220 kV GIS隔離開關(guān)分合閘指示裝置分析與應(yīng)用

黃智剛，李益敏

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

0 引 言

GIS設(shè)備因其占地面積少、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)內(nèi)被大量運用。由于GIS設(shè)備是密封型設(shè)備，外部不能直接觀察內(nèi)部設(shè)備到位情況，所以只能借助外部指示和操作機(jī)構(gòu)指示牌間接體現(xiàn)。如果GIS隔離開關(guān)分合不到位，則會引起設(shè)備事故，且GIS設(shè)備發(fā)生事故時，處理難度較大，恢復(fù)供電慢，事故處理費用高，為GIS設(shè)備使用帶來隱患。因此，在操作過程中準(zhǔn)確判斷GIS隔離開關(guān)是否到位是十分重要的。

某供電局發(fā)生過GIS內(nèi)部刀閘出現(xiàn)故障，而機(jī)構(gòu)處分合閘指示不能準(zhǔn)確反映刀閘本體真實狀態(tài)，在繼續(xù)進(jìn)行下一步操作時引發(fā)事故，造成該地區(qū)大面積停電的電力安全事故一級事件。自該事件發(fā)生以后，中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司要求各地供電局在進(jìn)行GIS操作時都必須采用輔助手段進(jìn)行位置核實，目前的做法是測量GIS刀閘拐臂至止釘距離，以確認(rèn)刀閘分合到位情況。但這種方法也存在不直觀、不明確的情況，且設(shè)備運行時不宜測量。

1 目 的

本次以西安西開高壓電氣股份有限公司生產(chǎn)的220 kV隔離開關(guān)GIS設(shè)備為對象，型號是ZF9-252，開展試點工作［1］。該設(shè)備主要有兩種指示方式，一種是操動機(jī)構(gòu)帶動機(jī)構(gòu)箱內(nèi)分合閘指示牌指示刀閘分合閘位置，另一種是主軸上的傳動連桿的角度改變指示分合閘位置。該設(shè)備存在如下主要問題，（1）指示牌裝設(shè)在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部，當(dāng)安裝在高處位置時，觀察其位置困難，并且指示牌無明顯刻度標(biāo)識，不能準(zhǔn)確反應(yīng)位置；（2）隨著傳動連桿的變位指示，當(dāng)指示位置出現(xiàn)偏差或者移位時，判斷不出分合閘到位情況、連桿位置移位情況。這兩種指示方式都存在缺點，故設(shè)計一種滿足工作運行需求的指示裝置，滿足刀閘分合閘到位。

若設(shè)備運行年限長，日常使用中GIS設(shè)備隔離開關(guān)操動機(jī)構(gòu)就會由于老化、銹蝕等存在機(jī)構(gòu)卡滯、連桿變位等情況；現(xiàn)有指示裝置存在問題很明顯，當(dāng)合閘指示牌存在不到位時，刀閘的合閘超行程是否滿足運行要求；若超行程小于出廠要求，接觸電阻會有明顯的增大，運動過程中可能因為發(fā)熱嚴(yán)重而發(fā)生安全事故。

針對目前刀閘分、合閘位置指示方式的缺點，研制出一種直接安裝在主軸拐臂上的指示裝置，確保了指示裝置位置與刀閘實際運行位置的一致，達(dá)到提高設(shè)備運行可靠性、減少設(shè)備運行人員誤操作的目的。

2 指示方式和原理

該GIS設(shè)備隔離開關(guān)分、合閘指示方式有兩種，即安裝在隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的分合閘指示牌的分、合閘指示和隔離開關(guān)操動機(jī)構(gòu)傳動連桿的變位指示。它的原理是操動機(jī)構(gòu)接到操作命令后，帶動主軸及套在主軸上的拐臂板旋轉(zhuǎn)特定角度，拐臂板推動導(dǎo)向套、絕緣拉桿及動觸頭沿隔離開關(guān)的中心線作直線運動，實現(xiàn)分、合閘操作；同時，操動機(jī)構(gòu)帶動分合閘指示牌轉(zhuǎn)動，指示與刀閘位置相對應(yīng)的分合閘位置；有傳動連桿時，其一端會變位向靠近規(guī)定的刀閘分、合閘到位的點[2]。

