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開關合閘線圈燒毀事故分析

文檔作者：趙秋石文檔來源：大唐碧口水力發電廠		點擊數：	更新時間： 2021年06月10日
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S 電力安全技術 第17卷(2015年第7期)
開關合閘線圈燒毀事故分析
趙秋石‘
(大唐碧口水力發電廠，甘肅隴南．746412)
[摘要]介紹了某電廠發生的一起開關合閘線圈燒毀事故，經檢查分析，確定事故原因為儲
能電機的行程開關常閉接點銹蝕、接觸不良，提出了防止開關柜受潮、合閘線圈長時間帶電等的改
進措施，確保了合閘開關的可靠動作。
[關鍵詞]開關；合閘線圈；燒毀事故
1 電廠概況
某水電廠裝有3臺單機容量為3．7 MW 的水
輪發電機組，于2009年8月投產發電。該廠發電
機與變壓器采用單元接線，電站以l10kV一級電
壓接人系統，l10 kV母線采用單母線接線方式，
共有2條110 kV出線。機組投運后1年大修時，
l號主變高壓側開關l 101DL出現故障。該開關為
ZF6-126CB型氣體絕緣全封閉開關設備(GIS)。開
關的主要技術參數如表l所示。
表1 ZF6-1 26CB型氣體絕緣全封閉開關主要技術參數
2 事故經過
2010年11月，檢修人員完成1號機主變保護
裝置定檢及相關開關檢修，設備各項指標合格；進
行1號主變保護傳動試驗，分別用變壓器差動保護、
主變零序保護跳變壓器高壓側開關1 101DL、發電
機出口開關l11DL、廠變高壓側開關101DL，保
護均正確動作，開關正確動作，信號指示正確，無
異常現象發生。在進行最后一項主變重瓦斯保護
傳動試驗時，運行人員用中控室遠方操作把手合
l101DL開關，在l101DL旁的監視人員發現開關
一9一
未合上，且有燒焦氣味并伴有白煙產生，立即報告
中控室；中控室隨即下令保護盤旁監視人員切斷操
作箱控制電源(現地無控制電源開關)。現地檢查
發現，機構箱內有白煙，開關合閘線圈表面絕緣層
已經熔化變黑，發出刺鼻的燒焦氣味。待線圈冷
卻后測量線圈阻值已由20 Q(檢修時測量值)降至
3 Q，合閘線圈阻值下降85％，已嚴重燒毀。
3 事故原因分析
對開關機構箱進行檢查后發現，開關儲能指示
未到位，即儲能過程未完成。開關機構箱內控制回
路如圖l所示。在彈簧儲能未完成時，彈簧未儲能
行程開關MK閉合，彈簧未儲能繼電器MZJ3勵
磁，合閘回路中的彈簧未儲能閉鎖接點MZJ3(常閉)
打開，使合閘回路無法形成通路。而在本次故障中，
開關操作箱旁監視人員確認，合閘操作時開關跳位
指示燈LD閃爍一次，合閘燈始終未亮。開關操作
箱內控制回路如圖2所示。
圖2中TW兒為電壓啟動的合閘監視繼電器，
內阻為5．1 kQ，遠大于合閘線圈阻值20 Q。該回
路帶電時其內部流過的電流很小。·操作箱開關分位
指示燈LD閃爍一次，則TW兒繼電器勵磁，說明
機構箱內合閘回路中彈簧未儲能常閉接點MZJ3未
打開，合閘回路形成通路。
據此分析，合閘線圈燒毀可能有以下2個原因。
(1)彈簧未儲能，繼電器MZJ3不能可靠勵磁，
導致常閉接點MZJ3無法打開或者接觸不良而動作
不可靠，因此合閘回路長時間帶電。但由于儲能過
第17卷(2015年第7期) 電力安全技術
