某火電站3號機組VD4型斷路器合閘閉鎖電磁鐵故障分析與處理

張彬

（山東魯能三公招標有限公司，山東濟南 250000）

0.概述

某火電站3號、4號機組中壓廠用電系統配有UniGear-ZS1型中壓開關柜，為三相交流空氣絕緣、不設隔離開關、金屬鎧裝、移動式、單母線系統的戶內配電裝置。UniGear-ZS1開關柜具有防止誤操作的措施，主要包括防止帶負荷移動小車、防止帶電合接地開關等“五防”功能。開關柜的可移開部分配置VD4真空斷路器或電壓互感器。如圖1所示。

圖1 開關柜內部結構示意圖

3號機組中壓廠用電系統自工程調試期間以來，頻繁出現中壓開關無法合閘的故障，在很大程度上影響了中壓電氣設備調試進展，經檢查均為柜內合閘閉鎖電磁鐵故障導致。在一般情況下，合閘閉鎖電磁鐵工作電壓為直流220V或110V，某火電站3號、4號機組合閘閉鎖電磁鐵工作電壓為直流220V，BOP部分為直流110V，當斷路器處于分閘位置時，在斷路器合閘閉鎖回路中，外部所有合閘條件均滿足要求時，合閘閉鎖電磁鐵得電吸合，解除閉鎖，起到防止斷路器誤合閘作用，合閘閉鎖電磁鐵單元如圖2所示。目前，3號機組中壓廠用電系統已累計更換合閘閉鎖電磁鐵10個，其中正常段母線中壓開關更換4個，可靠段母線中壓開關更換1個，應急段母線中壓開關更換5個。

圖2 合閘閉鎖電磁鐵單元

1.故障分析

1.1 拆解故障合閘閉鎖電磁鐵

對產品序列號為2052515的故障合閘閉鎖電磁鐵進行檢查、拆解。外觀檢查無引線破損等異常，測量電磁鐵線圈直流電阻值為無窮大；拆解電磁鐵發現：線圈銅絲與引線焊接處牢靠，繞開1/4圈后在線圈靠近骨架內側邊發現有斷點，通過放大檢查發現斷點發黑，斷點處對應的塑料骨架處有疑似淺綠色的霉斑及局部高溫產生燒熔痕跡[2]，如圖3所示。

圖3 故障部位

1.2 原因分析

電磁鐵線圈本身屬于電子類器件，受外部環境因素影響較敏感，根據拆解檢查結果分析導致電磁鐵故障的原因如下。

（1）斷路器在前期未投運或冷備用狀態存放較長時間受外部潮濕環境的影響，導致線圈受潮產生霉變，漆包銅線局部受腐蝕，腐蝕后漆包線有效載流截面變小，長時間通電后在受腐蝕部位發熱最終導致斷線，其斷點呈現黑色。

（2）電磁鐵線圈斷線故障類型通常分為兩種，故障類型一：未通電斷線，如圖4所示。

圖4 未通電斷線

故障類型二：通電后斷線，如圖5所示。

圖5 通電后斷線

目前，3號機組廠用電系統中壓開關柜合閘閉鎖電磁故障均為電磁鐵鐵通電運行一段時間后才發生斷線，屬于第二種類型故障。

（3）合閘閉鎖電磁鐵線圈絕緣工藝存在不足，處于相對潮濕的環境，容易產生受潮腐蝕。

（4）已通電投入運行的斷路器由于柜體內有一定的溫度，運行環境較好，線圈漆包線不容易受潮，中壓開關柜投運后電磁鐵發生故障的概率相對較低；據中壓開關柜廠家反饋，95%以上的故障產品均是在安裝調試期間發現。

2.合閘閉鎖電磁鐵制造工藝的改進

中壓開關柜廠家針對潮濕等異常環境下線圈的運行可靠性，采取了專項優化工藝。

（1）增加防潮工藝處理，提高抵抗耐腐蝕的能力。

（2）采用壓力浸漆工藝。將電磁鐵線圈放置在盛滿三防漆的密封箱內，再施加一定的壓力，使三防漆可以滲透到線圈內部。

3.現場處理措施

3號機組中壓廠用電系統共有156臺VD4斷路器，每臺斷路器所帶負荷均影響電站安全穩定運行，合閘閉鎖電磁鐵為斷路器內部核心部件，為了徹底消除合閘閉鎖電磁鐵故障缺陷，電站向廠家緊急采購156個絕緣工藝改進型合閘閉鎖電磁鐵，現場實施更換（見圖6）。

