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發(fā)電機出口斷路器滅弧室碎裂案例分析

文檔作者：黎德初錢建春文檔來源：中國石油化工股份有限公司廣州分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月27日
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發(fā)電機出口斷路器滅弧室碎裂案例分析
黎德初，錢建春
(中國石油化工股份有限公司廣州分公司，廣州 510726)
[摘要] 針對12MW 發(fā)電機小型出口SFG斷路器滅弧室碎裂事故，調(diào)查該斷路器的試驗記錄，分析碎裂原因及更換情
況，提出預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞發(fā)電機SF6斷路器滅弧室碎裂設(shè)備大修
1事故簡介
某石化單位擁有2座自備熱電站，其中一座配置4臺
220T／H燃煤鍋爐，配套2臺12MW 背壓機組、25MW 與
50Mw抽汽機組各1臺；另一座配置2臺465T／H CFB鍋
爐，配套2臺100MW 抽汽機組，其自發(fā)電能力為
299MW，供電負(fù)荷約17OMW。2012年11月29日，對
#1發(fā)電機組進(jìn)行靜態(tài)試驗前的設(shè)備狀態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)601
主斷路器柜門窺視玻璃破裂。經(jīng)查，#1發(fā)電機主斷路器
A、B兩相滅弧室碎裂，斷路器完全報廢，無法再用。
2發(fā)電機出口斷路器特點
發(fā)電機的出口斷路器完全是針對發(fā)電機出口回路的特
殊技術(shù)要求而生產(chǎn)的，與普通配電型斷路器相比，它具有
極強的開斷短路電流直流分量、開斷延遲過零短路電流以
及失步開斷的能力，極高的機械和電氣操作壽命，其三相
聯(lián)動操作機構(gòu)能提供安全的同步操作，能勝任發(fā)電機苛刻
的使用條件。
自備熱電站擴(kuò)建后，因系統(tǒng)短路容量提高，發(fā)電機出
口短路時的短路電流增加，原配備的少油斷路器因?qū)嶋H開
斷容量達(dá)不到銘牌容量，且性能不穩(wěn)定，多次發(fā)生故障，
嚴(yán)重威脅發(fā)電機的安全運行，故于1995年將其更換成額
定電壓為12kV，開斷能力為50kA的FP1250F型S 斷
路器。該斷路器作為12MW 發(fā)電機組的主開關(guān)，其操作運
行的可靠性極其重要，主要在發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電、停機解
列、事故切斷時使用。投運多年來，無論是發(fā)電機正常停
機、并網(wǎng)，還是系統(tǒng)出現(xiàn)故障，斷路器都能準(zhǔn)確可靠地動
作。其具體技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 FP'I250F型斷路器技術(shù)參數(shù)
額定電壓 額定電流 開斷電流 充氣壓力 出廠日期
l2kv 2 00OA 50kk 5．5bar I994年8月
3預(yù)防性試驗調(diào)查
查閱該斷路器的定期預(yù)防性試驗情況可知，2008年8
月13日進(jìn)行了耐壓以及相關(guān)試驗，結(jié)果合格；2011年2
月21日對斷路器更換了分閘線圈并進(jìn)行了分合閘試驗，2
次試驗均合格。最近4年，斷路器累計開停機10次，進(jìn)
行靜態(tài)聯(lián)鎖保護(hù)試驗25次；自1995年投運以來，累計操
作次數(shù)達(dá)660次，均能正確分?jǐn)?，未出現(xiàn)異常。
4碎裂過程分析及產(chǎn)生原因
2012年l1月28日，為做好#2爐大修后的開爐工
作，生產(chǎn)系統(tǒng)計劃安排#1發(fā)電機組運行，調(diào)度下令對#1
發(fā)電機組進(jìn)行靜態(tài)試驗，并于當(dāng)天16：O()完成所有試驗。
期間曾在遠(yuǎn)方采用手動分合閘、差動保護(hù)、滅磁聯(lián)鎖、機
電聯(lián)鎖對該斷路器進(jìn)行了5次合分閘操作，結(jié)果顯示控制
保護(hù)屏動作正確、指示正確、報警音響正確，達(dá)到靜態(tài)試
驗?zāi)繕?biāo)，機組具備投運條件。經(jīng)查，斷路器碎裂發(fā)生在本
次靜態(tài)試驗過程中，且發(fā)生在最后一次合分閘前。從現(xiàn)狀
看，二次控制回路完好，斷路器的機構(gòu)及輔助開關(guān)完好，
通過控制屏對斷路器操作開關(guān)進(jìn)行的操作正確無誤，由此
可知一次部分的碎裂不影響二次部分的正確反饋。事后對
該碎裂斷路器再次進(jìn)行合分操作試驗，結(jié)果顯示該斷路器
仍能正確操作，從而驗證了上述分析。
按該類型斷路器的設(shè)計，每相動靜觸頭均在密閉的
S 絕緣筒中，密閉絕緣筒內(nèi)的導(dǎo)流靜觸頭在上部，導(dǎo)流
動觸頭在下部；滅弧筒內(nèi)的滅弧觸頭合閘時首先接觸，分
閘時最后斷開，在s 氣體壓力以及斷路器分合時產(chǎn)生熱
膨脹氣流的設(shè)計結(jié)構(gòu)下確保斷路器滅弧成功，同時在合閘
