6kVF+C开关故障与分析

曹大勇 曹括

The 6kVF+C Switch Fault and Its Analysis

CAO Da-yong1， CAO Kuo2

（1. Langfang Thermal Power Plant， CHN Energy North China Power Co. Ltd.， Langfang 065000， China;

2.Guodian Luanhe Power Plant， Chengde 067000， China）

【摘  要】 F+C开关相对于传统的真空断路器相比，占用的空间比较小，结构相对简单，使用方便，成本低廉，维护便捷，在发电厂中有着十分广泛的应用价值。但是从F+C实际应用的过程中来看，随着开关分合次数的增加，容易出现一定的故障，影响开关的正常使用和设备的正常工作。因此，论文主要针对6kVF+C开关的故障进行探究，指出故障的主要原因以及防治对策，希望能为发电厂的正常工作提供一定的参考。

【Abstract】 Compared with traditional vacuum circuit breakers， F+C switch occupies less space， has a relatively simple structure， is easy to use， low cost， convenient to maintain， and has a very wide range of application value in power plants. However， from the practical application of F+C， it can be seen that with the increase of switching times， certain faults are prone to occur， which will affect the normal use of the switch and the normal work of the equipment. Therefore， this paper mainly studies the fault of 6kVF+C switch， points out the main causes of the fault and prevention measures， and hopes to provide some reference for the normal work of the power plant.

【關键词】 6kVF+C;开关故障;原因分析

【Keywords】 6kVF+C; switch fault; cause analysis

【中图分类号】TH183.3                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）03-0178-02

1 引言

用电系统配置的工作效率和工作质量直接关系着发电厂整体的生产水平，对于电厂的安全稳定经营以及稳定供电有着至关重要的影响。因此，必须要加强对用电系统配置的研究，不断优化用电系统配置原件以及用电系统配置方案，使之能够更加稳定和安全的工作。6kVF+C开关是当前电厂应用最为广泛的开关设备，对于维护电厂设备的正常运行以及电厂系统的稳定工作有十分关键的作用。

2 6kVF+C开关故障发生的主要原因

某发电厂6kVF+C开关在启动的过程中，发现开关间隔继电保护装置有一定的跳闸信号，虽然开关并没有处于开启的状态，但是电动机仍然保持运行。维护人员对继电保护装置的跳闸记录进行分析，收集跳闸时电压的波形、电流的情况以及波动的幅度，发现皮带机应用两相式的电流保护系统进行保护，并没有记录全部三相电流的变化情况，B相电流没有有效接入到保护装置当中。通过分析电流波形变化情况可以得到，在发生保护动作之前，A相的电流一直为零，C相电流大小为300安左右，在保护动作开始之后，C相电流消失100毫秒后A相电流和C相电流又重新出现。其中A相电流的大小约为350安，C相电流电流大小约为400安[1]。

采取V型接线方法安装发电厂母线电压互感器，线电压是低压通道实际接入的电压。维护人员通过分析电压波形变化图可以发现，三个电压值在电流变化的过程中始终维持在二次值的幅度，没有发生明显的改变，在皮带机结束启动之后系统将动作转变为保护过程，A相电流为零，C相电流为300安，接地零序电流为零。这时C相电流超过保护动作的限制，启动堵转保护，在保护动作延迟一秒时间之后，堵转保护出口发生跳闸动作，开关主触头断开。A相电流，B相电流以及C相电流数值均为零，经过三秒左右A相电流和C相电流恢复启动结束后的正常运行电流[2]。

通过对开关故障的整体原因进行分析可以发现，电动机在起动过程中缺相问题的产生是导致保护动作的最主要原因，使得启动电流过高，会发生一段时间的动作跳转，6kVF+C开关再经过一次分合动作之后，经过第二次合闸成功，使得电动机可以正常运转，这主要是由于开关接触不良造成的。通过对系统主触头以及皮带机的开关动作特性和接触电阻进行测试可以发现，开关主触头的超程相对偏小，但是其他的参数都维持在正常的水平。工作人员对设备和开关的实际操作情况进行直观的模拟，对系统中的开关控制逻辑进行全面检查可以发现，开关在启动指令发出之后处于分位状态，在系统中输出合闸的指令会使得开关关上。在开关关上之后，开关分位的信号截止了合闸指令，在开关系统出现异常之后会改变系统原有的运行状态，电流值较高，维持启动电流水平需要进行二次合闸开关。故障问题的出现会给设备的正常运行带来严重的影响，给发电厂带来极大的经济损失和工作损失。因此，必须要加强对开关故障的分析，采取针对性的措施，避免此类故障的再次发生[3]。

