分合闸线圈烧毁主要原因及解决措施研究晏胜军(湖南省益阳电业局, 湖南益阳 4130001断路器分合闸线圈烧毁的过程分析目前, 在变电站或发电厂中, 断路器的分闸、合闸回路中手动操作开关 KK 和遥控接点 (或经 KK 、遥控接点启动的 STJ 、 SHJ 重动继电器的触点都不具备断弧能力。
而断路器的分合闸线圈是不能长时间带电的线圈, 是瞬动型的。
一般分合闸线圈的电阻为100~200Ω, 长时间通电相当于 300W 左右的电灯, 发热量相当大, 就会导致线圈烧毁。
正常情况线圈带电时间不能超过 1s 。
当分闸 (或合闸命令发出, 分闸 (或合闸回路接通, 此时由于断路器机构的某种原因断路器拒动 (即断路器没变位 , 此时 KK 和遥控接点 (或经 KK 、遥控接点启动的 STJ 、 SHJ 重动继电器的触点虽然复位, 因其不具备断弧能力, 这样分闸 (或合闸回路一直通电 (KK 或遥控、 STJ 、 SHJ 接点处于拉弧状态 , 持续时间较长(约 5~10s 后, 断路器的分闸 (或合闸线圈就会被烧毁。
2断路器分闸线圈长时间通电烧毁的原因 (1 分闸电磁铁机械故障。
主要是由于线圈松动或由于铁芯的活动行程过短, 当接通分闸回路的电源时, 铁芯顶不开脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。
(2 连杆机构问题。
顶点调整不当, 使机构不能及时脱扣, 导致线圈过载。
(3 辅助开关分闸状态行程调整不当。
而辅助开关分合位置的初始状态未调整准确, 将导致辅助开关不能正常切换分合闸回路。
(4 分闸控制回路辅助开关接点使用不当。
该延时接点在分闸过程中, 由于辅助开关动静触头绝缘间隙较小, 经常出现拉弧现象, 频繁拉弧, 久而久之使辅助开关的触头烧毁, 继而引起分闸线圈烧毁。
(5 分闸回路电阻偏大。
分闸线圈回路绝缘降低, 或者线路过细造成电阻偏大, 使得分闸回路电压有衰减, 导致控制电压达不到线圈分闸电压的动作值, 分闸线圈长期带电, 线圈烧毁。
3断路器合闸线圈长时间通电烧毁的原因 (1 断路器机构故障。
死点调得偏高, 导致断路器拒合闸, 使合闸铁芯过载, 引起线圈烧坏。
(2 辅助开关位置不当。
辅助接点打不开或拉弧, 合闸接触器通过重合闸回路或绿灯回路自保持, 合闸线圈长时间带电而被烧毁。
(3 合闸电源容量下降, 或者合闸回路电阻偏大, 使合闸瞬间合闸线圈两端电压低于的额定值的 80%。
4防止分合闸线圈烧毁的措施断路器分闸 (或合闸线圈被烧毁, 既扩大了事故范围, 又严重影响了电力系统的正常运行。
当 10kV 线路故障时, 因 10kV 断路器跳圈烧坏而导致主变低压侧开关越级跳的事件在系统内时有发生。
遇到断路器拒动情况, 运行、维操人员的正确处理方式为:发出分闸 (或合闸命令后立即查看断路器位置指示灯, 如果断路器位置指示灯没有在短时间内显示断路器发生变位, 应在短时间内将断路器的控制回路电源的空气开关来开,保证分闸(或合闸回路断电;然后合上断路器的控制回路电源空气开关, 可再尝试进行一次分闸 (或合闸操作; 或立即检查相关回路及断路器机构, 找出故障点并处理。
这对运行人员的素质要求较高,易受人为因素的影响; 而且, 人的反应时间较长, 线圈及触点不能在最短时间内断电, 将使元器件受到损伤。
但是, 如何避免分合闸线圈烧毁的情况发生呢?(1 方案一:增加 KK 触点或遥控触点。
分闸 (或合闸回路串接多个 KK 触点或遥控触点, 增强 KK 触点或遥控触点的断弧能力。
这样测控装置的 KK 触点及遥控接点数量应增加 2~3对, 但是当触点有一个接触不良时, 容易造成分合闸失败。
