一種隔離開關操作機構缺陷的改進措施

胡宇航，丁海龍，唐　敏

（昆山市供電公司，江蘇昆山215300）

故障診斷與檢修策略

一種隔離開關操作機構缺陷的改進措施

胡宇航，丁海龍，唐敏

（昆山市供電公司，江蘇昆山215300）

隔離開關是電力系統中重要的變電設備，如能有效解決隔離開關的常見故障問題，無疑可以提高供電可靠性。針對一種隔離開關操作機構經常出現傳動滑塊碎裂缺陷，通過原因分析和方案對比，找到了一套較理想的解決方案，徹底消除了此類故障。

隔離開關；傳動滑塊；故障；改進措施

眾所周知，隔離開關是電網中不可缺少的變電設備，關系到整個電網的安全穩定，因此，隔離開關的故障對供電的安全性和可靠性具有重要意義。昆山吳淞變110 kV、220 kV全部采用加拿大進口EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關，自2006年12月份投運以來，多次出現無法操作的故障，經現場檢查確認，發現操作機構內傳動滑塊碎裂，傳動系統失靈。截止2010年為止，已經出現了十幾次滑塊碎裂故障，故障率高達10%以上。

1　原因分析

通過對操作機構的結構進行分析，判斷導致滑塊碎裂的主要原因可能如下：

（1）如果滑塊在隔離開關分閘結束時發生碎裂，說明在滑塊觸動分閘限位開關后，電機電源已斷開，但滑塊仍受到電機慣性所產生的作用力使其碎裂。

（2）如果滑塊在分、合閘啟動的瞬間損壞，其原因應是滑塊強度不夠（滑塊材質為工程塑料），不能承受啟動時的沖擊作用力。

（3）對備品滑塊進行分析研究發現，滑塊設計工藝上存在缺陷，滑塊內側轉角為直角，因此分合閘操作過程中受到的橫向剪切力較大。

2　方案對比

針對上述分析的原因，制定以下解決方案。

2.1原因一解決方案

目前，電機快速制動常采用以下幾種方法［1］：

（1）機械制動。利用機械裝置使電動機在斷開電源后迅速停轉。常使用電磁抱閘方式。

（2）反接制動。將電機定子3根電源線中的任意2根互換從而使電機輸出轉矩反向產生制動，或在轉子電路上串接較大附加電阻使轉速反向，而產生制動。

（3）能耗制動。在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用達到制動的目的。

（4）短接制動。依照楞次定律，利用轉子上剩余磁勢切割定子上短接的三相繞組，使得繞組的感應電流產生與原方向相反的感應磁場，從而達到使轉子制動的目的。

技術工藝比較如表1所示，選擇方案（4）消除電機慣性。

表1　技術工藝對比表

短接制動原理如圖1所示，定子繞組在電源斷開的同時，將定子繞組用KM2短接，使轉子上的剩磁切割定子繞組，在短接回路中產生感應電流，起到制動作用。該方式對原電路改動較小，占用空間不大，需要器件少。

圖1　短接制動原理

2.2原因二解決方案

原有滑塊為工程塑料材質，強度較低，更換材質制作滑塊能提高滑塊抗沖擊強度。由于滑塊是通過螺紋套在絲杠上，絲杠的材質為合金，因此，在選擇滑塊的材質上還應該考慮不能超過絲杠的強度。市場上幾種典型的加工材料性能對比見表2。

表2　強度對比表

如選用不銹鋼材質制作滑塊，強度高，但一旦受力較大，會導致絲桿變形。結合考慮強度及加工成本問題，選擇強度與絲杠強度相當的鑄鐵制作新的滑塊，足以滿足抗沖擊強度。

2.3原因三解決方案

塑料滑塊的內側轉角為90°的直角，在受到橫向應力時無法有效將應力分散，易造成滑塊碎裂。為分散受力，預防滑塊從轉角處斷裂，將新的滑塊內側轉角改成弧形，從而分散受到的應力（如圖2所示）。

