某电厂10kV真空接触器分闸故障分析

引言

高压真空接触器有着开断速度快,可频繁操作,不易形成电弧复燃,机械寿命长,检修维护量相对较小等优点,但如果真空接触器发生分闸故障,则会给被保护设备带来较大的安全风险,甚至发生设备、人身安全事故。

下面针对某电厂发生的一起10kV真空接触器分闸故障的检查经过进行详细介绍,结合故障现象对分闸故障的原因进行分析,并提出有针对性的防范措施。

1设备简介

某电厂10kV真空接触器是由通用电气设备公司生产的三相交流户内控制电气设备,采用模块叠加式总体结构布局,主要由交流高压真空接触器、熔断器、底盘车和其他辅助元件组成。

该型真空接触器动作原理如下:接触器合闸时,合闸电磁铁通过操作机构使接触器合闸,并由机械合闸锁扣装置使接触器保持合闸状态,同时将分闸弹簧压缩,为分闸做准备:分闸时,分闸电磁铁动作使合闸锁扣装置解扣,由分闸弹簧操作机构完成分闸。

2事件经过

某日,运行人员在执行#8甲带式输送机停运操作时发现通过DCs无法将设备停运,监控装置#8甲带式输送机"控制电源消失"报警发出。

就地检查#8甲带式输送机开关柜控制电源空开跳闸,真空接触器本体位置有焦蝴味,判断真空接触器分闸线圈烧损。经运行专工许可,使用绝缘杆将真空接触器本体机械分闸,#8甲带式输送机停运。

3检查经过

(1)将真空接触器本体拖出后,测量直流电源回路、外部控制回路绝缘为500MΩ(直流电源回路绝缘标准≥10MΩ,操作回路、保护回路绝缘标准≥1MΩ),绝缘合格。

(2)检查分闸电磁铁锁扣滚子与合闸电磁铁的合闸锁扣间[3]无明显卡涩痕迹,分闸弹簧间未见异物及明显形变。检查分闸电磁铁绞轴有轻微弯曲变形,如图1所示。

(3)拆下分闸单元检查,分闸线圈表面绝缘层烧焦,如图2所示,测量真空接触器分闸线圈直阻心(正常值9.5～10Ω),判断分闸线圈烧损断线。

图1分闸电磁铁绞轴

图2分闸线圈烧损情况

(4)测量KM2分闸接触器接点阻值,在10～41.8Ω范围内变化。

(5)更换分闸线圈后进行机械特性试验,分合闸5次特性均合格,但分闸时间不稳定,在18～51ms范围内变化,如表1所示。

表1机械特性分闸时间统计表

4原因分析

(1)#8甲带式输送机控制电源空开跳闸的原因:真空接触器分闸线圈长期带电,线圈过热导致绝缘损坏,绝缘损坏后首先发生匝间短路,回路电流突增,导致空开过流跳闸。

（2）真空接触器分闸线圈长期带电原因分析:

1）分闸线圈制造质量工艺原因,造成长期分闸后线圈本体轴向膨胀,阻碍合闸机构脱扣,导致线圈长期带电烧损。

将烧损线圈与备品线圈进行对比(图3）,轴向高度基本一致,排除该原因。

图3烧损线圈与备品线圈对比图

2）真空接触器分闸电磁铁绞轴在长期分闸电磁力作用下发生轻微弯曲变形,存在分闸回路接通后机构卡涩,分闸线圈长期带电烧损的可能。从机械特性分闸时间不稳定来看,该因素是存在的。

3）分闸控制回路电压降较大,导致电压达不到线圈分闸电压的动作值,使分闸线圈长时间带电烧损。

该型真空接触器分闸回路(图4）串接KM2的两对辅助触点,在分闸回路接通后,KM2的辅助触点闭合,分闸线圈得电后吸合分闸机构,分闸滚子与合闸锁扣脱开完成分闸。经测量,KM2触点的接触电阻为10～41.8Ω,分闸直阻为9.6Ω,经辅助触点分压,分闸线圈电压在20～54V范围达不到分闸线圈最低可靠动作电压值(71.5V）,导致分闸线圈长时间带电但无法分闸,线圈烧损。

综上,分析该型真空接触器分闸失败的原因为:分闸回路接通瞬间分闸机构卡涩,分闸线圈长时间带电损坏:或者分闸控制线圈电压降较高,电压已经达不到线圈分闸电压的动作值,造成分闸线圈长时间带电烧损。

5防范措施

做好真空接触器设备的定检定修及隐患排查工作。

（1）结合设备检修检查真空接触器分闸机构有无变形等异常,对分合闸机构进行润滑:严格按预试规程及反措要求进行电气试验及数据分析比对,如有试验数据异常必须查明原因并处理合格,之后真空接触器方可投运。

(2）结合设备检修对真空接触器分闸、合闸回路辅助接点接触电阻进行测量,如阻值偏大或阻值不稳定,则进行检修或更换处理。

6结语

本文对一起10kV真空接触器分闸故障的检查经过、原因分析及防范措施进行了详细阐述,对后期预防该类事件的发生具有一定的指导和借鉴意义。