马勇川

摘 要：在二次回路中，继电器是非常重要的元件，其工作质量可靠，有很高的安全性。如果继电器在使用中出现故障，将会导致蓄能电厂停产，甚至是更严重的安全问题。针对这一情况，对其故障模式和可靠性进行分析是十分必要的。下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。

关键词：蓄能水电厂 18 kV 出口继电器

中图分类号：TV744 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（a）-0047-02

继电器是一种电控器件，如果输入量达到一定要求后，在输出电路中就会出现预定的阶跃变化，其主要包括控制系统和被控制系统，在实际应用中会产生一定的互动，在自动化控制电路中经常被使用，尤其是在蓄能水电厂中被广泛使用。但是其在运行过程中不可避免地会出现一些故障，为了保证水电厂运行的安全性和可靠性，必须对这些故障进行总结分析，采取有效措施予以控制。

1 案例分析

在2015年6月份，某市蓄能水電厂4号机组在14：02：12发生停机命令，在14：03：07该机组的断路器断开，在14：07：42出现报警，主要是该断路器的储能电机运行时间过长，未能保护机组发出的报警信号。

2 分析处理的方法

2.1 排查发生故障的原因

该断路器操作机构是液压弹簧操作机构，内部有机械液压回路和电气控制回路，在分析时可以从这两方面入手。在电气回路方面，通过设备图纸可以清楚知道，MO是储能电机，K4是中间的继电器，S1是断路器弹簧辅助接点，而K5属于延时继电器，发出报警的就是K63，P2是计数器。如果是正常运行，弹簧处于未储能的位置，S1是连通状态，电机正常储能。K5就开始计时，在2 min之后，弹簧储能没有达到要求，那么K5就会延时触点动作，电机会切断电源，与此同时，由于运行时间过长发出报警。在现场检查过程中，继电器和整定时间都正常，弹簧接点也没有出现烧蚀问题，因此电气控制回路没有问题。

之后工作人员又将机构外壳拆卸掉，对弹簧、齿轮和电机检测中，都没有发生异常，机构外壳也没有漏油问题，断开和投入储能电机电源空开几次，尝试给其储能，发现可以带动齿轮转动，但是弹簧没有发生位移，可以断定是液压回路的故障。根据这一情况，检查液压回路，在排查过程中，使用了控制变量法，使用橡胶锤打击控制阀组，这样如果杂质卡在其中，就能顺利地落下，对断路器合闸线圈进行了更换，处理后发现弹簧依然无法储能，在此基础上，将液压的操作机构拆卸，手动来回推拉断路器的操作机构活塞杆，连通储能电机电源，其可以正常储能，表面某密封面存在杂质，为了避免该问题重复发生，利用真空泵将液压油更换掉，发现油里面有黑色物质。

综合上述的技术分析，对于该蓄能水电厂发生的故障，由于机组停开机次数较多，操作过于频繁，虽然这一机组的断路器只投入运行4年，但是操作的次数却已经达到了2 000多次，导致内部摩擦量较大，摩擦产生大量的杂质，液压油被污染，在日积月累的情况下，密封面的密封不严密，高压油开始向低压油腔泄漏，导致该机组断路器液压弹簧不能发挥其储能作用，因此整个系统无法正常工作。

2.2 分析日后的预防措施

断路器的操作机构重要性不言而喻，如果发生故障，直接影响到开关正常运行，在以后工作中为了预防类似故障发生，保证机组运行的可靠性，必须做好下面几个方面。第一，在巡视的时候，对电机的动作次数进行记录，看和断路器的动作是否一致，通常情况下，电机动作次数是断路器动作的两倍，如果储能电机的动作次数过多，那么弹簧就容易出现故障，因此要对液压回路进行检查。第二，定期进行液压油的更换，有效降低其中的杂质。第三，对油位进行检查，如果初始油位和油位不同，出现渗漏的概率很大。第四，对电机要定期进行维护，检查碳刷长度是否满足要求，如果电机发热，或者有异常响动，表面电机存在问题。第五，对液压回路进行检查，看是否在接口位置有松动，及时补充液压油，注意排气，定期检查电气回路继电器，尽量避免出现误报警、误动作等问题。及时检查，发现问题及时处理，储备一定量的备件都是非常必要的。

3 对继电器的可靠性进行分析

3.1 分析威布尔分布法

威布尔分布提出了一个数学模型，在分析继电器可靠性方面有很好的应用， 如果继电器发生了磨损累计失效，那么使用威布尔分布方法可以得到其分布形式，除此之外还应该注意，对于双参数的威布尔分布而言，当参数取值在不断变化时，其失效率也会发生变化，下面就使用双参数的威布尔分布来分析该蓄能电站继电器的可靠性，在分析过程中，需要用到函数F（t）=1-exp{-（t/η）β}，t>0。使用的故障密度函数是f（t） =β/η（t/η）β-1exp{-（t/η）β，t>0。使用到的可靠度函数为：R（t）=1-F（t）=exp-（t/η）β，t>0。在上述的公式中，η为尺度参数；β为形状参数；λ为失效模式。通过对函数进行分析，然后能够绘制其曲线图，如果0<β<1，表示其进入了早期失效期，失效率呈现严格的递减趋势；如果β=1，表示是偶然的失效期，失效率不会发生变化；如果β>1，表示是一种耗损失效期，失效率呈现严格的递增趋势。

3.2 分析维护继电器的方法

通过对上述结果的分析，结合可靠度的不同，继电器的使用寿命、可靠性都不同，因此维护的方法也不同，如果是高频继电器，例如：机组机械刹车投入命令继电器，一般规定每天抽水两次，发电3次，停机5次计算，其每天的动作次数就是10次。非关键高频继电器，如，一次调频动作继电器，其动作次数按照每天动作20次计算。对于这种高频继电器，1周进行一次定期检查，10周要全部更换，如果不是关键非高频继电器，2～3个小修周期定期检查一次，2个大修周期全部更换。

4 结语

通过以上对蓄能水电厂18 kV出口继电器故障机理和可靠性探究，分析继电器在水电厂中的作用非常重要，为了保证其正常运行，必须掌握故障的发生原因，同时对继电器可靠性进行分析，采取有效措施对18 kV出口继电器进行维护，避免故障的发生。

参考文献

[1] 余志伟.黑麋峰抽水蓄能电厂18 kV母线安装工艺综述[J].科技与企业，2012（23）：342.

[2] 张立中，王方.惠州蓄能水电厂发电机出口断路器操作机构故障分析[J].水电站机电技术，2015（增刊）：18-21.