当设有 STJ 、 SHJ 重动继电器时, 分合闸回路串接多个 STJ 、 SHJ 接点。
此方案虽适当增强了分合闸回路断弧的能力, 但断弧的可靠性不强, 并且降低了分合闸回路的可靠性。
(2 方案二:增设带断弧功能的接触器。
分合闸命令首先启动接触器, 接触器的主触点 (常开接点再启动跳合闸回路, 由于接触器主触点具备断弧功能, 这样当 KK 或遥控接点复位后, 接触器线圈失磁, 接触器主触点可靠断开, 保证分合闸回路及时断电。
以分闸回路为例, 接线图如图 1所示。
当有保护跳闸时, 也可以参照将保护跳闸接点接入启动 1TC 的回路。
此方案的优点是能可靠的给分合闸回路断电; 缺点是增加了分合闸回路的中间环节,一方面增加了断路器的分合闸时间, 另一方面给分合闸回路的可靠性带来一定的影响。
(3 方案三:增设分合闸线圈保护器 HFB 。
分合闸线圈保护器主要由检测、启动延时、动作保护回路等部分构成。
保护器按接线图 (以分闸回路为例, 接线图如图 2摘要:断路器的分闸、合闸回路中手动操作开关 KK 和遥控接点 (或经 KK 、遥控接点启动的 STJ 、 SHJ 重动继电器的触点都不具备断弧能力。
当分闸 (或合闸命令发出, 分闸 (或合闸回路接通, 此时由于断路器机构的某种原因断路器拒动(即断路器没变位 , 此时 KK和遥控接点 (或经 KK 、遥控接点启动的 STJ 、 SHJ 重动继电器的触点虽然复位, 因其不具备断弧能力, 这样分闸 (或合闸回路一直通电(KK 或遥控、 STJ 、 SHJ 接点处于拉弧状态 , 时间较长后 (约 5~10s , 断路器的分闸 (或合闸线圈就会被烧毁。
分合闸线圈保护器主要由检测、启动延时、动作保护回路等部分构成; 既能可靠的给分合闸回路断电, 又没有增加分合闸回路的中间环节, 并且能够显示其工作状态, 及时报警。
关键词:分合闸线圈; 拒动; 断弧; 保护器 HFB(下转第 100页 101广东科技 2013.7. 第 14期广东科技 2013.7. 第 14期99999999999999999999999999999999999999999999999传热总量, W ; A e 为散热器的总面积, m 2; K 2为翅片的传热总系数, W/(m 2·K ; t s 为凝汽器的进口蒸汽的温度, ℃ ; t a 为环境的温度, ℃ ; Q 3为散热器对外部的散热量, W ; G a 为空气质量的流量,kg/s; C a 为空气的比热, 1005J/(kg ·K ; A 为迎风的面积, m 2; V 为迎面的风速, m/s; η为散热器的效率; NTU 为传热的单元系数;K 为总共的换热系数, W/(m 2·K ; ρa 为空气的密度, kg/m3; L a 为空气体积的总体流量, m 3/s。
2.2各种大型直接空冷机组的设计选型情况D 是最早投产的运行机组,但由于冷却能力较低, 导致机组夏季的运行受到威胁, 对该机组进行改装在空冷岛的内部增加了喷淋装置, 在夏季高温的时间段内, 投入喷淋的装置有效的带动负荷, 高达 580MW 上下波动。
A 电厂在设计上提高了冷却的整体面积,但是受风机出力的限制, 导致偏低, 冷却能力的提升较弱。
在夏季炎热的天气环境下, 空冷风机在超频的运转下, 负荷最高维持在 500~550MW范围内, 在极度的情况发生时最高的负荷量可控制在 400MW 。
另一方面, 因为真空较低易造成凝结的水温度升高, 高达 70℃时应精处理通过阴床退出, 当达到 85℃时应经过精处理通过阳床退出。
