高壓刀閘故障分析及處理措施淺析

王建民

摘 要：變電站設備除正常運行以外，有時還會出現異常、故障等不正常的運行狀態。當這些情況的發生時，必將影響變電站供電可靠性，嚴重時將造成全站停電。在變電運行當中，刀閘是改變運行方式的重要設備，它的可靠與否直接關系到整個系統的安全。在日常運行當中，刀閘的故障率相對較低，故障往往出現在倒閘操作過程中，因此提高倒閘操作正確性，以及倒閘過程中故障處理的能力顯得尤為重要。倒閘操作是變電站日常工作當中的一項重要工作，操作不當很可能造成操作事故，為了提高倒閘操作的可靠性，在日常維護以及檢修當中就必須了解刀閘常見的故障，提前采取有效的防范及控制措施，將可能出現的隱患消除在故障初期，確保倒閘順利完成，保證變電站安全穩定運行。

關鍵詞：高壓刀閘;故障處理;戶外

中圖分類號：TM564文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）10-0233-01

引言

隔離開關俗稱刀閘，是變電站輸配電線路中與斷路器配合使用的設備，其主要作用是在高壓設備檢修時形成明顯斷開點，確保與帶電部位隔離，保證人身安全。由于隔離開關長期運行且大都為戶外型，環境因素以及檢修機會少等原因，導致刀閘運行當中會出現各種突發故障，一旦發生故障將改變變電站的運行方式，降低變電站的供電可靠性，嚴重時發生全站停電的重大事故，給電網的安全穩定運行造成重大的隱患。托電公司戶外高壓隔離刀閘是大多采用GW16型產品，刀閘配備CJ11型電動操動機構，該刀閘在設計上存在一些缺陷，再加上廠內運行環境惡劣，設備停運機會少，未能按周期安排檢修及保養等因素，大大降低了其運行的可靠性。首先，自然因素的影響，導致刀閘導電部分、機械傳動部分銹蝕;其次，操作機構箱密封膠條老化，密封不嚴，接觸器等電子元件受潮氣影響絕緣強度下降，觸點接觸電阻增大，導致電動、手動操作失靈;最后，部分電氣五防閉鎖功能失效，存在人員誤動的風險，對檢修以及運行操作人員造成了極大的安全隱患。

一、刀閘的故障類型

1.一次設備的故障類型

刀閘一次故障，常見的類型有分、合閘不到位、觸頭發熱、傳動機構故障、支柱瓷瓶斷裂以及閃絡放電等。通常此類故障只能停電處理，進行相關的倒閘操作將故障設備轉檢修。一次故障包括普通故障和緊急故障兩類，刀閘合閘不到位，但可以分閘為普通故障，此類故障可以按照正常停電程序申請停電處理。刀閘動、靜觸頭未完全分開，且機構存在卡滯，導致無法分閘，動、靜觸頭之間持續放電，瓷瓶斷裂或出現重大裂紋等屬于緊急故障。出現緊急故障，首先需制定事故處理的緊急方案，其次準備好備品備件做好搶修準備，方案審批后，迅速將故障設備隔離，安排檢修。下面從刀閘過熱、銹蝕以及隔離刀閘分（合）故障等三個方面故障及處理方法做一下簡要的闡述：

1.1刀閘過熱與設備運行環境、負荷電流、運行年限等因素有關，主要原因表現在如下方面：環境溫度升高、靜觸頭壓緊彈簧拉力下降夾緊力不足、接觸面氧化接觸電阻增大、動靜觸頭接觸面變小、過負荷、在刀閘拉合過程中刀閘操作不當、拉合過程中產生的電弧燒傷觸頭等。

1.2銹蝕故障，連桿、軸銷、傘齒輪、滾輪銹蝕是造成刀閘操作失靈、不到位的主要原因。部件的銹蝕引起零部件機械強度下降，銹渣的存在導致動作行程軌跡改變，刀閘動靜觸頭接觸部分錯位，無法正常合閘。

1.3處理方法：在進行刀閘送電時，要仔細檢查動靜觸頭的嚙合情況，確保動靜觸頭完全嚙合，對運行超過10年的刀閘盡量要求手動就地合閘，合閘完畢后，及時開展紅外測溫，防止刀閘過熱，損壞設備事件發生。實際運行當中發生刀閘過熱問題，要根據具體情況進行處理，具體如下： （1）針對母線側刀閘觸頭發熱，若變電站為雙母線接線方式，則申請將負荷倒至另一母線上，拉開故障刀閘，檢修該刀閘，應將回路中斷路器停電并合相應接地刀閘;若變電站為單母線接線方式，則應申請線路停電處理。若不能停電，應加強紅外測溫，必要時申請降負荷，并做好事故搶修的準備。（2）正常操作時，電動分閘過程中傳動機構卡滯無法完全分閘，則應停止電動分閘，改用手動操作分閘，若確定是由于泥土卡滯，則該用絕緣桿強行拉開處理，避免長時間拉弧損壞刀閘。（3）做好操作機構箱的密封工作，加強加熱器控制回路的檢查工作，做好防凝露控制措施，防止輔助開關接頭氧化。

1.4 刀閘分（合）故障

此類故障是隔離刀閘常見的故障，主要分為機械故障和電氣回路故障，其中機械故障較多，占比75%，故障點主要為傳動機構部件卡滯、轉動軸銷銹蝕、動靜觸頭嚙合緊力不足;據統計，廠內年平均發生拒分、合故障的隔離刀閘有14組，占站內隔離刀閘總數的11.5%。電氣回路故障主要體現在：控制電源斷相、熱繼電器動作、二次元件老化拒動、電動機故障等。

