凌远钧
国家电投集团江西电力有限公司上犹江水电厂，江西赣州 341000
摘 要：发电机出口断路器是发电机及主变保护动作的“执行者”，其重要性不言而喻，在电力生产工作中，断路器难免出现各类故障，轻则引起保护误动影响系统稳定性，重则引起保护拒动扩大事故范围。断路器运行多年后极易出现转换开关连杆断裂，进而带来一系列的不良后果，本文对一起断路器转换开关连杆断裂进行分析，通过拆卸断路器本体、回装及相应试验合格，短时解决了故障，为同类型故障处理提供了借鉴。
关键词：发电机；断路器；故障分析
0 引言
上犹江水电厂位于江西省赣江支流上犹县陡水镇，是我国“一五”时期156项重点工程之一的赣南钨矿开发的配套动力工程，1955年开工建设，1957年投产发电，系我国第一座坝内式厂房水电站，电站装机4×18MW混流式水轮发电机组，4台发电机出口断路器先后于2001年期间完成改造，采用的正泰电气生产的ZN63A-12户内交流高压真空断路器，额定电压12kV，额定电流3150A，短路开断电流为40kA。
2019年4月25日， 1号机组在开机并网过程中出现开关转换开关连杆断裂，运行人员第一时间至现场手动跳开断路器，避免了故障的扩大。本文从设备选型、维护保养等方面进行分析，以期进一步提高机组出口断路器可靠性。
1 故障概况
2019年4月25日，1号水轮发电机组开机过程中，发1F机组DL未储能信号，上位机显示机组出口断路器910DL为绿色（断开），机组在空载态，1F显示有功为1.12MW , 无功为0.56WM , 励磁电流为243.8A，励磁电压为74.8V, 频率为50.0HZ，导叶开度为29.1%。现场检查发电机出口断路器本体分合闸位置指示灯没亮，机械合闸位置在“三分之二”的位置，遂立即在开关柜本体手动跳断路器。
更换备用断路器后开机进行假同期并列试验，试验正常。将断路器由“试验”位置推到“工作”位置，发并网令出现并网失败，机组现地监控屏检查发现1F机组同期继电器有焦味。
通过系统检查两台断路器及机组机旁屏等设备发现1F出口断路器位置转换开关连杆断裂、备用断路器合闸线圈烧毁、同期检查继电器TJJ烧毁、机组保护屏组合操作箱出口插件板烧毁。
2故障分析
因该断路器已投运近18年，在未进行更新改造前提高设备可靠性，需对发生的故障逐一分析。
2.1 位置转换开关连杆断裂
拆开断路器面板发现，位置转换开关连杆主轴连接板断裂，机械合闸位置指示和电气辅助开关均与该转换开关连杆相连，导致在上位机显示机组出口断路器在断开、开关柜本体分合闸位置指示灯没亮及机械合闸位置在“三分之二”的位置。图1所示为转换开关与主轴连接板断裂情况，图2所示为机械合闸指示及电气辅助开关位置图。
.png)
.png)
2.2 断路器未储能信号
弹簧储能机构中弹簧与主轴固定的螺丝断裂，当断路器第一次合闸释放弹簧能后无法实现再次储能，遂发出断路器未储能信号。
.png)
2.3备用断路器合闸线圈烧毁等
备用断路器长时间闲置，坝内式厂房通风条件差且当时正处于梅雨季节，湿气较大，合闸线圈在第二次通电时（第一次通电在假同期并列时）烧毁导致线圈内部短路，从而使合闸回路电流增大（正常为2A左右，短路后可能达到了100~200A），同期检查继电器TJJ和机组保护屏组合操作箱出口插件板承受大电流而烧坏。
3改造方案实施
本次故障由发电机出口断路器位置转换开关连接板断裂而引发机组控制流程断路器位置异常，幸的现场运行人员第一时间手动跳开断路器，避免了故障的扩大。为确保机组正常运行，进行以下处理：
3.1转换开关连接板焊接
因空间小，机构复杂，不便于重新制作一块连接板更换焊接，遂采用高强度的506焊条对断裂部分进行焊接。焊接后进行了探伤检测，并经过多次跳合试验后正常。
3.2 弹簧储能修复
设法对弹簧储能机构中固定的螺丝取出后，更换了高碳钢螺丝，避免再次断裂导致无法储能，经手动、电动储能试验后正常。
3.3 元器件更换
对机组控制回路检查无异常，对损坏的合闸线圈、同期检查继电器TJJ及机组保护屏组合操作箱出口插件板进行更换，机组整组试验正常。
3.4 进一步改正措施
3.4.1设备选型优化
机械合闸位置指示和电气辅助开关均与断路器位置转换开关连杆相连，一旦转换开关出现异常，机械、电气指示均不能正常反应断路器实际位置，这是断路器设计的一大缺陷，后续的设备更新改造时需引起重视。
3.4.2 提高设备保养质量
很长一段时间，对高压电气设备维护保养仅限于高压试验，对机械部位保养欠缺，除清理绝缘表面灰尘外，还应做好以下工作：
3.4.2.1对断路器操作机构进行全方位的检查、调试，及时排除隐患；
3.4.2.2 检查调整断路器连杆机构，所有摩擦部位应定期加注润滑油，跳合试验断路器动作正常；
3.4.2.3 除检查断路器本体外观外，应检查分合闸线圈是否发热烧损、位置是否正常；
3.4.2.4检查断路器辅助触头和拐臂螺栓，正确调整电气辅助开关位置，使电气辅助开关与断路器分合闸位置正确、有效地配合，同时对重要部件进行金属探伤。
3.4.3 提高备用设备可靠性
备用断路器合闸合闸线圈烧损，也反应出备用设备可靠性低。下一步应对备用设备试验、存放条件等进一步完善，提高设备可靠性，真正实现“备用”作用。
4 结语
断路器是保护动作的“执行者”，无论是操作故障或在系统振荡，还是发电机或主变发生短路故障时，断路器的可靠动作，实现快速切除故障、避免事故扩大。在水力发电生产中，加大发电机出口断路器维护保养，也是实现机组运行安全、可靠的一大举措。
参考文献
[1] 发电机出口断路器选型分析[J]. 西安:《热力发电》,2018
[2] 梁文胜. 发电机出口断路器拒绝分闸的分析与处理[J]. 红水河, 2018, 37(06):123-124.
作者简介：
凌远钧（1983-），男，大学本科，工学学士，高级工程师，从事电力生产管理工作。