程未完成，導致開關合閘能量不足，合閘過程無法
完成，串接于合閘回路的開關位置輔助接點F(常閉)
S higufenxi
無法進行轉換切斷合閘回路，導致合閘線圈長時間
帶電燒毀。
注：HQ—合閘線圈，20 Q I T 閘線圈，20 Q l zJ2．_sF6低氣壓閉鎖中間繼電器；TBJ一防跳繼電器；R哺閘電阻，
24 o。F一輔助開關；ZK1一萬能轉換開關；ZK一近控、遠控轉換開關；Rf—分閘電阻，24( 。
圖1 開關機構箱內控制回路
圖2 開關操作箱內控制回路
跳位監視
合閘出口
防跳閉鎖
合位監視
手跳
跳閘自保持 跳閘
壓力
閉鎖
保護跳閘
跳位指示燈
合位指示燈
一9一
S 電力安全技術 第17卷(2015年第7期)
測量MZJ3繼電器線圈阻值合格，開關操作及
電機儲能回路對地絕緣合格后，投入操作電源及電
機控制電源。經多次試驗后確認，開關彈簧未儲能
繼電器MZJ3勵磁可靠，合閘回路中的彈簧未儲能
常閉接點MZJ3與電機控制回路中的彈簧未儲能常
開接點MZJ3均能可靠動作，儲能過程正常。由此
排除彈簧未儲能繼電器MZJ3不能可靠勵磁，或者
其常閉接點MZJ3動作不可靠這一可能原因。
(2)彈簧未儲能，行程開關動作不可靠，或者
行程開關常閉接點MK動作不可靠。此次事故涉
及開關操動機構為全彈簧操動機構，儲能回路工作
原理如圖3所示。
斷路器合閘后， 儲能行程開關MK閉合，
MZJ3繼電器勵磁，MZJ3繼電器常開接點閉合；
MZJ2繼電器勵磁，MZJ2繼電器常開接點閉合，
接通儲能電機回路，對合閘彈簧進行儲能。儲能
到位后，棘輪軸上的凸輪將使行程開關MK動作，
MK常閉接點打開，切斷彈簧未儲能回路。為防止
電動機啟動時間過長，電動機時間繼電器MSJ的
延時閉合接點閉合，輔助繼電器MZJ1的常閉接點
打開，切斷電機控制回路，使電機停止運行。
若行程開關MK的安裝位置不恰當，或離棘
輪軸上的凸輪距離遠，都可能引起行程開關不動作。
檢查儲能行程開關安裝位置合適，與凸輪的距離準
確，多次試驗動作可靠，由此排除行程開關動作不
可靠這一可能原因。
在檢查儲能電機的行程開關常閉接點時，發現
MK的NC端子已經嚴重氧化銹蝕變綠。將行程開
關MK取下， 用萬用表測量其常閉接點，發現其
時通時斷，接觸不良。由此推斷，當彈簧儲能未完
成時，儲能電機的行程開關MK常閉接點接觸不良，
導致MZJ3繼電器不能持續可靠動作；MZJ3常開
接點在儲能未完成的情況下切斷儲能回路，儲能電
機失電，停止運轉。而此時MZJ3常閉接點閉合，
合閘回路形成通路，開關的機構由于儲能未完成而
無法完成合閘過程，開關的常閉輔助接點F無法
進行轉換切斷合閘回路，導致合閘回路長時間帶電，
燒毀線圈。
對電機行程開關MK輔助接點打磨處理后，
投入開關操作電源。經試驗，開關動作正常，儲能
回路正常。由此可知：本次開關合閘線圈燒毀是由
于儲能電機行程開關MK的常閉接點銹蝕、接觸
不良造成的。而行程開關輔助接點銹蝕的原因是：
1101DL開關所在的110 kV GIS室背靠白龍江而建，
環境較為潮濕，而行程開關所用端子材質為銅，導
熱性能良好，易隨環境溫度變化在其表面形成凝露，
久而久之，接點表面銹蝕，造成接點接觸不良。
4 改進措施
(1)由于開關運行環境較為潮濕，可在開關柜
內加裝加熱器，并定時投入加熱除濕，防止凝露現
象發生。
