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发电机出口刀闸合闸不到位原因分析及处理办法

2024-06-04 237 上传者：管理员

摘要：以一起发电机出口刀闸合闸不到位为例，通过分析现象，从机械方面和电气回路方面入手，逐步排查可能导致故障的原因，逐一验证，最终通过试验找出故障原因为刀闸控制箱内限位接点动作连片有轻微变形所致。解决的临时措施为使用工具将合闸限位接点动作连片向上方弯曲倾斜一定角度，经反复试验可行；彻底解决方法为大修时更换限位接点动作连片和固定连片的弹簧。

关键词：
刀闸触头发热
发电机出口刀闸
变压器
合闸
水轮发电机组
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发电机出口刀闸为发电机与变压器之间的明显断开点，当机组处于备用状态时，为了防止误操作，通常发电机出口刀闸处于拉开状态，所以它的正确动作是至关重要的。当发电机出口刀闸合闸不到位时，则会造成刀闸触头发热，影响载流性能，或者造成设备缺相运行，严重时甚至会引起刀闸间隙放电，导致弧光接地短路等严重事故，损害设备，影响电力系统的稳定运行[1]。

1、现象及设备概况

2021-07-25日，巡检发现高坝洲电厂3号机组发电机出口刀闸031刀闸合闸不到位。随即一次班组对031刀闸进行了红外测温，结果显示未出现明显过热点。031刀闸三相动静触头接触良好。决定待机组低谷停机后处理。2021-07-28日，3号机组停机后，现地操作031刀闸进行分、合闸试验，发现闸刀未完全嵌合进静触头卡槽内。随即又进行了8次031刀闸分、合闸试验，其中有4次合闸到位，4次合闸不到位。属偶发不固定现象。

3号发电机出口刀闸031控制箱为2019年新更换的设备，该产品为CJ2-II电动机操动机构系电动机驱动，通过齿轮及蜗轮、蜗杆减速的操动机构，主要用来操动户内高压隔离开关和电制动开关，CJ2-II电动机构配有手柄，可进行手动操作。

1)产品使用条件。

环境温度：不高于40℃,不低于-40℃;相对湿度不大于90%(25℃);地震强度不大于8度；不适用于有易燃物质、爆炸危险、化学腐蚀及剧烈振动的场所；不实用于非水平安装的场所。

2)结构。

CJ2-II电动机操动机构(见图1)系电动机驱动，通过机械减速装置将力矩传递给机构主轴，安装时借助于钢管连接使隔离开关或电制动开关分合闸。机构由电动机、机械减速系统、电气控制系统及箱体组成。①电动机分三相异步电动机，型号为Y90S-4-B3或直流电动机，型号为HDZ-261S。②机械减速传动系统包括齿轮、蜗杆、输出主轴及转臂，为使传动灵活和提高机械可靠性，在蜗杆及轮轴支撑处装有滚动轴承。③电气控制系统包括电源开关(断路器)、控制按钮(分合停各一个)、接触器、形成开关、辅助开关、热继电器、接线座等。其中辅助开关为F6型，供电气联锁和信号指示用，接点对数为8常开8常闭。为避免电动机因意外故障而过载烧坏，本机后装有断路器或热继电器对电动机进行保护。机构配有手柄，可在突然断电及安装调整时用手力操作。④箱体由钢板制成，起支撑及保护作用。

图1 CJ2-II型电动机操动机构外形图

3)工作原理。

接通电源，分闸时手按分闸按钮，将分闸用的接触器控制线圈接通，接触器常开触头闭合，使电动机接通，电动机向分闸方向旋转，通过一级齿轮减速，再经蜗杆蜗轮减速后将力矩传递给机构输出主轴，使其旋转180°。主轴至分闸终点位置，装在主轴上的压板使行程开关动作，切断分闸接触器线圈电流，接触器复位，随之电动机电源被切断，机械限位装置使机构限制在分闸准确位置。合闸时按合闸按钮，工作原理与分闸相同。在分、合闸过程中，需要中途停止时，可按停止按钮，机构立即停止工作。辅助开关的转换依靠主轴与辅助开关转轴之间的一套连杆机构实现的。

2、故障原因分析

2.1电气回路异常导致031刀闸合闸不到位

因8次分合闸均采用电动分合闸操作，主站及现地信号指示均正确，其中4次分合闸试验，动作正常，所以基本上可以排除是电气回路故障导致031刀闸合闸不到位的情况[2]。对031刀闸操作机构内电动机进行绝缘检查，绝缘情况良好，排除因电动机故障导致动力不足造成031刀闸合闸不到位情况。分合031刀闸试验，各电气部件工作稳定，辅助接点信号正确，接线紧固无松动。