圖6 現場實施

合閘閉鎖電磁鐵位于斷路器整流元件模塊內，模塊內部還包括分閘線圈Y2、合閘線圈Y3；整流元件模塊內部端子接線較為復雜，每個端子之間距離較近，操作空間狹小，更換過程中要防止對其他接線端子的誤碰、誤傷、誤拆，避免人為造成斷路器其他故障，閉鎖電磁鐵內部接線如圖7所示。

圖7 閉鎖電磁鐵內部接線

每個合閘閉鎖電磁鐵更換后，需要在試驗位對斷路器進行分、合閘試驗，以驗證閉鎖電磁鐵是否正常工作，由于大量的廠用電負荷斷路器不能停運。因此，在試驗過程中嚴格進行風險分析、防止斷路器在試驗位的分合閘造成其他處于工作位的斷路器產生聯跳[3]。

3號機組中壓廠用電系統156臺VD4斷路器合閘閉鎖電磁鐵更換后，沒有再發生電磁鐵故障。

4.斷路器常見故障與處置

4.1 斷路器故障觸頭過熱

可聞到配電控制柜有味道，經過檢查是動觸頭沒有完全插入靜觸頭，觸點壓力不夠，導致開關容量下降，引起觸頭過熱，此時要調整操作機構，使動觸頭完全插入靜觸頭，通電時閃弧爆響，經檢查是負載長期過重，觸頭松動接觸不良所引起的。檢修此故障一定要人身注意安全，檢修完負載和觸頭后，先空載通電正常后才能帶負載檢查運行情況，直至正常。此故障一定要注意用器設備的日常維護工作，以免造成不必要的危害。

4.2 接觸器的故障觸點斷相

由于某相觸點接觸不好或者接線端子上螺釘松動，使電動機缺相運行，此時電動機雖能轉動，但發出嗡嗡聲，應立即停車檢修。觸點熔焊，接“停止”按鈕，電動機不停轉，并且有可能發出嗡嗡聲。此類故障是二相或三相觸點由于過載電流大而引起熔焊現象，應立即斷電，檢查負載后更換接觸器，通電銜鐵不吸合。如果經檢查通電無振動和噪聲，則說明銜鐵運動部分沿有卡住，只是線圈斷路的故障，可拆下線圈按原數據重新繞繞制后浸漆烘干。

4.3 熱繼電器故障熱功當量元件燒斷

若電動機不能啟動或啟動時有嗡聲，可能是熱繼電器的熱元件中的熔斷絲燒斷，此類故障的原因是熱繼電器的動作頻率太高，或負級側發生過載。排除故障后更換合適的熱繼電器，重新調整整定值。

熱繼電器“誤”動作。這種故障原因一般有以下幾種∶整定值偏小，以致未過載就動作；電動機啟動時間過長，使熱繼電器在啟動過程中動作；操作頻率過高，使熱元件經常受到沖擊，重新調整整定值或更換適合的熱繼電器解決。

熱繼電器“不”動作。這種故障通常是電流整定值偏大，以致過載很久仍不動作，應根據負載工作電流調整整定電流，熱繼電器使用日久，應該定期校驗它的動作可靠性。

5.結語

3號機組中壓廠用電系統在工程調試期間，多次發生斷路器合閘閉鎖電磁鐵故障，產品受潮是主要原因，在后續中壓開關柜設備巡檢和維護過程中，重點檢查配電間通風系統、廠房溫濕度環境控制、開關柜電加熱器狀態，對后續中壓開關柜備用期間的維護保養具有重要意義。

針對直空斷路器的故障，相關企業和工作人員應該針對常見故障的引發原因進行調整，做好故障預防和處理工作，從而減少誤動和拒動故障、彈董儲能不到位的故障、真空度下降以及合閘觸頭彈跳時間過長與分合閘不同期等故障。