3 解決辦法

依據(jù)GIS設(shè)備原理，主軸拐臂和分合閘指示是否到位有密切聯(lián)系，以拐臂為突破口，在不改變、不破壞GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)因素以及不影響GIS隔離開關(guān)和接地開關(guān)分合閘運動軌跡等條件下，設(shè)計安裝在拐臂處到位指示裝置，指示裝置插入GIS設(shè)備拐臂的方形通孔，采用密封膠固定。

依據(jù)拐臂旋轉(zhuǎn)角度，GIS設(shè)備行程劃分分閘位置、合閘位置及異常等3個區(qū)域圖，區(qū)域圖劃分依據(jù)“測量拐臂至止釘距離”（見圖1），經(jīng)現(xiàn)場測量和廠家技術(shù)員人員確認(rèn)，分合閘拐臂至止釘距離23 mm符合要求，為了提高設(shè)備運行安全，分合閘區(qū)域以拐臂至止釘距離20 mm為標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)區(qū)域圖設(shè)計分合閘標(biāo)識牌，分閘位置采用綠色標(biāo)識，合閘位置采用紅色標(biāo)識，標(biāo)識牌具有粘貼功能，可靈活布置。再依據(jù)拐臂旋轉(zhuǎn)運動路徑，設(shè)置與拐臂一起運動指示裝置，相當(dāng)于班組日常使用密度繼電器顯示方式，把密度繼電器指示針指向不同顏色來標(biāo)識額定、報警、閉鎖區(qū)域。因此設(shè)置指示針裝置，與分合閘指示牌一起使用。該指示裝置能夠直觀、準(zhǔn)確地反映GIS設(shè)備分合閘到位情況。

圖1 拐臂至止釘距離

3.1 制作分合閘位置標(biāo)識牌

依據(jù)220 kV GIS隔離開關(guān)連桿位置變位指示，確定設(shè)備能準(zhǔn)確分合到位，測量隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動角度以及測試隔離開關(guān)行程、超行程，計算出隔離開關(guān)分合閘到位區(qū)域間隙2～20 mm；在此區(qū)域制作分合閘標(biāo)識牌，為了解決運行不到位風(fēng)險，把自作標(biāo)識牌設(shè)置在10 mm或者15 mm區(qū)域內(nèi)，具體設(shè)備依據(jù)需求制定；制作標(biāo)識牌以1 mm為刻度，刻度清晰反映區(qū)域范圍；標(biāo)識牌模型頭是三角形，可以與指示針對接，直接反映標(biāo)識牌偏差大小，下面是正方形，都是分合閘到位區(qū)域（見圖2）；標(biāo)識牌采用不銹鋼材料，合閘粘貼紅色熒光指示貼，分閘粘貼綠色熒光指示貼。

圖2 分合閘標(biāo)識牌

3.2 制作指示針裝置

根據(jù)隔離開關(guān)外側(cè)的拐臂直徑及轉(zhuǎn)動方向現(xiàn)場定制適用指示針裝置，如密度繼電器顯示的指示針。指示針與標(biāo)識牌一起配套使用，指示針的規(guī)格在標(biāo)識牌范圍；利用點對點關(guān)系，把指示針頭也做成三角形（見圖3），指示針插入深度和寬度結(jié)合現(xiàn)場拐臂實際情況確定，指示針長度結(jié)合標(biāo)識牌接觸行程再確定；指示針采用不銹鋼材料，粘貼黃色熒光指示貼，便于夜間觀察分合閘指示到位。依據(jù)220 kV GIS隔離開關(guān)拐臂結(jié)構(gòu)圖（見圖4），可以把指示針尾部插入拐臂，將指示針固定在隔離開關(guān)外側(cè)的拐臂上，拐臂轉(zhuǎn)動時指示針隨之轉(zhuǎn)動，指示到隔離開關(guān)分合閘標(biāo)識牌。當(dāng)隔離開關(guān)合閘到位時，指示針指示為合閘標(biāo)識牌，隔離開關(guān)分閘時也一樣運動原理，保證隔離開關(guān)的實際位置與指示針指示的位置統(tǒng)一性，無誤差。