圖2　滑塊受力分析

假設滑塊橫向應力為F，改進后轉角處為圓弧，可以將力延弧面的切線方向進行分解。按正交分解法。因此，原轉角處受到的橫向應力F被分解為2個垂直方向的力F'，從而降低單一方向受力。

根據原滑塊的尺寸，將內側轉角修改為半徑為3 mm的圓弧。

3　方案實施

分析操作機構控制回路圖，繪制出電機控制主回路的現狀電氣接線如圖3所示。

圖3　現狀電氣接線

根據制定的短接制動方案，繪制出適合該機構的帶制動回路的電機控制主回路電氣接線如圖4所示。

當電機正常運轉時，K3閉合，K3上連接的4個常閉輔助觸頭打開。電機運行到限位后，主控制回路K3斷開，4個常閉輔助觸頭閉合，使得電機慣性所產生的能量通過4個輔助觸頭所構成的短接回路消耗在電機內部，從而避免由于電機慣性導致的滑塊受力過大。

在操作機構箱內增加一個接觸器K3和4付輔助常閉接點。并將K3的線圈接在K1、K2的輔助常開接點上，將4付輔助常閉接點并聯接在電機的主回路上，從而實現K3與K1或K2聯動。

圖4　改進電氣接線

4　經驗及效果

針對EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關的運行操作和操作機構改進應注意以下幾點。

（1）未經改造的隔離開關在操作前務必打開操作機構箱檢查滑塊是否完好，仔細觀察是否存在裂痕，如有缺陷需立即停止操作，通知檢修人員進行更換及改造，避免操作過程中出現故障。

（2）操作時應將手動操作手柄放在觸手可及的地方，一旦操作過程中出現故障，應立即采用手動操作將隔離開關搖至分閘位置，并通知檢修人員進行處理。

（3）在更換滑塊，要將整個傳動機構拆卸，需準備好墊塊進行支撐，避免檢修人員手臂力量不足而造成傷害。

（4）滑塊內與絲桿上應涂抹少量黃油，以增強潤滑作用，減少阻力。

（5）電氣回路的改造應注意接線方式，避免錯接造成短路。

結合停電對吳淞變EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關的傳動滑塊進行更換，并對控制回路進行改造。2年內共對15臺隔離開關操作機構進行了改進，跟蹤監測發現：滑塊移動至限位開關后能即刻切斷電機電源，且未發現任何慣性位移，近2年的運行里未再次發生滑塊碎裂故障，改進效果明顯。

5　結束語

以工作中實際碰到的問題為對象，通過對電機制動的原理進行分析，選取了一種制動方式用以消除慣性對滑塊的損害，同時對滑塊的材質和受力情況進行分析，改進滑塊的設計，降低滑塊的橫向受力，降低滑塊的故障率。改進后的操作機構大大提高了隔離開關的運行可靠性，降低了檢修人員的勞動強度，同時也節約了技改費用，具有一定的經濟效益和社會效益。

［1］張文兵，黃一彥.異步電動機制動方式比較［J］.微電機，2006（8）：91-92.

Improvement on the Operating Mechanism of a Type of Disconnector

HU Yuhang，DING Hailong，TANG Min
（Kunshan Power Supply Company，Kunshan 215300，China）

Disconnector is an important transformation/distribution device in the power systems.Effectively solving the common faults of disconnector will definitely improve the reliability of power supply.Targeting at a common crack of the driving block in disconnector operating mechanism，an acceptable scheme to eliminate this kind of defect is found after analysis on the crack and comparison of improvement measures.

disconnector；driving block；fault；improvement measure.

TM643

B

1009-0665（2015）01-0013-02

2014-07-25；

2014-09-11

胡宇航（1977），男，湖北武漢人，工程師，高級技師，從事變電檢修工作；

丁海龍（1971），男，江蘇昆山人，大專，變壓器檢修技師，從事變電檢修工作；

唐敏（1974），男，江蘇昆山人，中技，從事變電檢修工作。