1.5隔離刀閘柜分（合）故障處理措施

（1）傳動部件卡澀及銹蝕，利用停運機會對戶外刀閘傳動部件及時進行清洗、潤滑等相關保養維護工作，必要時進行零部件更換工作。（2）動、靜觸頭嚙合緊力不足的問題在近幾年，隨著設備的老化呈逐年劣化的態勢，夾緊力不足將導致接觸電阻，長期運行導致觸頭發熱，近年站內多處發生刀閘動靜觸頭接觸點過熱問題，其中5073-2A最高達到280℃，因此解決此項問題刻不容緩。經過檢修發現GW16型刀閘夾緊力不足癥結出現在上下導電桿之間觸使夾緊運動的滾輪隨著常年的磨損，滾輪外徑減小，導致夾緊彈簧張力不足，最終導致動靜觸頭接觸不良，更換滾輪、調整夾緊彈簧后，故障得到解決。（3）電氣回路故障引起的分合閘故障，體現為控制回路輔助節點氧化、阻值增大、回路不通，接觸器機構卡滯、零部件燒損等問題導致主回路未接通引發故障，若無法電動操作，則可以調整為手動操作及時處理，操作完成后，再進行回路檢查處理工作。

2.二次設備的故障類型

二次設備故障主要體現為回路故障，發生同一故障原因有多種。提高二次回路故障的處理效率，首先，檢修人員要提升讀圖、識圖能力;其次，現場控制箱內布線整潔、規范;最后，做好控制箱的密封工作，有效地排除外部因素干擾。二次回路分為控制回路和閉鎖回路。控制回路包括刀閘分合的電動控制、信號指示等。閉鎖回路通過行程開關、限位器等原件與刀閘機械部分配合實現電氣五防的防誤閉鎖控制。刀閘控制回路故障主要集中在直流回路接地、交流回路短路、操作回路接點接觸不良、熱繼電器動作、熔斷器熔斷等故障，造成刀閘無法分合。引起控制回路故障的原因，可分為主觀因素和客觀因素兩個方面，主觀因素：一、施工作業人員技術粗糙，造成二次電纜外絕緣受損、接線端子緊固時用力過度導致端子損壞，引線接觸不良;二、驗收環節未嚴格履行驗收手續，仔細排查每一處細節，只是簡單地通過試驗來判別，未能發現設備隱患。客觀因素：刀閘停備機會少、運行環境惡劣，長期運行得不到保養、元器件老化、接頭氧化、過熱問題凸顯。據統計，刀閘二次回路直流接地故障的有5起，占站內隔離刀閘總數的5.1%，直流接地，保護誤動引起線路跳閘事件1起，占故障總數的1.02%;刀閘控制回路輔助開關由于觸點氧化、接觸電阻變大，引起反饋異常、指示錯誤32起，占站內隔離刀閘故障總數的32.3%;控制回路接觸器引線接頭過熱、接觸器粘連問題5起，占站內隔離刀閘故障總數的5.1%。 處理二次回路故障，要根據故障現象并結合圖紙來分析、判斷故障，逐一測量、查找故障點，逐漸縮小故障范圍、找到故障點，并分析引發故障的本質原因，針對燒損的元器件要更換，本質的原因要從源頭上進行處理，杜絕故障再次發生。

二、運行管理中出現的問題

1.停送電操作順序混亂引發的刀閘故障

變電站母線PT的操作通過刀閘來實現，操作混亂、未嚴格按照票操作、誤操作等極易造成設備損壞的重大事故。例如在母線由運行轉檢修，母線停電前，需在斷開最后一條出線前，先拉刀閘將電壓互感器隔離，送電時操作順序與停電相反。

如果將母線上所有出線全部斷開再拉開電壓互感器，則在斷開最后一條出線開關時，開關斷口的并聯電容器與將母線PT的非線性電抗會形成串聯諧振回路，當電網發生撓動時，會激發鐵磁諧振，產生諧振過電壓，此過電壓加在PT上，一、二次側將產生大電流，此時去拉電壓互感器側刀閘時將觸發三相弧光短路，輕則造成設備損壞、重則引發人身觸電事故。因此，規范刀閘操作極其重要。

2.調整消弧線圈分接位引發的刀閘故障

消弧線圈分接位的調整必須在停電情況下進行，并應在采取有效接地、充分放電后方可進行，操作前要進行驗電，確保無電壓。若在操作前未進行有效接地，在拉開刀閘的時，消弧線圈內部內部發生斷相故障，那么在斷點處靠近一次引接線部分存在的殘余電荷和懸浮電位將造成拉刀閘過程中產生電弧，輕者損壞設備，重者電弧引向操作人員造成人身傷害。因此，在進行消弧線圈分接位調整工作時，必須時刻遵守停電、驗電、掛地線、充分放電等技術措施。

結束語

刀閘尤其是母線刀閘，停運機會少，運行時間長，未能按照檢修周期安排維護保養，因此要借助春、秋檢線路負荷低、母線停運的時間，及時安排、維護、保養、潤滑等檢修工作;另外定期開展絕緣測試，加強絕緣監督，了解變電站設備運行工況;加強刀閘操作機構箱日常維護，做好密封以及防凝露措施，必要時進行機構箱改造，加強對設備的維護和運行人員的查找故障能力，降低了隔離刀閘的故障率，提高了消除故障速度，保證了檢修、運行人員的人身安全，提高了電網的安全系數。

參考文獻

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