某電廠10kV真空接觸器分閘故障分析

引言

高壓真空接觸器有著開(kāi)斷速度快,可頻繁操作,不易形成電弧復(fù)燃,機(jī)械壽命長(zhǎng),檢修維護(hù)量相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn),但如果真空接觸器發(fā)生分閘故障,則會(huì)給被保護(hù)設(shè)備帶來(lái)較大的安全風(fēng)險(xiǎn),甚至發(fā)生設(shè)備、人身安全事故。

下面針對(duì)某電廠發(fā)生的一起10kV真空接觸器分閘故障的檢查經(jīng)過(guò)進(jìn)行詳細(xì)介紹,結(jié)合故障現(xiàn)象對(duì)分閘故障的原因進(jìn)行分析,并提出有針對(duì)性的防范措施。

1設(shè)備簡(jiǎn)介

某電廠10kV真空接觸器是由通用電氣設(shè)備公司生產(chǎn)的三相交流戶內(nèi)控制電氣設(shè)備,采用模塊疊加式總體結(jié)構(gòu)布局,主要由交流高壓真空接觸器、熔斷器、底盤(pán)車(chē)和其他輔助元件組成。

該型真空接觸器動(dòng)作原理如下:接觸器合閘時(shí),合閘電磁鐵通過(guò)操作機(jī)構(gòu)使接觸器合閘,并由機(jī)械合閘鎖扣裝置使接觸器保持合閘狀態(tài),同時(shí)將分閘彈簧壓縮,為分閘做準(zhǔn)備:分閘時(shí),分閘電磁鐵動(dòng)作使合閘鎖扣裝置解扣,由分閘彈簧操作機(jī)構(gòu)完成分閘。

2事件經(jīng)過(guò)

某日,運(yùn)行人員在執(zhí)行#8甲帶式輸送機(jī)停運(yùn)操作時(shí)發(fā)現(xiàn)通過(guò)DCs無(wú)法將設(shè)備停運(yùn),監(jiān)控裝置#8甲帶式輸送機(jī)"控制電源消失"報(bào)警發(fā)出。

就地檢查#8甲帶式輸送機(jī)開(kāi)關(guān)柜控制電源空開(kāi)跳閘,真空接觸器本體位置有焦蝴味,判斷真空接觸器分閘線圈燒損。經(jīng)運(yùn)行專(zhuān)工許可,使用絕緣桿將真空接觸器本體機(jī)械分閘,#8甲帶式輸送機(jī)停運(yùn)。

3檢查經(jīng)過(guò)

(1)將真空接觸器本體拖出后,測(cè)量直流電源回路、外部控制回路絕緣為500MΩ(直流電源回路絕緣標(biāo)準(zhǔn)≥10MΩ,操作回路、保護(hù)回路絕緣標(biāo)準(zhǔn)≥1MΩ),絕緣合格。

(2)檢查分閘電磁鐵鎖扣滾子與合閘電磁鐵的合閘鎖扣間[3]無(wú)明顯卡澀痕跡,分閘彈簧間未見(jiàn)異物及明顯形變。檢查分閘電磁鐵絞軸有輕微彎曲變形,如圖1所示。

(3)拆下分閘單元檢查,分閘線圈表面絕緣層燒焦,如圖2所示,測(cè)量真空接觸器分閘線圈直阻心(正常值9.5～10Ω),判斷分閘線圈燒損斷線。

圖1分閘電磁鐵絞軸

圖2分閘線圈燒損情況

(4)測(cè)量KM2分閘接觸器接點(diǎn)阻值,在10～41.8Ω范圍內(nèi)變化。

(5)更換分閘線圈后進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn),分合閘5次特性均合格,但分閘時(shí)間不穩(wěn)定,在18～51ms范圍內(nèi)變化,如表1所示。

表1機(jī)械特性分閘時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

4原因分析

(1)#8甲帶式輸送機(jī)控制電源空開(kāi)跳閘的原因:真空接觸器分閘線圈長(zhǎng)期帶電,線圈過(guò)熱導(dǎo)致絕緣損壞,絕緣損壞后首先發(fā)生匝間短路,回路電流突增,導(dǎo)致空開(kāi)過(guò)流跳閘。

（2）真空接觸器分閘線圈長(zhǎng)期帶電原因分析:

1）分閘線圈制造質(zhì)量工藝原因,造成長(zhǎng)期分閘后線圈本體軸向膨脹,阻礙合閘機(jī)構(gòu)脫扣,導(dǎo)致線圈長(zhǎng)期帶電燒損。

將燒損線圈與備品線圈進(jìn)行對(duì)比(圖3）,軸向高度基本一致,排除該原因。

圖3燒損線圈與備品線圈對(duì)比圖

2）真空接觸器分閘電磁鐵絞軸在長(zhǎng)期分閘電磁力作用下發(fā)生輕微彎曲變形,存在分閘回路接通后機(jī)構(gòu)卡澀,分閘線圈長(zhǎng)期帶電燒損的可能。從機(jī)械特性分閘時(shí)間不穩(wěn)定來(lái)看,該因素是存在的。

3）分閘控制回路電壓降較大,導(dǎo)致電壓達(dá)不到線圈分閘電壓的動(dòng)作值,使分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電燒損。

該型真空接觸器分閘回路(圖4）串接KM2的兩對(duì)輔助觸點(diǎn),在分閘回路接通后,KM2的輔助觸點(diǎn)閉合,分閘線圈得電后吸合分閘機(jī)構(gòu),分閘滾子與合閘鎖扣脫開(kāi)完成分閘。經(jīng)測(cè)量,KM2觸點(diǎn)的接觸電阻為10～41.8Ω,分閘直阻為9.6Ω,經(jīng)輔助觸點(diǎn)分壓,分閘線圈電壓在20～54V范圍達(dá)不到分閘線圈最低可靠動(dòng)作電壓值(71.5V）,導(dǎo)致分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電但無(wú)法分閘,線圈燒損。

綜上,分析該型真空接觸器分閘失敗的原因?yàn)?分閘回路接通瞬間分閘機(jī)構(gòu)卡澀,分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電損壞:或者分閘控制線圈電壓降較高,電壓已經(jīng)達(dá)不到線圈分閘電壓的動(dòng)作值,造成分閘線圈長(zhǎng)時(shí)間帶電燒損。

5防范措施

做好真空接觸器設(shè)備的定檢定修及隱患排查工作。

（1）結(jié)合設(shè)備檢修檢查真空接觸器分閘機(jī)構(gòu)有無(wú)變形等異常,對(duì)分合閘機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)滑:嚴(yán)格按預(yù)試規(guī)程及反措要求進(jìn)行電氣試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析比對(duì),如有試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常必須查明原因并處理合格,之后真空接觸器方可投運(yùn)。

(2）結(jié)合設(shè)備檢修對(duì)真空接觸器分閘、合閘回路輔助接點(diǎn)接觸電阻進(jìn)行測(cè)量,如阻值偏大或阻值不穩(wěn)定,則進(jìn)行檢修或更換處理。

6結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)一起10kV真空接觸器分閘故障的檢查經(jīng)過(guò)、原因分析及防范措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述,對(duì)后期預(yù)防該類(lèi)事件的發(fā)生具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。