3 6kVF+C开关故障的解决对策

要想解决6kVF+C开关的故障问题，必须要加强对电厂设施设备的精益化管理，从设备的运营、维修以及图纸资料入手，进行全方位的管理与控制，逐一统计设施设备运行过程中可能存在的缺陷问题，并采取有效措施进行处理。同时，还需要全面实施双重预防机制，开展系统的安全隐患排查工作，认真分析事故发生的主要原因以及容易发生风险的重点部位，采取分级管控体系和安全生产长效管理机制。另外，还需要加强员工的技能培训活动以及日常的运营维护工作，提高维护人员的专业技能，借鉴新的理念和技术对电厂旧设备进行改造与升级，发现设备运行的安全隐患。

3.1 电动机的启动时间问题

随着智能化技术的发展，部分继电保护装置可以实现启动时间根据情况自我调整，但是大多数的继电保护装置还是不能实现，需要人工的方式来对启动时间进行设置。在进行继电保护的设计过程中，为了加强对于过电流情况的反应速度，一般采用的是提前退出的方式，或者对保护动作发生的条件进行提升，使得电动机在启动的过程中，很容易丧失一定的敏感度以及稳定性，特别是在启动时间的设置方面，若是存在不合理，将对电动机造成大的损伤。在实际运行的过程中，虽然电动机的启动时间看似不是很大，但是这些细微的差别也可能带来一些问题的发生，所以需要根据实际测定值为准。在进行电动机启动时间测定方面，一般采用的有两个方式。第一种方式是在继电器保护装置内，对每个电流出口专门配置保护装置，保护装置启动的条件是达到限定的电流，通过对保护装置来回作用的时间差进行测量，这个值就是启动时间的依据;第二种方式是借用示波表、数据记录仪直接对波形进行记录，对启动时间进行计算。在测量的过程中，需要通过反复测量的方式获取更多的数据，然后去测取启动时间最长的数值，同时，由于运行过程可能还会存在时间误差，所以需要预留一定的时间，保障更加稳定运行。

3.2 加强开关主触头超程变化的监测与管理

开关的主触头在开关闭合、分离的过程中，主触头的动作幅度小，与接触头会产生反复的摩擦碰撞，可能导致主触头出现变形，在合闸后因为主触头的接触不良而导致缺相运行，电动机的电流长时间处于超高的状态，产生强烈的发热，对电动机造成损伤。所以，在进行维修的过程中，需要对主触头进行测量、调整，避免运行中出现各种问题。

3.3 短路产生电弧的危害

在开关的内部间隔中，容易发生一些故障，并引起电弧光的出现，进而使得开关内部的物理状态产生变化，导致压力过大、温度过高，如果不及时清理，会产生许多问题;在电弧光的中心，其温度异常的高，可以达到两万摄氏度，这将导致开关内部的金属器件产生损毁并气化;电缆受热融化并损毁，甚至引起起火;温度过高而导致开关内部压力过大，开关产生爆炸问题;开关受影响产生比较频繁剧烈的震动，使得元器件脱离;开关上级的变压器需要遭受短路故障威胁，故障状态下的电流异常带来变压器的变形。這一故障中，电弧光的快速剧烈爆炸危害巨大，将对传播过程中的物质造成毁灭性的打击，还有可能使得直流系统出现故障，进而导致更加严重的损失。

3.4 级联方案

母线的快速保护功能，可以直接通过总进线中的开关保护、分线中的开关保护的联合保护实现对母线的保护，而不需要建立在配置专用母线保护装置的基础上。在“级联输入闭锁”这一模式下，总线开关的保护器件可以实现闭锁，过程中需要快速地对过流连接点进行迅速切断。当线路被发现出现问题的时候，该保护装置将产生跳闸，而且时间具备不固定性，同时，发送故障相关信号到6kV进线开关的保护装置内，开关出关迅速切断以保护线路。若是6kV母线出现故障，级联信号无法发出，则6kV进线开关会迅速切断，保障线路安全。

4 结语

综上所述，F+C开关作为当前大型电厂应用的最主要元件，对于电厂生产工作有着至关重要的作用。因此，需要加强对开关故障的分析，明确开关运行过程中可能存在的问题，并采取针对性的措施进行解决，促进电厂的正常生产和稳定运营。

【参考文献】

【1】王劲松，孙洵.6kVF+C开关异常分合引发的思考[C]//全国火电600MW级机组能效对标及竞赛第十七届年会论文集.2013.

【2】吴学超，尚洪，庞军.SKY-12/6kVF-C型小车开关柜的技术改进[J].河北电力技术，2005，24（1）：1-2.

【3】和强.6KV零序保护动作及分析[C]//全国火电大机组.2008.