发电机出口断路器拒合原因分析与处理

发电机出口断路器拒合原因分析与处理

摘要：对国华台电4号机组发电机出口断路器拒合的原因进行了分析，并探讨处理方法。

关键词：出口断路器；拒合；分闸伺服阀；卡涩

一、前言

发电厂装设发电机断路器的主要作用是在于简化运行操作程序，减小发电机和变压器的事故范围，简化同期操作、提高其可靠性，方便调试和维护。

采用发电机断路器后，发电机组的启停电源是经过主变压器倒送电至厂用工作变压器获得，从机组启动一直到发电机并网发电，整个过程都无须厂用电源切换。只有当厂用工作变压器发生故障或主变压器故障时，才需要厂用电源切换。有关分析结果表明：采用发电机断路器后，使厂用电源切换减少到约1/348，作用显著，从而有效地提高了发电厂安全可靠性。同时，这也使得厂用电的操作、运行难度大大降低。采用发电机断路器后，不论是在发生操作故障或在系统振荡时，还是在发电机或变压器发生短路故障时，都将提高保护的选择性，从而提高机组运行的安全、可靠性。

二、问题提出：

1、2010年6月17日3：30分，4号发电机准备并网，发电机出口断路器无法合闸，并网不成功。

经现场检查确认为操作机构分闸伺服阀阀杆卡涩，分闸动作后不能完全复位。经活动分闸伺服阀阀杆后动作正常。因考虑到更换分闸伺服阀后必须做相关试验（时间较长），为不影响机组启动，未更换分闸伺服阀。

2、2010年10月，4号机组小修。10月26日，电气二次进行传动试验，发电机出口断路器无法合闸。

三、发电机出口断路器操作机构介绍

1、台电的3-5机组发电机出口断路器为ABB公司生产的HEC7型SF6断路器。HEC 型断路器系统为三极（相）金属封闭式断路器，连同操动机构和控制装置安装在一个共用的支承构架上。断路器系统的HMB 8 型操动机构及其安装托架固定在构架上。通过操动机构的工作活塞（HEC7/8），操动杆和连杆传动至断路器的操动连杆上。

2、操作机构的组成模块。图1和图2展示了标准设计和HMB-8的操作机构的主要组件。具体包括:打压模块、贮能模块、执行模块、控制模块、监控模块等五个模块。液压弹簧操作机构的技术概念实现了一种小型集成化设计，该设计结合了盘簧中的贮能和液压操作以及控制原理。盘簧装置发出的力作用在三个贮能活塞上。在贮能活塞中,弹簧的机械能值和弹力的传播转换为高压油的压力和体积。液压力在高压存储罐和操作圆筒之间的传输(高压油柱)，作为一个快速转变开关，执行合－开操作，除此之外，通过调节节流阀可以简单的设定开关速度。操作机构的控制和能量的传输是基于有实际运行经验的液压操作技术的结构部件，如高压油泵，储能活塞，操纵器和活页阀，一个集成了液压末端阻尼操作的活塞

四、断路器拒合原因分析

在断路器发生拒合后需对操作机构不动作的原因进行了排查：

（1）脱扣器失压：检查脱扣器电源，测量脱扣器电源电压是否正常。现场检查脱扣器电源电压为DC110V，确认脱扣器电源正常，该原因排除。

（2）辅助开关不传递命令：承担控制和监控功能的辅助开关，由操作活塞强制驱动。辅助开关和附属的运动触发单元都是采用模块化标准设计，集合在一个单独的壳箱内。断开控制回路及信号回路电源，用万用表测量辅助开关动作是否正常。现场检查确认辅助开关动作正确，该原因排除。

（3）分、合闸伺服阀线圈损坏：确认回路停电后测量分、合闸伺服阀的直流电阻均为36.3欧姆左右，与原始值36欧姆相比无明显变化。拆除分闸伺服阀接线座发现分闸伺服阀I阀杆未返回（见下图3）。活动分闸伺服阀阀杆存在卡涩现象。

确认断路器操作机构不动作的原因为分闸伺服阀I在进行分闸操作后因阀杆卡涩未返回到起始位置引起。在合闸伺服阀接到合闸命令动作后，控制模块中的转换阀受到分闸阀阀杆未返回的影响其所受合力方向并未改变，此时转换阀并未向合闸方向运动。导致高压油无法进入传动杆端部油室，导致传动杆不能动作，开关拒合。

五、更换GCB分闸伺服阀的步骤

1. 确认GCB退出运行，检查接地刀在接地位置，断开控制盘内所有交直流电源。

2. 打开液压机构上下两个盖板。

3. 手动缓慢全部释放液压机构弹簧压力。

4. 打开排油阀门，排油直至油成滴状排出，关闭排油阀。（前准备洁净干燥的容器回收液压油）

5. 用内六角拆除固定分闸伺服阀的四颗螺栓，取下分闸伺服阀。

6. 更换新的分闸伺服阀，紧固四颗螺栓。注意检查新分闸伺服阀底座是否洁净，安装时确认密封圈弹性良好，安装到位。

7. 打开注油孔螺栓，将步骤４排出的液压油重新注入低压油腔。

8. 投入储能电机电源，进行储能。观察液压油泵启动情况。如不能储能需操作手动压力释放杆多次将三个贮能活塞内的空气排出至储油室内。

9. 储能完毕，从油位计上确认盘簧机构中的油足够可以操作弹簧机构。

10. 恢复机构盖板。（注意不要触碰到分合闸伺服阀）

11. 重新对GCB做特性试验，分析检验更换分闸伺服阀后机构的动作特性是否符合要求。

六、更换分闸伺服阀后的特性试验结果及分析

分闸伺服阀更换结束后对操作机构进行了特性试验，试验项目及结果如下：

通过对两次试验数据对比可以看出断路器合闸、分闸时间及分、合闸的不同期无明显变化。更换分闸伺服阀后断路器操作机构动作特性满足设备安全稳定运行的要求。

七、结束语

发电机出口断路器的可靠性直接影响机组的安全、稳定、运行。发电机出口

断路器发生拒分、拒合的原因主要由电源故障、辅助开关故障及分合闸伺服阀引起，故障的判断应从多个方面分析，去伪存真。发电机出口断路器的可靠性相对较高，发生故障的机率较少，但应根据实际情况对断路器的操作机构进行检查维护，从而提高机组运行的安全、可靠性。

注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开