GIS隔離開關分閘異常原因分析及處理

李張秀，張樹忠

(雅礱江流域水電開發有限公司二灘水力發電廠，四川攀枝花 617100)

GIS隔離開關分閘異常原因分析及處理

李張秀，張樹忠

(雅礱江流域水電開發有限公司二灘水力發電廠，四川攀枝花 617100)

針對二灘水電站GIS隔離開關分閘出現的故障進行分析并對故障的處理提出了解決辦法，對隔離開關的運行維護提出了可行性建議，可為同類型設備發生類似故障時進行分析判斷處理提供參考。

隔離開關；分閘故障；處理；建議；二灘水電站

二灘水電站500 kV GIS設備分別為日本三菱公司和新東北電氣有限公司兩個公司的產品。其中日本三菱公司產品為17個單元，1998年投入運行；新東北電氣有限公司產品為1個單元，為2007年二石二線新擴建單元。500 kV GIS主接線為三串4/3接線和一串3/2接線，雙母線運行。GIS系統共有五回出線，分別是二普一線、二欖二線、二欖一線、二石一線和二石二線，其中前三回主送川渝兩地，另兩回就近接入攀西地區。

新東北電氣GIS設備共有斷路器1組(每組三相)，隔離開關3組，接地開關3組，快速接地開關1組。其中斷路器為ELK－SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，額定電壓為550 kV，SF6氣體額定壓力為0．6 MPa；隔離開關、接地開關采用三相聯動電動操動機構，快速接地開關采用單相電動彈簧操動機構。

2008年4月14日，50411、50412隔離開關遠方發令拉開，分閘過程很慢。

1 故障現象

2008年4月14日，07∶18，50411隔離開關遠方發令拉開，現地電機開始運行，機械指示轉動由合向分很慢；07∶27，50411隔離開關機械指示至分開位置，電機停轉，CCS上50411分閘信號送到。07∶22，50412隔離開關遠方發令拉開，現地電機開始運行，機械指示轉動由合向分很慢，07∶32，50412隔離開關機械指示至分開位置，電機停轉，CCS上50412隔離開關分閘信號送到。在電機運行過程中，電機箱在短時間內有很輕微的煙溢出。

拆開50411和50412隔離開關電動操動機構箱蓋板，發現50411及50412隔離開關操作機構箱中傳動機構的離合器在轉動過程中打滑，嚙合不上，導致離合器長時間磨合發熱，待拆下離合器檢查發現，其內部的彈珠已被打磨成多邊形(圖1、2)。

圖1 操作機構箱

圖2 離合器

2 故障原因分析

針對50411、50412隔離開關在投運后不到一年的時間內出現分閘異常現象，我們根據設備結構進行了深入分析，具體如下:

(1)隔離開關的結構和工作原理。

二灘水電站二石二線隔離開關為TV3型轉角隔離開關，使用T型罐體，配用DH3型電動操動機構，其包括三個同樣大小直徑的連接法蘭和一個直徑較小的接地開關法蘭。與接地開關連接法蘭垂直的兩個法蘭的任意一個與端蓋連接，用以連接操動機構；另外兩個法蘭安裝盆式絕緣子，支撐其內部的動、靜觸頭。隔離開關作直線運動的動觸頭與絕緣桿的軸線同軸。操作時，DH3型電動操動機構在電動或手動操作下產生旋轉運動，由絕緣桿和滾珠絲桿將操動機構的旋轉運動轉化為直線運動傳遞到動觸頭上。操動機構正反轉則動觸頭前后運動，從而實現隔離開關分合閘操作。三極操作時，隔離開關的DH3型電動操動機構通過DV型傳動桿裝配傳遞到其它兩極隔離開關的DM型中間齒輪機構和DA型外側齒輪機構上，帶動其他兩極隔離開關本體動作。

(2)故障原因查找。

為了判斷故障是由隔離開關外部傳動機構、還是內部傳動機構引起的，我們拆除了50411、50412、50416隔離開關的外部傳動機構，測試了隔離開關本體動觸頭三相傳動部分負載力矩(圖3)，測試數據見表1。

表1 隔離開關本體負載力矩測試記錄表

測試數據表明:50411、50412、50416三相負載力矩均明顯大于正常值1．9 N·m±0．6 N· m，其中分合閘負載力矩最大為50416隔離開關的A相。

從表1中的測試數據可以判斷是由于隔離開關本體傳動部分阻力過大造成負載力矩過大而導致隔離開關分閘時間超長。

對隔離開關內部傳動機構結構進行分析得知:負載過大的原因可能出現在兩個部位:(1)有齒套管裝配轉動阻力偏大 ；(2)動觸頭和導電支架間導向環摩擦力偏大。

有齒套管與外部傳動桿屬于齒輪嚙合結構，與氣室內絕緣管屬于卡接結構，分解檢查結果表明有齒套管裝配均無異常。因此，可以確定故障產生的原因是動觸頭和導電支架間導向環配合過緊、摩擦力偏大而導致操動機構離合器因過載而燒損。我們將動觸頭裝配拆出，發現動觸頭和導電支架黑色導向環(圖4)間摩擦阻力很大，遂找到了本次隔離開關分閘時間異常的故障原因。

