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      對(duì)一起ME開關(guān)偷跳的原因分析與探討

      2016-12-26 09:43李鵬飛
      關(guān)鍵詞:預(yù)防

      李鵬飛

      摘 要:本文介紹了一起火電廠ME開關(guān)(電源開關(guān))偷跳導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)跳閘的案例。將開關(guān)偷跳后立即進(jìn)行了再次傳動(dòng)試驗(yàn),開關(guān)偷跳不具備可再現(xiàn)性。針對(duì)可能導(dǎo)致該型開關(guān)跳閘的10個(gè)方面原因進(jìn)行逐項(xiàng)分析,并提出了下一步攻關(guān)的方向。

      關(guān)鍵詞:ME開關(guān);偷跳;機(jī)械保護(hù);預(yù)防

      中圖分類號(hào):TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      0.引言

      2011年12月13日08時(shí)01分,某廠運(yùn)行人員剛剛完成交接班,#2機(jī)380VIVA段汽機(jī)#1MCC電源(二)開關(guān)跳閘,#2機(jī)“B定子內(nèi)冷水泵跳閘、B閉冷泵跳閘、B密封油排煙風(fēng)機(jī)跳閘、B氫冷升壓泵跳閘、B軸封風(fēng)機(jī)跳閘”事故報(bào)警發(fā)出,檢查A側(cè)相應(yīng)泵聯(lián)啟正常,但A定子內(nèi)冷水泵不出力,手動(dòng)強(qiáng)合B定子內(nèi)冷水泵失敗,“定子內(nèi)冷水壓力低、定子內(nèi)冷水流量過低、發(fā)電機(jī)斷水”信號(hào)發(fā)出,30s后發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)動(dòng)作,機(jī)組跳閘。

      1.檢查處理情況

      事故發(fā)生后,電氣檢修人員迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)檢查分析:開關(guān)二次回路信號(hào)繼電器未掉牌;對(duì)所有負(fù)荷和開關(guān)進(jìn)行排查,未發(fā)現(xiàn)異常;將汽機(jī)#1MCC電源(二)開關(guān)搖到“試驗(yàn)”位進(jìn)行分合閘,無拒動(dòng)、無偷跳;將汽機(jī)#1MCC電源(二)開關(guān)解體檢查,開關(guān)本體過流和速斷保護(hù)已拆除,開關(guān)機(jī)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)異常;對(duì)開關(guān)二次回路搖絕緣,500MΩ;對(duì)開關(guān)二次回路跳閘回路和保護(hù)回路傳動(dòng),開關(guān)跳閘正常,信號(hào)繼電器動(dòng)作正常。經(jīng)檢查操作票記錄確認(rèn)開關(guān)跳閘前運(yùn)行人員無斷開開關(guān)操作,開關(guān)偷跳。

      2.ME開關(guān)偷跳的原因分析

      汽機(jī)#1MCC電源(二)開關(guān)使用的開關(guān)為ME(現(xiàn)稱為DW-17)系列萬能式斷路器,型號(hào)為ME630,額定電源380V,額定電流630A,額定開斷電流50kA,額定操作電源DC 220V,最近一次檢修時(shí)間2011年06月9日。事故發(fā)生后,電氣專業(yè)組織技術(shù)人員分別于2011年12月13日和2012年1月9日對(duì)ME開關(guān)內(nèi)部機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查,分析可能導(dǎo)致開關(guān)跳閘的原因,諸如母線短路、負(fù)荷過載、斷路器機(jī)構(gòu)故障、控制回路故障。具體可分為9類:開關(guān)操作把手?jǐn)嚅_開關(guān)跳閘、開關(guān)控制回路電流保護(hù)動(dòng)作跳閘、開關(guān)控制回路故障或異常誤跳開關(guān)、開關(guān)本體過流保護(hù)跳閘、開關(guān)本體速斷保護(hù)跳閘、開關(guān)五防保護(hù)動(dòng)作跳閘、開關(guān)手動(dòng)操作插入手柄跳閘、開關(guān)自由脫扣機(jī)構(gòu)故障跳閘、開關(guān)操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能彈簧故障。現(xiàn)將開關(guān)跳閘原理及偷跳可能性進(jìn)行逐項(xiàng)分析:

      2.1 開關(guān)操作把手?jǐn)嚅_開關(guān)ZKK。開關(guān)控制回路如圖1所示。此項(xiàng)操作由運(yùn)行人員按操作票執(zhí)行,或者人為故意破壞斷開開關(guān)。查閱運(yùn)行人員操作票及值班記錄,運(yùn)行人員沒有進(jìn)行切換電源或斷開開關(guān)操作。因該配電室配有4個(gè)防火門入口,只有3個(gè)防火門有門禁系統(tǒng),均未查閱到開關(guān)跳閘前半小時(shí)人員進(jìn)入門禁系統(tǒng)的記錄,但未裝門禁系統(tǒng)無法確認(rèn)沒有人員進(jìn)入,因此,不排除人員破壞的可能。