圖3 指示針裝置

圖4 某站220 kVGIS隔離開關(guān)拐臂

具體安裝步驟如下。

安裝前先檢查隔離開關(guān)的分合閘操作行程及操動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動角度滿足廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證隔離開關(guān)分合閘到位。

隔離開關(guān)合閘到位時，畫出拐臂與外殼的參照線，畫出到位后拐臂指示針與合閘指示牌中心線，然后依據(jù)中心線安裝指示針及合閘標(biāo)識牌，指示針指向標(biāo)識牌上的合閘區(qū)域中心線（紅色），指針三角頭對應(yīng)標(biāo)識牌三角頭，而偏差多少，依據(jù)刻度可以反映出來；隔離開關(guān)分閘到位時，也是依照這種方法安裝分閘標(biāo)識牌，指示針指向分閘標(biāo)識牌中心線（綠色）。這樣隔離開關(guān)合閘到位時，能直觀觀察隔離開關(guān)分合閘到位情況（見圖5）。

3.3 反光功能材料

在實際使用時，考慮夜間操作判斷GIS隔離開關(guān)（地刀）分合到位，有必要選用具有反光功能的材料；由于是戶外設(shè)備使用，最好有防水、抗腐蝕、使用壽命長及絕緣等功能。班組選擇3種符合現(xiàn)場使用材料進(jìn)行對比，如表1所示，選出最優(yōu)材料。

綜合考慮后最終選定了最優(yōu)材質(zhì)熒光標(biāo)示牌作為顯色模塊材質(zhì)。

圖5 安裝分合閘到位指示裝置

表1 材料對比

3.4 制作標(biāo)識牌和指示針材料

依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，從抗腐蝕性、抗彎性、使用壽命及絕緣等因素考慮，選擇不銹鋼、鐵及鈦合金3種材料對標(biāo)識牌和指示針的材質(zhì)進(jìn)行篩選，如表2所示，以選出最優(yōu)材料。

綜合這些因素，最終選定了不銹鋼作為板身的材質(zhì)。

3.5 粘貼功能材料

為了把制作標(biāo)識牌和指示針牢固安裝在拐臂外側(cè)和GIS設(shè)備上，拐臂外側(cè)和GIS設(shè)備應(yīng)是金屬材料，拐臂外側(cè)應(yīng)是方形通孔結(jié)構(gòu)。結(jié)合設(shè)備、安全、質(zhì)量等考量，采用粘貼類緊固措施更符合實際運行需求。同時，粘貼材料應(yīng)當(dāng)經(jīng)受住風(fēng)吹雨打，并應(yīng)具有絕緣、抗腐蝕性、防水及使用壽命長等功能，從502膠水、AB膠及環(huán)氧樹脂膠3種材料進(jìn)行篩選，如表3所示，選出最優(yōu)材料。

綜合這些因素，最終選定了環(huán)氧樹脂膠作為粘貼材料。

4 結(jié) 論

該指示裝置是直接安裝在GIS隔離開關(guān)拐臂上，通過指示裝置上面的指示針指示隔離開關(guān)分、合閘牌到位情況，具有安全性、準(zhǔn)確性、可靠性及直接性等特點，可以準(zhǔn)確指示GIS隔離開關(guān)（地刀）到位。

中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司110～500 kV組合電器（GIS和HGIS）技術(shù)規(guī)范中要求，GIS設(shè)備中隔離開關(guān)和接地開關(guān)應(yīng)有可靠的分、合閘位置和便于巡視的指示裝置。班組會繼續(xù)改善到位指示，努力解決隔離開關(guān)到位指示問題，減少電力安全事故，提高設(shè)備供電可靠性。

表2 不銹鋼、鐵、鈦合金三種材料對比

表3 502膠水、AB膠，環(huán)氧樹脂膠對比表