关于一起发电机出口断路器辅助触点连杆机械故障的原因分析

关于一起发电机出口断路器辅助触点连杆机械故障的原因分析

杜志刚

浙江大唐乌沙山发电有限责任公司315722

摘要：随着火电厂发电机单机容量的不断增大以及短路电流的迅速提高，对于大机组的安全、可靠运行的要求也越来越高，为了简化电厂的运行操作，提高机组的可用率，提高故障分辨能力，可将故障消除时间缩到最小，提高发电机、主变、高厂变的保护水平，越来越多的火电机组采用发电机出口断路器（GCB）。某厂#1机组（600MW）汽轮发电机出口断路器合闸后机组并网后，就地机械指示和DCS显示均在断开位置。本文对此故障处理进行总结，并对故障原因进行分析、探讨，提出相关反措，对相关进口设备的管理与维护有借鉴意义。

关键词：发电机出口断路器机械故障原因分析反措

根据相关统计，全世界有超过50％的核电厂和超过10％的火电厂装设了GCB。而根据ABB公司的介绍，最近几年单机容量在600MW以上的新建电厂装设GCB的超过70％，没有装设断路器的不到30％。目前，大型火力发电燃煤机组使用的发电机出口断路器均为整机进口设备。因此，对设备运行、维护管理等方面的认识、了解、掌握提到了更高层面的要求。下面就某厂发生的一起设备异常事件进行原因分析，找出设备管理上的不足，提出相关反措。

一、设备简介

某厂#1机组（600MW）发电机出口断路器为阿海珐（法国）生产的FKG1X-V型，并于2006年4月投产运行，其主要参数如下：

额定电压：20KV；额定电流：21KA（环境45℃）；额定对称开断电流：120KA；非对称开断峰值电流：334KA；

图1发电机出口断路器一次系统图

二、故障情况

1．故障前1日：14：18省调令机组顶第二日早高峰，23：06锅炉点火，参数具备后，汽机开始冲车暖机，在定速3000rpm稳定后，机组准备并网。

2．故障当日：04：29进行发电机并网前检查，测量转子绝缘正常，发电机一次系统、发变组保护装置正常。发电机出口隔离刀闸已合入，励磁系统启励，出口电压20kV，空载励磁电压126V、励磁电流1397A。

3．当日07：50发电机进行并网操作，当并网信号发出后，参数显示发电机已并网（三相电流分别为A相3303A，B相3334A，C相3325A，有功负荷有正值显示），但发电机出口断路器显示分闸状态。检查发电机保护装置报发电机出口断路器位置异常，同期装置由于未接收到合闸状态反馈信号未自动复归断电。

4．就地检查发现发电机出口断路器开关柜处合分闸机械指示处于分闸位，主开关机械连杆状态在合闸位置，说明断路器实际已经合闸，但同时发现辅助触头反馈连杆脱出导槽（见图2）。

图2断路器辅助连杆脱出主机构导槽

经现场初步分析判断，辅助触头反馈连杆脱出导槽是导致发电机出口断路器就地及上位机指示异常，从而造成发电机有、无功负荷无法调节，同期装置未自动断电等一系列异常现象。因在发电机出口断路器跳闸回路串有断路器的常开触点，此时出口断路器的跳闸回路是不通的，无法远方跳发电机出口断路器，决定采取就地机械分闸的方式断开发电机出口断路器。

5．当日10：18发电机有功负荷降至10MW以下后，专业人员就地机械打闸，断开发电机出口断路器，检查三相跳闸正常。

三、故障处理

拆除发电机出口断路器辅助连杆，发现辅助连杆轴套碎裂，损坏的轴套为高强度PVC材质，出口断路器从2006年投运，至今已运行12年，材质老化变脆。另外，在每次合、分闸操作过程中，轴套都受到比较大的冲击力，最终导致轴套逐步损坏（如图3）

图3断路器辅助连杆轴套碎裂

查明故障后，因无同型号进口备件，经过对该部件的运行特性分析，测绘相关尺寸后，外委加工轴套配件，将原PVC类材质更换为黄铜材质（图4）。

更换新的轴套后进行断路器分合闸试验，辅助连杆动作准确到位，各辅助接点反馈及就地合分闸机械指示器正常。

图4：改型后的新轴套

四、原因分析

1、辅助连杆轴套原设计为PVC类材质，单边厚度2mm左右，安装

形式为对装，干性无润滑油设计，材料表面研磨的粉末有一定的滑动作用；销钉的材质为合金铝，本次未发现磨损等异常情况；连杆上的2个滚动轮儿是尼龙材质，本次也未见损伤、老化等情况。

经过分析，原设计可能考虑了以下几个方面：一是短期内免维护，但需定期对磨损部件进行更换；二是采用无油设计会使结构变得简单，相关维护成本降低；三是出于对各种复杂环境的适应性的考虑。

2、从设备管理上分析，对于进口设备的维护管理存在“误区”，对设备相关部件的特性和维护周期认识不足，“免维护”不等于“一劳永逸”，理念不同，对待进口设备也要用不同的理念去对待。

3、由于辅助连杆的位置在开关的底部，相对隐蔽，轴套劣化不易发现，常规检查也未将此处列为重点检查项目。

五、相关反措

1、采取临时措施，不改变断路器辅助连杆原设计的动作特性的前提下，将轴套材质改为黄铜，为便于维护和安装进行了局部改进。

2、借机组调停的机会，将其他机组发电机出口开关辅助连杆轴套进行更换，防止再次出现同类故障。

3、此部位作为运行维护的重点检查项目，发现异常及时处理；定期检查铝合金销钉的磨损情况及强度，必要时更换为高强度、防腐、耐磨的材质。

4、定期检查2个尼龙滚轮的磨损、老化情况，有劣化倾向进行更换。

5、故障处理中需要特别注意的是就地手动机械打掉开关前，必须先拆除辅助连杆，防止因开关分闸不到位而造成执行机构组件损坏及断路器触头灭弧不良次生严重的开关事故，甚至诱发单元机组系统事故。

六、结论

发电机出口断路器承担着机组正常的并网、解列，以及保护发电机和主变压器的重要作用，在提高机组设备可靠性、经济型等方面优势明显，但同时也给电厂设备管理提出了更高的要求。对于整机进口的重要设备，首先要提高认识，提高运行维护人员的技术管理水平，其次是打破惯性思维，进口设备也要重点“关照”，在可靠性方面不能“盲信”。

本次故障的原因分析以及后续的处理方式对同类型发电机出口断路器的相关故障处理提供参考，对加强设备管理、日常维护等工作都有较强的借鉴意义。

参考文献：

〔1〕《FKG1X-V型发电机出口断路器安装手册》阿海珐，2005.