      2.2 開關(guān)控制回路過流保護(hù)動(dòng)作跳閘。此過程通過開關(guān)外保護(hù)電流繼電器動(dòng)作實(shí)現(xiàn)(如圖1所示)。當(dāng)負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)短路或者電機(jī)過負(fù)荷下級(jí)開關(guān)拒動(dòng)時(shí),電流繼電器反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作,開關(guān)跳閘,同時(shí)觸發(fā)信號(hào)繼電器掉牌。經(jīng)檢修人員確認(rèn),開關(guān)跳閘時(shí),信號(hào)繼電器未動(dòng)作,開關(guān)保護(hù)回路傳動(dòng)正常,且汽機(jī)#1MCC電源(二)所帶負(fù)荷未發(fā)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或短路情況。因此,此項(xiàng)可以排除。

      2.3 開關(guān)控制回路兩點(diǎn)接地誤跳開關(guān)。當(dāng)開關(guān)控制回路出現(xiàn)兩點(diǎn)接地時(shí),可能導(dǎo)通開關(guān)跳閘回路,導(dǎo)致開關(guān)跳閘。經(jīng)檢修人員確認(rèn),開關(guān)二次回路對(duì)地絕緣500MΩ,可以排除控制回路此項(xiàng)。

      2.4 開關(guān)本體過流及速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。如圖2、圖3所示。2011年5~6月份#2機(jī)B級(jí)檢修期間,#2機(jī)所有ME開關(guān)本體過流保護(hù)已拆除,負(fù)荷的過流及速斷保護(hù)由外部保護(hù)回路電流繼電器動(dòng)作實(shí)現(xiàn)(本體的過流、速斷保護(hù)誤差較大,在合閘過程中出現(xiàn)過誤動(dòng)。為避免此種情況,故#1A檢修中同類型斷路器先進(jìn)行了拆除工作,#2B檢修中也進(jìn)行了拆除,但沒有拆除徹底。)但在#2機(jī)汽機(jī)#1MCC電源(二)電源開關(guān)跳閘后檢查發(fā)現(xiàn),開關(guān)上的脫扣機(jī)構(gòu)并未完全拆除,雖不具備本體過流保護(hù)功能,但存在誤動(dòng)的可能性。

      2.5 開關(guān)五防機(jī)構(gòu)動(dòng)作跳閘。開關(guān)工作位合閘狀態(tài)下,將開關(guān)向外搖出時(shí),開關(guān)防止帶負(fù)荷拉導(dǎo)致機(jī)構(gòu)動(dòng)作,開關(guān)跳閘。經(jīng)檢修人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn),開關(guān)跳閘后處于工作位沒有位移現(xiàn)象,開關(guān)進(jìn)出車機(jī)構(gòu)搖把在開關(guān)跳閘前一直在集控室保存,沒有借用搖把記錄以及將此開關(guān)搖出的操作記錄。可以排除開關(guān)合閘狀態(tài)下人員搖出機(jī)構(gòu)導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

      2.6 開關(guān)本體操作手柄跳閘,如圖4所示。當(dāng)開關(guān)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)拒動(dòng)時(shí),可通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)操作手柄緊急分開開關(guān)。經(jīng)檢修人員確認(rèn),開關(guān)合閘狀態(tài)下,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)操作手柄,開關(guān)跳閘。與第一項(xiàng)原因相同,無法排除人員進(jìn)入配電室后故意選擇操作手柄導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

      2.7 開關(guān)自由脫扣機(jī)構(gòu)故障跳閘。如圖5、圖6、圖7所示。開關(guān)的斷開最終是通過自由脫扣機(jī)構(gòu)中半軸移動(dòng)扣板脫落,使連桿機(jī)構(gòu)解體而實(shí)現(xiàn)。開關(guān)操作機(jī)構(gòu)經(jīng)多次跳閘和合閘后,自由脫扣機(jī)構(gòu)如果嚴(yán)重磨損,可能會(huì)出現(xiàn)開關(guān)再扣困難,脫扣容易,有時(shí)勉強(qiáng)扣住,一遇振動(dòng),則自行脫扣;有時(shí)再扣后,一合閘就滑扣。為了使自由脫扣機(jī)構(gòu)能使斷路器可靠地合閘及可靠地自動(dòng)斷開,當(dāng)操作機(jī)構(gòu)的貯能彈簧將能量釋放通過連桿的傳動(dòng)使圖5、圖6、圖7中的杠桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)。使斷路器處在合閘位置,圖6中扣指與半軸的間隔應(yīng)為0.2mm~1mm,“a”值應(yīng)調(diào)整為4mm~4.5mm,此要求可通過調(diào)節(jié)螺桿來達(dá)到,需要在今后的檢修中排查確認(rèn)。