圖3 負載力矩測試圖

圖4 導向環示意圖

3 故障處理

對動觸頭裝配中導電支架中的導向環進行了打磨處理；更換了有齒套管及動觸頭。具體處理工藝為:

(1)拆卸、移除隔離開關下部支架(注意不能損傷隔離開關本體及其它部件)；

(2)解開隔離開關操動機構及傳動機構，做好相關位置標記；

(3)采用數顯力矩測量儀測試各隔離開關A、B、C三相本體傳動力矩并記錄；

(4)拆下隔離開關端蓋，取下內部傳動連桿，拆卸時注意端蓋要垂直下移，不能傷及內部部件；

(5)拆卸隔離開關內部動觸頭裝配，檢查動觸頭表面是否有異常(如表面劃傷等)，打磨處理動觸頭裝配中導向環(材料:聚四氟乙烯+石墨)并更換新的動觸頭；

(6)檢查端蓋中心處有齒套管裝配(含軸承)轉動阻力是否正常，并更換新的有齒套管裝配；

(7)清潔動觸頭裝配的相關零件并重新組裝，使其動作靈活，無卡滯現象；

(8)將組裝后的動觸頭裝配回裝，注意不要磕碰劃傷；

(9)更換新的密封圈，恢復隔離開關端蓋；

(10)用數顯力矩測量儀測試恢復后的A、B、C三相本體力矩并記錄，看其是否達到標準值1．9± 0．6 N·m的要求，如達不到要求則繼續檢查處理；

(11)恢復隔離開關固定支架，通過調整，確保其恢復至原始狀態。

(12)更換操動機構中的離合器，測試負載力矩達到標準值(5．4～7．2 N·m)；

(13)恢復操動機構及其傳動連桿，手動操作3～5次，正常后恢復二次配線；

(14)電動操作隔離開關10～15次分合閘，其應運動正常、無卡澀現象，分合閘時間≤1．5 s。

4 關于運行維護的建議

GIS設備具有可靠性高、安全性強、維護量小的優點，其主要部件的維修間隔可以達到20 a。但GIS設備在運行維護過程中因為設計、制造、安裝方面的原因，仍然會出現影響設備安全運行的缺陷。因此，有必要對GIS設備進行定期維護，保持GIS設備處于良好的運行狀態。筆者對同類型GIS隔離開關運行維護提出了以下幾點建議:

(1)二灘水電站GIS設備在新安裝時，現場未進行隔離開關負載力矩測試，導致投運后發生分閘異常故障。因此，對于新安裝的類似設備，在投運前應進行負載力矩測試，及早發現設備隱患。

(2)定期對隔離開關電動操動機構進行機械特性測量，檢查電機的運行時間是否符合要求。進行分合閘試驗時，可以通過觀察傳動桿的轉動圈數判斷分合閘是否異常，如果比正常值偏大，就應進一步檢查。必要時，可在電動機構箱處測試整體負載力矩(圖5)。

圖5 整體力矩負載測試圖

(3)在停電檢修時，應打開電動操動機構蓋板，對操動機構齒輪進行適當的潤滑，檢查離合器是否發熱變色，測試驅動電機絕緣電阻、直流電阻是否合格。檢查外部傳動機構連接部位是否配合良好，有無損傷。

(4)對于隔離開關動靜觸頭接觸狀況，可以通過兩側地刀測試回路電阻，檢查動靜觸頭接觸是否良好。接觸電阻出現異常時，在排除外部操動機構異常導致合閘不到位的情況下，應對隔離開關本體進行分解檢查。

(5)設備運行過程中，應目視檢查隔離開關的運行狀況，觀察其有無異常噪音、位置指示器與開關實際位置是否相符、SF6氣體壓力是否正常、隔離開關各法蘭連接螺栓是否緊固、外殼及支撐架接地是否良好。

5 結語

隔離開關是GIS裝置的重要組成部分之一，在GIS回路中隔離電壓。隔離開關分開時，有明顯的斷開點，而斷開點的距離應保證有足夠的安全距離，從而達到保證人員檢修停電設備時的安全。筆者針對GIS隔離開關分閘異常故障進行了分析，對故障的處理提出了解決辦法，并提出了運行維護建議，所提方法和建議對相關電站具有參考借鑒價值。

［1］ 氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規程，DL/T 603－2006［S］．

TV7;TV734;TV738

B

1001-2184(2015)05-0115-03

李張秀(1975-)，女，四川名山人，高級工程師，從事水電站一次設備檢修技術工作；

(責任編輯:李燕輝)

2015-05-05

張樹忠(1974-)，男，黑龍江雞西人，高級工程師，從事水電站一次設備檢修技術工作．