抽水蓄能机组中压气机进线开关故障分析及处理

2011-07-03蒋洁青

电力工程技术 2011年4期

关键词：熔丝压气机接触器

于辉，蒋洁青

（华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏宜兴 214205）

江苏宜兴抽水蓄能电站中压气系统压力等级为7 MPa，用于提供机组调相启动压水、机组调速器及球阀压力油罐用气，电站共设有5台中压气机，额定电压为380 V，启动电流为259 A，每台中压气机各有1个抽屉式进线开关。

1 故障经过及处理

1.1 故障经过

2010年1月15日，电站调试人员对3号中压气机进行启动调试，启动后气机启动声响运行正常，但在进线电源Y/△转换后进线抽屉柜内出现火花，立即拉开3号中压气机进线电源开关。

1.2 故障检查与处理

经检查发现3号中压气机进线电源开关三相熔丝均烧损，熔丝插口与插座头烧融，熔丝瓷绝缘烧裂。对3号气机电机相对地、相对相测绝缘电阻，均正常。检查抽屉开关内部接触器，接触器K1.2烧损，其余接触器绝缘电阻、导通电阻、动作特性均正常。

2 原因分析

2.1 熔丝烧毁原因

电站中压气机进线开关使用RDT16-1（NT1）型有填料封闭管式刀型触头熔断器，具有很强的灭弧功能，额定电流为200 A，根据厂家提供的熔断时间电流特性曲线可以查出[1]，该型号熔断器在1 s内熔断的电流值大于1000 A。

在此次故障中，熔丝虽烧损但并未灭弧，导致弧光短路，烧损抽屉柜。由于之前更换过新熔丝，可基本排除熔断器原因，故此次应故障电流远大于1500 A。引起熔丝烧损原因主要为熔丝载流电流过大。

2.2 引起大电流原因

引起大电流的主要原因是由于电气回路中存在短路或接地现象，可分为线路短路、电机线圈短路、接触器故障短路、弧光接地等几种情况。

2.2.1 接线方式

电站中压气机采用Y/△软启动方式，用到3个接触器，分别是主回路接触器K1.1、Y接触器K1.3、△接触器K1.2，时间继电器整定时间为6 s，如图1所示。

2.2.2 电机启动电流

测量气机启动电流，由于是利用钳形电流表进行测量，采样频率较低，无法测出启动瞬间电流值和速率变化较快电流值，经过多次测量大致推导电流变化曲线，如图2、图3所示。图中电流为△环内单相电流。由图2、图3可知，Y/△转换后△环内电流最大达310 A左右，此时熔丝上承受电流310A。且承受时间极短，另外检查电机无异常，故可排除电机启动时引起的故障。

2.3 接触器配置

中压气机进线电源柜接触器采用ABB系列接触器，配置方式也采用ABB推荐的Y/△配置方式，如表1所示。AF，AE系列与A系列具有相同的额定值和尺寸，AF，AE系列优化了控制电压。

Y/△转换过程中采用了Y/△时间继电器，启动过程中K1先接通K1.3电机运行在Y接法，Y绕组额定电压=1/△的绕组额定电压[2]。因此Y接触器额定电流=1/的电机额定电流。延时切断K1.3接通K1.2，当电机切换到△运行后，△接触器接在电机△的绕组的三角环中，其只承受1/的电机额定电流。主回路接触器最终运行在△接法中。

2.4 故障原因分析

在Y/△转换过程中，若Y/△接触器配合出现异常就会出现2个接触器同时闭合的现象，此时切换回路就会引起三相短路；若继电器导通性能下降，继电器通大电流时导致触头处发热烧损，接触器接地引起大电流。Y/△时间继电器控制原理如图4所示。

图1 3号中压气机进线电源回路图

图2 负载启动电流曲线图

图3 空载启动电流曲线图

（1）接触器动作时间如表2所示，在Y/△切换过程中，Y接触器触头最长断开时间＜△接触器触头最短闭合时间。AE75常开触点断开时间最长为13 ms，AF95常开触点闭合最短时间为25 ms（参考表2），得出：Y接触器断开时间＜△接触器闭合时间+时间继电器动作时间。故正常情况下Y/△切换过程中一般不会出现Y接触器和△接触器同时闭合的情况，但是若Y接触器出现故障引起接触器触头不释放或释放延缓，就会导致三相短路。

表1 接触器选配对照表

图4 星三角时间继电器控制原理图

表2 接触器动作时间 ms

（2）若接触器长时间大电流运行或频繁动作将引起接触器性能下降，表现为接触器触头变毛糙，触头接触面不能紧密接触，导致接触器通流能力下降，在通过大电流时烧损接触器从而引起接地等故障。

中压气机启动配置采用的是ABB推荐配置，裕量较小，在接触器性能下降的情况下，比较容易发生故障。

2.5 接触器故障原因

接触器故障可分为：触头不动或动作不可靠；触头不释放或释放缓慢；线圈过热或烧损；触头过度磨损；相间短路；触头熔焊；线圈过热或烧损等。根据故障现象，此次接触器故障应属于接触器触头不释放或释放缓慢故障。

引起接触器不释放或释放缓慢原因有：触头熔焊；机械可动部分被卡死，转轴歪斜；反力弹簧损坏；E型铁心使用时间太长，去磁气隙消失，剩磁增大，使铁心不释放；铁心极面有油污或灰尘。

3 改进措施

接触器在长期运行后，特别是在灰尘较大的环境下，其机械部分易卡涩、动作不灵敏，杂物灰尘过多后其铁心磁路发生变化，影响铁心吸释效果和动作时间特性。

（1）在Y和△接触器控制回路中分别串接△和Y控制继电器辅助节点K1.2和K1.3，如图5所示。将图5与图4进行对比，在K1.2继电器动作后，K1.2辅助节点断开，K1.3继电器就不会动作。同理，在K1.3继电器动作后，K1.3辅助节点断开，K1.2继电器就不会动作，避免Y，△接触器K1.2，K1.3同时闭合。