      經(jīng)檢修人員現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),開關(guān)跳閘后,先將開關(guān)搖至試驗(yàn)位分合3次,分合正常;對(duì)開關(guān)進(jìn)行解體檢查,手動(dòng)分合閘不少于6次,均動(dòng)作正常,無拒動(dòng),無偷跳;將開關(guān)重新放到試驗(yàn)位,合閘后模擬外部振動(dòng),用手拍開關(guān),開關(guān)未跳閘,試驗(yàn)位分合閘3次,開關(guān)正常動(dòng)作。因此,可以排除開關(guān)自由脫扣機(jī)構(gòu)故障跳閘。結(jié)合制造廠意見及相關(guān)技術(shù)資料,因自由脫扣機(jī)構(gòu)造成斷路器跳閘的可能性很小。

      2.8 開關(guān)操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能彈簧故障。如圖8所示。操作機(jī)構(gòu)的開斷儲(chǔ)能彈簧在多次拉伸后松弛或失去彈性,閉合力變小,合閘時(shí),斷路器的四連桿機(jī)構(gòu)無法推到死點(diǎn)位置,機(jī)構(gòu)不能自保持在合閘位置,因此,開關(guān)不能正常閉合。通過第八項(xiàng)進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),此項(xiàng)可以排除。

      2.9 開關(guān)直流控制回路中竄入交流干擾分量。開關(guān)跳閘后,將開關(guān)搖至“試驗(yàn)”位,在母線段運(yùn)行方式未發(fā)生改變的情況下,開關(guān)分合正常;開關(guān)跳閘時(shí),同一直流控制母線上其他開關(guān)未發(fā)生誤動(dòng)和偷跳;此開關(guān)為就地把手控制方式,沒有長(zhǎng)控制電纜分布電容的存在。此項(xiàng)可以排除。

      2.10 開關(guān)最低分閘電壓偏低。因開關(guān)跳閘回路中串有開關(guān)合閘指示燈,因指示燈自身的高阻值,正常運(yùn)行中通過的電流很小,若直流控制母線電壓較高且開關(guān)最低分閘電壓下降時(shí),也可以導(dǎo)致開關(guān)跳閘。因機(jī)組急于啟動(dòng)等因素,未對(duì)開關(guān)做最低分閘電壓試驗(yàn),這個(gè)因素需要有檢修機(jī)會(huì)時(shí)驗(yàn)證。

      3.下一步工作的方向

      通過對(duì)ME開關(guān)可能跳閘的所有誘因進(jìn)行分析,排除人為因素,#2機(jī)汽機(jī)#1MCC電源(二)跳閘的原因有3個(gè):

      (1)#2機(jī)同類型開關(guān)本體的過流、速斷保護(hù)脫扣機(jī)構(gòu)未徹底拆除。

      (2)開關(guān)自由脫扣機(jī)構(gòu)間隙尺寸不符合“0.2mm~1mm”的要求,導(dǎo)致開關(guān)自由脫扣機(jī)構(gòu)解扣、開關(guān)跳閘。

      (3)開關(guān)跳閘線圈最低動(dòng)作電壓偏低。當(dāng)直流母線電壓擾動(dòng)時(shí),跳閘線圈無法躲過電流峰值動(dòng)作,開關(guān)跳閘。

      現(xiàn)已將排查以上3個(gè)因素列入同類型開關(guān)停電檢修計(jì)劃。利用停電機(jī)會(huì)對(duì)同類型斷路器按“結(jié)論”中的原因進(jìn)行排查、消除后觀察確認(rèn)。

      結(jié)語

      開關(guān)偷跳具有很大的偶然性,也是電氣檢修人員遇到的最難解決的問題之一。由于我公司ME開關(guān)均是15年以上的“老齡化”設(shè)備,設(shè)備的開停次數(shù)及保護(hù)動(dòng)作跳閘次數(shù)所造成的沖擊,對(duì)ME開關(guān)機(jī)械聯(lián)鎖部分有著累計(jì)性的影響,再加上來自內(nèi)部的金屬性疲勞,來自外部的不良鹽塵環(huán)境,都可能引起開關(guān)瞬時(shí)跳閘。雖然在開關(guān)跳閘后檢修人員做了大量的工作,但始終無法模擬到使開關(guān)偷跳的合理邏輯關(guān)系。下一步需要繼續(xù)對(duì)未排除的因素進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)門禁系統(tǒng)管理,找到引起開關(guān)跳閘的真正原因,采取應(yīng)對(duì)措施防止此類事件的發(fā)生。

      參考文獻(xiàn)

      [1]董戰(zhàn)虎.斷路器“偷跳”故障分析及預(yù)防[J].勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào),2008,22(3):77-78.

      [2]劉兆正. DW17B(ME)萬能式開關(guān)故障的排除[J].機(jī)電工程技術(shù),2008,37(5):109-110.

      [3]魏建華,劉兆正.一起DW17B(ME)萬能式斷路器機(jī)構(gòu)故障的排除[J].電氣試驗(yàn),2012,2012(4):44-45.

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