(2)在檢修過程中，對各元器件接點逐一進行
檢查，對有氧化、銹蝕現象的接點及時處理，保證
接點接觸良好，動作可靠，及時消除隱患。
(3)將開關儲能信號接人監控系統，以便在進
行遠方分合閘時及時觀察開關儲能情況，杜絕在儲
能未完成的情況下合開關，防止合閘回路長時間帶
電燒毀線圈。
MZJ3
X5—56
MSJ
6 8 A1廠_]A2
l16 X3—1l7 X3一ll8
W K 2 1
Rm
95 96
_、＼廠
RJ
注：MzJ2一直流接觸器；RJ一熱間繼電器；MZ兒一中間繼電器；M一電動機，1 000 W；MSJ一時間繼電器；Rm一起動電阻，
5 Q 。
圖3 開關電機控制回路
一9一
第17卷(2015年第7期) 電力安全技術
5 結束語
開關合閘線圈燒毀大多是由合閘回路長時間帶
電導致的，可以從以下幾個方面查找原因：
(1)開關的機械部分卡澀；
(2)開關位置輔助接點損壞，在開關合閘后未
能切斷合閘回路，使合閘回路長時間帶電；
(3)開關的控制回路設計不合理，存在寄生回
路，導致合閘回路長時間帶電；
S
(4)儲能回路工作不正常，使開關機械部分無
法完成合閘過程；而儲能未完成，閉鎖接點又不能
可靠閉鎖合閘回路，例如本次開關事故。
收稿日期：2014—1卜30；修回日期：2015—02—17。
作者簡介： ．
-
趙秋石(1983一)，女，助理工程師，主要從事水力發電廠電氣
二次設備檢修維護工作，emafl：175616952@qq．tom。
電力安全技術 投稿簡則
1 來稿要求 ·
(1)論文應具有科學性、實用性和創新性，論點鮮明，論據充分，條理清晰。內容應語句順暢、
數據準確、邏輯嚴密、文字精煉。應盡量精簡圖表和公式，簡化推導和證明過程。
(2)論文中所用技術名詞前后應一致，新名詞應注明原文或加注釋。計量單位的名稱、符號
_律按 中華人民共和國法定計量單位 中的規定使用。外文字符必須分清大、小寫，正、斜體，
上下角標應區別明顯。圖和表應有獨立、完整的圖表題，圖中文字、變量、數字、單位要清晰。
(3)論文的排序為：中文標題，作者姓名，工作單位，中文摘要和關鍵詞，正文、參考文獻，
作者簡介。
(4)標題：簡明扼要、重點突出，一般不宜超過20個漢字
(5)作者姓名：在題目下按序排列，排序原則上以投稿時為準，一般不宜再做更改，確需變
更時應由第一作者提供書面證明或郵件說明。 ．
’(6)工作單位：作者署名的單位應該是法定注冊的單位全稱，并需提供單位所在省、市及郵
政編碼。每位作者只能署1個工作單位。
(7)摘要和關鍵詞：摘要采用第三人稱，為對全文不加注釋和評論的簡短陳述，篇幅1 00～200
字。關鍵詞一般3～5個，盡量使用通用名稱，便于文獻檢索，縮略語／字母詞應以全稱形式出現。
(8)正文：事實客觀，數據準確，計算準確，語言準確；條理清楚，邏輯性強，文字簡練，表
達形式與內容相適應；用詞規范，平鋪直敘，不用口語、俗稱和感嘆詞等。
(9)參考文獻：采用順序編碼制，標出所引用文獻的全部作者、題名(書名)、刊名(出版地：
出版社)、出版年份及期號、起止頁碼等。勿引用尚未公開出版的資料。 ．
(10)作者簡介：提供所有作者的相關信息，包括i姓名，出生年份，性別，職稱，主要從事
的工作內容(50～100字)。
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