2.2机械部件异常导致031刀闸合闸不到位

1)卡槽内卡齿动作发卡，导致刀闸不能合闸到位。

通过分闸后肉眼观察刀闸静触头卡槽内无异物，卡齿上及之间无机械划伤及划痕。将控制箱内控制方式切换至手动操作，用手动操作把手分合031刀闸，均能分合到位。分合过程中无异响。合闸情况下所有卡齿排列整齐，均能与动触头良好接触。分闸情况下所有卡齿回弹到位。

2)刀闸控制箱与刀闸本体之间传动机构松动，导致刀闸合闸不到位[3]。

13.8 kV出口刀闸本体由底座、支柱绝缘子及导电部分组成。底座由钢架组成，转轴横过其中，轴上焊有联动板，用以与操作绝缘子相连。在转的一端装有操作轴柄，用拉杆将操作轴柄与刀闸控制箱相连。支柱绝缘子装在底座上用以支持导电部分和对地绝缘。操作绝缘子连于转轴和动触头之间，做出口刀闸分合转动之用。经现场检查，刀闸控制箱与刀闸本体传动杆之间连接部位无松动，传动机构之间标记无错位现象，动作情况良好，连接螺栓无松动[4]。手动分合均能到位。

3)刀闸控制箱内齿轮之间咬合不严导致合闸不到位。

检查操作箱内部齿轮，齿轮之间传动良好，齿轮之间咬合良好，无晃动现象，轮齿外形良好，无机械划痕，无变形，润滑油充足。齿轮及传动杆无锈蚀现象，无发卡现象[5]。

4)刀闸控制箱内限位接点动作连片变形导致合闸不到位。

合闸限位接点动作连片为钢板，分合闸限位接点的动作连片为分开式，连片受力于弹簧。手动触动动作连片发现弹簧弹力很强，弹力长时间动作在连片钢板上，使钢板发生形变。限位接点的作用就是当动触头合闸到位后，触动限位接点动作，使电动机停止转动。当限位接点连片发生形变后，导致限位接点提前动作，致使电动机提前停止转动，由于形变不严重，导致实际位置合闸偶尔不到位情况，而辅助接点显示合闸到位。通过对比其他2台机组刀闸控制箱(见图2)发现控制箱内限位接点动作连片有轻微变形。

图2合闸限位接点连片发生形变的对比图

综上所述，本次发电机出口刀闸合闸不到位故障原因：刀闸控制箱内限位接点动作连片变形导致合闸不到位。

3、故障处理及后续计划

更换合闸限位接点动作连片及压紧弹簧。或者使用工具将合闸限位接点动作连片向上方弯曲倾斜一定角度。因3号机组停机时间有限(3 h),最终采用的处理办法为使用工具将合闸限位接点动作连片向上方弯曲倾斜一定角度。经过几次反复调整，031刀闸合闸不到位情况得以解决。此办法为暂时处理办法，因固定连片的弹簧弹力较强，后期还可能引起连片发生形变。建议检修期间更换合闸限位接点动作连片和连片弹簧。咨询厂家，更换3台机组发电机出口刀闸操作机构里的限位接点动作连片和固定连片的弹簧。防止此类事件再次发生。

参考文献:

[1]王强,王德军.一起发电机出口隔离开关合闸故障分析及思考[J].水电站机电技术,2021,44(11):84-86,104

[2]陈锋,李汶珈.特大容量发电机断路器隔离开关拒动分析及其对策[J].水力发电,2014,40(10):32-34

[3]郭文,李妮婷,梁刚,等.一起隔离开关合闸不到位导致放电事故的分析[C]//中国水力发电工程学会继电保护专委会2019年年会暨继电保护专业精益化管理研讨会论文集.2019

[4]孙成龙.发电机出口开关6313刀闸发热严重分析[J].现代盐化工,2014,41(4):18-19

[5]顾伟,梁流铭,赵铁林,等.一起220kV隔离开关三相合闸不到位故障的处理[J].电世界,2016,57(1):26-27

文章来源:王文鹏,汪帅涛,张衡.发电机出口刀闸合闸不到位原因分析及处理办法[J].水电与新能源,2024,38(05):62-64.