件可以實現閉鎖，過程中需要快速地對過流連接點進行迅速切斷。當線路被發現出現問題的時候，該保護裝置將產生跳閘，而且時間具備不固定性，同時，發送故障相關信號到6kV進線開關的保護裝置內，開關出關迅速切斷以保護線路。若是6kV母線出現故障，級聯信號無法發出，則6kV進線開關會迅速切斷，保障線路安全。

4 結語

綜上所述，F+C開關作為當前大型電廠應用的最主要元件，對于電廠生產工作有著至關重要的作用。因此，需要加強對開關故障的分析，明確開關運行過程中可能存在的問題，并采取針對性的措施進行解決，促進電廠的正常生產和穩定運營。

【參考文獻】

【1】王勁松，孫洵.6kVF+C開關異常分合引發的思考[C]//全國火電600MW級機組能效對標及競賽第十七屆年會論文集.2013.

【2】吳學超，尚洪，龐軍.SKY-12/6kVF-C型小車開關柜的技術改進[J].河北電力技術，2005，24（1）：1-2.

【3】和強.6KV零序保護動作及分析[C]//全國火電大機組.2008.