時將四周的導(dǎo)流觸頭緊密結(jié)合，確保良好導(dǎo)通，分閘時導(dǎo)
流動靜觸頭有效分開。動作原理：操作機構(gòu)接收分合閘指
令后，在儲能彈簧的作用下，通過斷路器在B相處的操作
機構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸帶動三相橫向連桿，橫向連桿再分別帶動分
相驅(qū)動轉(zhuǎn)軸使絕緣拉桿在垂直方向上同步斷開、合上導(dǎo)流
觸頭與滅弧觸頭，完成整個合分閘操作指令。斷路器B相
合分閘動作狀態(tài)示意圖如圖1所示。
從現(xiàn)狀及斷路器的結(jié)構(gòu)分析，三相滅弧室的驅(qū)動轉(zhuǎn)軸
固定在器身下部，且滅弧室采用環(huán)氧樹脂材質(zhì)，固定轉(zhuǎn)軸
處無任何加固措施。經(jīng)過多次操作，轉(zhuǎn)軸處磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)
換處存在變形和裂紋移位，且B相變形最為嚴(yán)重，致使導(dǎo)
收稿日期：2013—01—21
作者簡介：黎德~(1964一)，高級工程師，從事企業(yè)電氣技術(shù)管理工作；錢建春(1972一)，高級工程師，從事發(fā)供電電氣技術(shù)管理工作。
641 www．chinaet．net l電工技術(shù)
連桿
轉(zhuǎn)軸
驅(qū)動轉(zhuǎn)軸
圖1 斷路器B相合分閘動作狀態(tài)示意圖
流觸頭、滅弧觸頭與內(nèi)部滅弧絕緣筒不在同一個垂直面
上，分閘后變形產(chǎn)生錯位。試驗合閘操作時，斷路器B相
動觸頭不能準(zhǔn)確插入靜觸頭，甚至頂死，在操作機構(gòu)彈簧
的作用下，反作用力導(dǎo)致傳動軸部分的環(huán)氧樹脂筒與基礎(chǔ)
強制剝離，將固定在斷路器底座的環(huán)氧樹脂密閉絕緣筒在
底部豎直方向撕裂；最終導(dǎo)致B相絕緣筒整體爆裂，同時
將A相環(huán)氧樹脂密閉絕緣筒擊破，擊傷C相環(huán)氧樹脂密封
筒及開關(guān)柜門。由圖2可知，現(xiàn)場受損斷路器原有的直行
三相操作連桿以B相處為支點變形成150。角，環(huán)氧樹脂筒
底部切口、密閉筒與固定螺栓的明顯剝離痕跡都可印證上
述分析。
受損的滅弧筒與密閉筒脫落的固定螺栓
圖2 受損斷路器現(xiàn)場圖
綜上，斷路器結(jié)構(gòu)存在缺陷。滅弧室采用環(huán)氧樹脂，
轉(zhuǎn)軸處沒有加固措施，多次操作后轉(zhuǎn)軸磨損導(dǎo)致轉(zhuǎn)換處存
在受力變形與裂紋，從而引發(fā)操作桿及內(nèi)部動靜觸頭變形
錯位是本次故障的直接原因。開關(guān)使用年限較長，已達(dá)大
修的年限，但大修時未能及時查找到其存在的缺陷與隱
患，由此可知，對重要設(shè)備的大修維護(hù)管理不到位是本次
故障的間接原因。
5斷路器更換
鑒于原斷路器已碎裂無法再用，且采購新的斷路器時
間長、費用高，為盡快將發(fā)電機投人運行，利用備用的
HGI_3型S 斷路器對其進(jìn)行了更換。HGI．3型發(fā)電機出
口斷路器為三相敞開式，連同操作機構(gòu)和監(jiān)控元件安裝在
同一支架上，可用于敞開或封閉式裝置，根據(jù)所連接母線
的相間距選擇所需相間距，可配置水平或垂直式操作機
構(gòu)， 占地面積小，無額外輔助設(shè)備，具有15年免維護(hù)或
10 000次開關(guān)操作免維護(hù)及快捷安裝的特點，適于現(xiàn)有小
型電廠發(fā)電機出口斷路器的更新改造和技術(shù)改進(jìn)，其技術(shù)
參數(shù)見表2。
表2 I-'IGI-3型斷路器技術(shù)參數(shù)
從損壞斷路器的拆除到新斷路器的遷移、安裝、調(diào)
試、投運，共用1周的時間，大大節(jié)省了時間與費用。
6預(yù)防措施
(1)做好斷路器的選型工作。前期選型時要慎重對
待，尤其要重視投入電網(wǎng)主系統(tǒng)的斷路器，一旦發(fā)現(xiàn)斷路
器結(jié)構(gòu)上存在缺陷就應(yīng)立即退出運行。本次故障在未帶電
靜態(tài)試驗過程中發(fā)生，若發(fā)生在并網(wǎng)過程中，將嚴(yán)重影響
電力系統(tǒng)的運行。
(2)落實關(guān)鍵設(shè)備(包括發(fā)電機、主變、分段母聯(lián)主要
開關(guān))的大修工作，至少要對該類設(shè)備進(jìn)行抽查大修，尤
其是到廠家規(guī)定的大修年限時一定要安排大修。通過大修
能及早發(fā)現(xiàn)隱患，處理缺陷，徹底排除隱患，杜絕類似惡
性事故發(fā)生。
(3)落實現(xiàn)場檢查，加強巡檢管理，嚴(yán)格執(zhí)行單位巡
檢管理規(guī)定，嚴(yán)格獎懲巡檢質(zhì)量，以達(dá)到提高巡檢質(zhì)量的
目的。
參考文獻(xiàn)
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準(zhǔn)規(guī)范全書I-M]．北京：當(dāng)代中國音像出版社，2005
[10]陳小虎．工廠供電技術(shù)I-M]．北京：高等教育出版社，2006
(編輯 曼寧)
電工技術(shù)l 2013l 7期J65

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