一起GIS設備隔離開關自動分閘故障分析

吳亞軍

摘要：GIS系統是電力系統的重要組成部分，它的安全和穩定運行對電力系統的安全、穩定運行有著重要的影響。針對某變電所GIS裝置在倒閘操作中出現一起隔離開關不能正常合閘的缺陷，對故障進行了原因分析和拆解，認為造成這種現象的主要原因是其電氣機構與原來的設計不相符，更換后的電控機構在安裝時，無法對過沖、過位等進行機構上的保護，造成了分合閘時電機發生堵塞，甚至完全卡死，因此本文對這起故障進行分析，提出合理有效的防范措施，確保電網安全穩定運行。

關鍵詞：GIS設備隔離開關;自動分閘;電網;運維管理

0.引言

隨著我國經濟的快速發展，人民的生活水平不斷提高，各類工業、農業生產對電力的依賴性不斷增強，對電力的需求也在逐年增加。GIS設備在電力系統中的應用日益廣泛。GIS具有耐用性高、使用壽命長、維護工作量少等優點，但GIS設備也存在一個致命的缺點，那就是一旦發生故障，相比其他的常規設備，GIS設備的故障定位和維修更加困難，維修周期長，造成大面積斷電，對工農業生產造成嚴重影響。通常情況下，絕隔離開關分合閘異常既有機構方面的原因。本文針對某變電站GIS設備隔離開關的異常現象進行了全面的調查，最后找出了故障的根源，為現場操作人員在操作過程中的操作提供了依據，從而能夠及時地分析和判斷出故障的原因，從而提高了對絕緣開關的處理能力。

1.隔離開關分合閘故障簡要情況

某天，操作人員在操作500kV開關從冷備用轉熱備用過程中，在操作關閉絕緣開關時，發現在閉合期間A、B相沒有工作，C相電動機開始工作大約0.5秒，隔離開關電機電源空開跳開，并顯示出絕緣開關的狀態。然后，操作人員將此隔離開關電氣地分離，沒有任何反應，隔離開關A，B處于斷開狀態，C相為不穩定。

2.故障原因排查及原因分析

為了找到故障的根源，現場操作人員聯合檢修、繼保自動化人員對設備進行了全面的檢修。

2.1機構內部現場檢查情況

對隔離開關機構進行拆分檢查。開啟機構的防水外殼，檢查機構內部的密封性，沒有被水浸濕，各個零件沒有生銹，內部的油脂保持完好。

經過實地檢驗，隔離開關A、B相機箱的電機軸和傳動桿、傳動桿和外殼轉軸的連接良好，沒有松動，傳動桿、電機軸、輔助開關和位置指示牌顯示了開關位置。檢查隔離開關C照相機構箱，發現機構箱中的繼電器和基座已脫落，電機軸和傳動桿、傳動桿和外殼轉軸的連接完好，沒有松動。

該分離切換機構的工作原理是：齒輪1與扇形齒輪連接，齒輪1帶動蝸桿2運行，蝸桿2帶動連桿3運動，連桿3帶動隔離開關內部拐臂運動。

2.2返廠拆裝檢驗

為進一步查明機構合閘的異常原因，對此次發生合閘故障的隔離開關機構進行了返廠解體檢查。針對這一回廠分解的故障機構，采用標準的2.5牛米力矩扳手進行手動合閘，發現機構合閘阻力超過規定的2.5牛米，說明合閘異常隔離開關機構普遍存在合閘時阻力大于廠家規定值的情況。

選擇了分離開關B相傳動的變速箱（原裝進口）進行拆分。按順序拆卸機構蝸桿封蓋、大齒輪盤、蝸桿、緩沖墊片、緩沖墊片的擠壓推片等關鍵零件，無明顯劃痕、磨損、銹蝕、油脂斷裂等現象。手搖式渦桿式傳動軸機構的各個主要驅動元件也能進行正常的動作，沒有明顯的碰撞、松脫等不協調的現象。

選擇了一種A相位的隔離開關，在工廠進行了一次分閘過沖的仿真實驗。在機構電動分閘到位后，利用扭矩扳手對機構進行分閘過沖力的控制。通過對本次仿真中的過沖力進行了多次實驗，結果表明，當過沖力逐漸增加時，機構的卡滯現象就會更加突出。也就是說，當過載的速度變慢的時候，即使出現了一些卡滯，也能勉強關上，但當過載的速度超過一定的時候，卡滯現象最終會嚴重到導致機構無法正常合閘。說明這種機構裝置在發生分閘過沖時，有可能會因為分閘過沖而造成合閘過程中的卡滯。

2.3機構性能確認

隔離開關機構原國外生產廠家原設計為直流電機，原來是用直流電動機來實現的，而且二次電路中有一個制動電阻和直流電動機相匹配，可以在機構分閘就位的情況下，使電動機在停電后立即停止動作。但是，在生產GIS裝置時，我國的合資企業為了達到相應的技術規范，沒有進行相關的測試，就把原來的直流電動機的設計換成了交流電動機，這就造成了在交流供電下電動機的不匹配問題。這種斷路器沒有機構限位、行程開關等結構，所以在分合閘就位時，不能從機構上對過沖、過位等問題進行機構防護。另外，由于采用了交流電源，電動機在起動時的轉矩較低，因此當重新合閘時，電動機可能會發生堵塞，甚至完全卡住。

2.4解決辦法

通過現場設備檢查、機構返廠分解及相關實驗驗證，認為造成此次斷路器合閘異常的主要原因是采用國產交流電動機與原設計不相適應，尤其是在分閘時，轉速高、功率大，并且國產交流電動機克服阻轉性能較差。為了徹底解決上述問題，提出將GIS的這種類型的絕緣開關機構全部替換成直流電動機構。

3.結束語

綜上所述，GIS設備的安全穩定性對于提高電網的穩定運行起著舉足輕重的作用，GIS系統具有結構緊湊、可靠性高、維護工作量少等特點，目前已廣泛用于高壓領域。GIS設備的生產、制造和安裝都要嚴格按照圖紙進行，以防止設備的設計變化和安裝的質量問題。同時，變電站操作人員要嚴格遵守有關規定，加強對GIS設備的管理和管理，對設備的異常現象給予高度的關注，并對其進行及時處理，以提高其運行的可靠性。

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