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水电厂开关故障原因分析及防范措施

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：卢宝胜

[导读] 摘要：在21世纪，我国经济发展突飞猛进，科学技术水平不断攀升，电力成为了越来越不可或缺的一部分，只有安全稳定高效地让电力设备持续运行，才能确保发展工作进一步的展开。

        四川川投田湾河开发有限责任公司四川成都 610041
        摘要：在21世纪，我国经济发展突飞猛进，科学技术水平不断攀升，电力成为了越来越不可或缺的一部分，只有安全稳定高效地让电力设备持续运行，才能确保发展工作进一步的展开。
        关键词：水电厂；开关故障；防范措施
        引言
        水电厂的主要工作是生产电能，时刻根据负荷变化的要求调整机组的运行状态，并对电路进行切换。电气开关设备时刻监视主要设备的工作，及时地检测出运行问题，并进行检修。电气开关设备包括一次电气设备和二次电气设备，并对一、二次电气设备起到监测作用，是电力系统安全运行的保障。
        1水电厂开关故障原因分析
        1.1涡轮机构故障频发
        导致开关经常无法储能，甚至烧坏涡轮机构，从现场的故障现象看，主要原因应该是跳闸时储能机构释放的动能过大或者缓冲垫强度不够，导致常常出现凸轮缓冲垫冲裂损坏现象，从而出现机构变位而无法储能；其次是系统设计不够合理，仅仅依靠橡胶片作为机构缓冲限位，难以做到准确复位。
        1.2闭锁钥匙卡住缺陷频发
        首先是批次开关材料的刚性可能存在一定缺陷，因为两厂机组出口开关几乎都存在类似情况；其次原因主要是加工制或运输过程存在缺陷或形变；另外如果生产加工时的温度较低，而运行环境温度普遍较高，这些都有可能引起发卡。
        2水电厂开关故障防范措施
        2.1各电压等级开关设备数字化解决方案
        数字化水电厂开关设备的解决方案，可借鉴智能变电站、数字化变电站的成功经验，采用智能终端+GOOSE网络的方式实现开关设备的数字化，从而提升自动化水平。
        2.1.1发变组部分
        发电机出口为高压开关柜，智能终端根据开关安装形式和保护装置的需求配置。当发电机保护或主变保护等为双重化配置时，发电机出口断路器的智能终端也需按双重化配置，2套保护分别对应独立的智能终端，2个独立的智能终端分别对应两组不同的跳闸线圈。主变中性点设有接地开关时，单独配置1套主变本体智能终端，完成接地开关的信息采集、操作和控制；另外，主变本体智能终端同时还具有非电量信息采集及保护功能。发变组的开关设备通过电缆将信息送至智能终端，智能终端及各IED通过光纤与机组GOOSE网连接，所有数据遵循“发送网络、谁用谁取”的原则，各保护、监控、励磁及调速等智能装置所需要的开关设备信息均取自GOOSE网，同时通过GOOSE网下发控制命令，智能终端接收后通过硬接线执行操作。需要注意的是，主变高压侧断路器由于同时与机组和开关站的保护等智能装置存在联系，因此其配套的智能终端需同时与机组和开关站的GOOSE网通信。发变组的智能终端可安装在开关柜内，如果安装有困难，也可与其他智能装置（如合并单元）组成智能控制屏后布置在开关柜旁；主变本体智能终端可布置于主变本体旁的智能控制屏内。
        2.1.2开关站部分
        水电厂开关站的电气结构与变电站基本一致，一次开关设备的数字化方案可参照智能变电站、数字化变电站的实现模式。220kV及以上电压等级开关站设备主保护为双重化配置，智能终端需按双重化配置，每1套智能终端接入1套保护装置，两套保护装置的开关量采样均来自于独立的两套智能终端。110kV电压等级开关站和220kV及以上电压等级开关站区别在于110kV一般保护装置不需双套配置，故智能终端单套配置即可。根据高压开关设备的配置方式分为户外AIS开关设备和室内GIS开关设备，智能终端的实现方式也存在区别。对于户外AIS开关设备，智能终端可单独下放到户外，安装在一次设备旁的智能控制柜内，通过开关站GOOSE网与保护室内的保护和测控装置进行通信。对于室内GIS开关设备，智能终端可与保护、测控装置一起组成智能控制柜，安装在GIS开关设备旁，同样通过开关站GOOSE网与保护、测控装置进行通信。以较典型的双母线和3/2接线的开关站为例说明高压开关站智能终端的配置及应用，详见图1、2。图1、2所示智能终端及GOOSE网络方案，智能终端通过GOOSE网与测控装置、保护装置完成信息交互，执行分合闸操作并反馈状态信息。智能终端与一次开关设备（汇控柜）仍然采用电缆连接，与单元层设备采用光纤通信。此外，对于主变高压侧断路器位置信息，通过智能终端同时送至开关站GOOSE网和机组GOOSE网，以供开关站IED和机组LCU、励磁、调速系统使用。

图1数字化水电厂开关站开关设备二次接口示意图（双母线接线）

        图2数字化水电厂开关站开关设备二次接口示意图（3/2接线）
        2.1.3厂用电部分
        水电厂厂用电系统一般采用开关柜设备，保护测控装置安装于柜内，互感器、断路器等与保护测控装置均在柜内连接，开关设备信息经保护测控装置采集后上送站控层，同时接收站控层分合闸命令并控制断路器分合闸线圈。断路器等设备与保护测控装置间电缆距离一般在2~3m以内，配置智能终端对于节省电缆方面的意义不大。目前已有集成保护、测控、智能终端及合并单元功能于一体的4合1装置在智能变电站、数字化变电站大量应用，此装置同样也适合在水电厂中使用。总的来说，实现厂用电开关的数字化非常容易。
        结语
        综上所述，本文首先研究了水电厂开关故障原因，其次提出了几点开关故障防范措施，主要包括消除人为的误操作因素，强化安全生产责任制度；加强应急处理；各电压等级开关设备数字化解决方案。
        参考文献：
        [1]王明新，陶军.变电开关设备故障规律分析及状态检修措施[J].低碳世界，2017（34）：79-80.
        [2]范志钦.关于发电厂电气开关设备故障分析及对策探讨[J].科技风，2017（13）：192.
        [3]王梅义.电网继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，1999.