A 组是上述几个电厂中空冷岛面积最大的, 经过检验御寒的能力没有问题。
对于 B 机组, 在冷却面积和 A 机组达到一致时, 提升了风机的总容量、迎面的风速以及数量, 冷却的能力进一步的得到增强。
在环境温度仅为 15℃时,600MW 运行的工况条件下, 所有的空冷风机的工频正常运行, 机组的背压力达到12.5kPa , 同设计的数值相类似。
C 电厂所处位置环境温度较高,但受冷却的面积较大、迎面而来适宜的风速以及风机分布的数量为 64台的影响,因此, 夏季的带负荷的能力强大。
当周围的环境温度达到 34℃时, 在 600MW 大型空冷机组运行工况下,所有的空冷风机的工频均在运行,主汽压力可以达到 16.7MPa ,汽机的使用调门全部开放, 机组的被压承载在 32~34kPa之间。
目前从直接空冷机组的整体运行情况进行分析, 从上述对比得出结论, 将 A 机组作为标准, 则 B 和 C 机组的电厂的冷却能力选择空间较广泛且大,夏季带负荷的整体能力强。
E 和 F 电厂冷却的能力差别不大, 只能基本维持机组的带负荷能力的需要, 但是在夏季维持机组的满出力却有一定的阻碍。
同时, 凝结的水精处理后也无法实现全程的参与。
而 A 机组设计的冷却能力较小, 仅仅高于 D 组,运行的过程中无法达到设计的基本要求, 不能够完全实现带负荷能力在夏季的需要。
3结束语综上所述,电厂在选型的过程中必须注意空冷机组的设计,考虑所在地进行装机时所能够承受的最大带负荷能力, 将工程的总体经济效益推至最大化, 避免空冷岛浪费。
通过相互间的机组进行协调且有效的控制, 可在适度的范围内降低空冷机组的背压余量实行安全运行, 不仅仅可以将机组的跳闸现象降至最低, 还可以提高机组最终的带负荷能力。
参考文献:[1]石磊, 等 . 直接空冷系统优化设计软件研发及关键技术 [J ]. 汽轮机技术, 2011, 34(6 :78~79.[2]张莹, 等 . 直接空冷系统与水冷系统的经济性评估 [J ]. 上海电力学院学报, 2011, 3(1 :136~158.[3]张晓鲁, 等 . 火电机组直接空冷系统优化设计方法研究 [J ]. 中国电机工程学报, 2011, 23(11 :169~172.作者简介:武德臣 (1982~ , 男, 工程师, 硕士, 研究生, 主要从事电力设计工作。
接入回路中, 通电后电源指示灯亮; 断路器合分闸操作时, 监测指示灯亮, 合分闸回路正常动作后灯灭, 保护器不动作; 若断路器操作机构或辅助开关等发生拒动、分断故障, 经设定延时后故障仍未排除, 保护器启动闭锁保护, 强迫分断线圈电流, 动作指示灯亮; 故障排除后可按复位按钮复位, 动作指示灯灭, 保护器重新进入正常监测状态。
此方案的优点是既能可靠的将分合闸回路断电,又没有增加分合闸回路的中间环节, 并且能够显示其工作状态, 及时报警。
通过对几种避免分合闸线圈烧毁的技术方案的综合比较分析, 本文推荐采用增设分合闸线圈保护器 HFB 的方案。
5总结断路器分合闸线圈烧毁, 是在正常操作和设备检修中经常遇到的问题。
一直以来, 没有一个非常好的解决办法, 通常是通过加强检查、维护、在操作断路器时运行人员高度警惕及时拉断控制回路电源。
在电气回路改进措施的三个方案中,增设分合闸线圈保护器是一个比较好的解决办法。
参考文献:[1]张俊锋, 高波, 张卫华 . 10kV 真空断路器操作机构分合闸线圈烧毁原因分析 [J ]. 电工技术, 2012(10 .作者简介:晏胜军 (1975~ , 男, 中级工程师, 本科, 毕业于华北电力大学, 电力工程系电力技术专业, 从事电力工程变电设计工作十六年。