刘鹏
黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司 黑龙江 牡丹江 157000
摘要：介绍了抽水蓄能机组机端断路器（ generator circuit-breaker,GCB）的寿命评估方法，提出以开断电流对GCB进行电气寿命的评估。结合广州蓄能水电厂GCB运维实例，分析开断电流过大的原因，提出通过优化停机流程可有效减小开断电流，并给出具体的优化方法。对停机流程优化进行经济分析，计算得出优化后，蓄能水电厂每年可节省维护成本130万元，经济效益可观。
关键字：抽水蓄能机组；机端断路器；工艺
1、前言
抽水蓄能机组与常规机组相比，其启停要频繁得多，而机组的每次启停都要进行机端断路器（ generator circuit- breaker,GCB）的合/分操作，这就对GCB的运行寿命提出了严峻的考验。本文以广州蓄能水电厂，发电机组为实例，研究抽水蓄能机组机端断路器电气寿命的相关问题
2、GCB寿命评估方法广蓄发电机组的GCB为ABB公司的HEK4型断路器，户内卧式SF6气体绝缘和灭弧，三相联动气动操作，额定电流12kA，额定电压24kV。GCB寿命主要包括机械寿命和电气寿命。
2.1机械寿命
机械寿命主要由操作机构的操作次数决定， ABB公司规定合闸次数超过5000次就需要维护操作机构。
合闸电流也对机械寿命产生影响。当合闸电流小于150%GCB额定电流时，其影响可以忽略不计；当合闸电流不大于150%GCB额定电流时，很高的电动力作用会对断路器的机械部件造成损害，故应进行检查。实际上，除了误上电、误同期合闸及合闸于短路故障等特殊情况2外，正常的合闸电流是不可能超过额定电流的，故一般可以不考虑合闸电流对GCB机械寿命的影响。
2.2电气寿命
电气寿命主要取决于灭弧触头的磨损量，磨损量可以通过动态电阻测试（ dynamic resistor meas urement,DRM）或者对灭弧室进行解体检查来获得。触头重叠长度可以直观地反映灭弧触头的磨损程度，新出厂的GCB触头长度一般约12mm，当触头长度低于4mm时灭弧室需要大修，并更换灭弧触头。
电气寿命与机械操作次数没有直接的关系，触头的磨损量主要取决于每次GCB开断时的电流大小，如广蓄B厂8号机组电气制动开关在动作8200次后触头长度仍为12mm，因此可通过开断电流间接评估GCB的电气寿命。
ABB公司推荐采用烧蚀因数累积法来评估GCB的电气寿命4.在GCB灭弧室整个运行寿命周期内，按照每次分闸操作的开断电流有效值计算烧蚀因数，将每次的烧蚀因数累加起来，若总和超过限值5000，则电气寿命已到，需要进行维护。
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式中：K为第i次分闸操作的烧蚀因数，l1为第i次分闸操作的开断电流有效值，I为GCB额定电流。
开断电流很小或纯机械操作对触头的烧蚀是微小的，仍然把这些情况下的烧蚀因数设定为1显然较为保守，但无碍对整个寿命周期的评估。当每次烧蚀因数的总和∑K，超过3750时，必须引起关注，因为此后最多只能开断1次。
某GCB分闸操作情况见表1。
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3、整体直流泄漏试验夏交流耐压试验
3.1总行程及触头开距的调整
真空断路器的总行程或灭弧室的触头开距随电压等级的不同有所差别，在产品说明书中都有规定。
(1)、导电杆的总行程?一般通过调节分闸限位的螺钉的高度来达到规定值。
(2)、触头开距及调整。触头开距决定于真空断路器的额定电压，也决定使用条件下分断性质和耐压要求。对于某一种真空断路器的触头开距在技术上都有规定。开距太小会引起开断能力和耐压水平的下降。不同额定电压下的真空断路器触头开距的选择范围可参考下表。
触头开距的选择范围：真空断路器：10kv为10—15mm，35kv为20—35mm，根据厂家的不同，各自有不同的规定。
触头开距可由灭弧室动导电杆的实际行程测得，触头开距不合格时可通过调节缓冲垫厚度来达到，一般增加缓冲垫厚度时，触头开距减少，反之开距增大。
3.2接触行程及调整
接触行程的作用：
(1)、保证触头在一定程度的电磨损后仍能保持一定的接触压力而可靠地接触。
(2)、给触头闭合时提供缓冲，减少弹跳。
(3)、在触头分闸时，使动触头得到一定的初始速度(能量)，拉断熔焊点，减少燃弧时间，提高介质恢复速度。
通常接触行程取触头开距的15%~40%。接触行程一般是通过调节绝缘拉杆与灭弧室导电杆的连接螺纹来达到要求。调整时，可用板手操作断路器，拔出绝缘接杆端部上的金属销，旋转与灭弧室动导电杆连接头来调整。
a、螺距为1.5mm的连接头，旋转900、1800、2700、3600角时，调节距离分别为0.375mm、0.75mm、1.125mm、1.5mm。
b螺距为1mm的连接头，旋转900、1800、2700、3600角时，调节距离分别为0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm。
3.3分、合闸速度的调整
分、合速度用分闸弹簧来调整。分闸弹簧拉长，分闸速度快，而合闸速度慢;分闸弹簧缩短，分闸速度减慢，而合闸速度加快。
4、结束语
从开断电流的角度对GCB电气寿命进行评估，方法简便且无需停电，可以帮助运行和维护人员更好地掌握GCB的状况，合理地安排检修周期。同时，通过优化停机流程，将开断电流控制在合理的范围内，可有效减小GCB灭弧触头的电磨损量，从而提高GCB的运行寿命，节约维修成本，提高经济效益。
参考文献
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