剪刀式隔離開關故障原因分析及改進措施*

武 波,吳金蓮

(國網甘肅省電力公司 定西供電公司，甘肅 定西 743000)

0 引 言

隨著城市電網的發展和電網負荷的不斷增加，剪刀式隔離開關越來越多的運用到各個變電站，例如GW16-363、GW22A-126DW等型號隔離開關。此種設備在眾多型號隔離開關中屬于結構最復雜的一種，在現場，運維人員對此種刀閘分合閘到位情況難以準確判斷，檢修人員在日常檢修過程中調試難度較大。加之地理環境條件的影響，隔離開關上導電臂通常存在卡澀合不到的現象，從而導致接觸部位發熱的機率越來越頻繁。針對此問題，需在利用紅外檢測技術開展隔離開關發熱缺陷檢測、跟蹤分析的同時，加強剪刀式隔離開關關鍵部位檢修工藝培訓，指導檢修人員掌握此種隔離開關的檢修工藝要求，熟悉剪刀式隔離開關的薄弱環節及故障處理方法。因此，為及時有效地處理因剪刀式隔離開關發熱引發的電網故障，筆者結合檢修工藝及日常運維質量問題，剖析剪刀式隔離開關結構原理，對剪刀式隔離開關故障的原因、性質進行了探討分析并提出改進處理方法。

1 剪刀式隔離開關結構原理剖析

1.1 隔離開關機構

以GW22A-126型為例，該型號隔離開關(見圖1)是單柱垂直伸縮式隔離開關，由三個單極組成。主要包括：底座、支柱絕緣子、旋轉絕緣子、主閘刀、靜觸頭、操動機構等。

圖1 GW22A-126型隔離開關

主閘刀(圖1，序號6)采用單臂伸縮式結構，由上管裝配、下管裝配、基座等組成。動觸頭裝在上管裝配的頂部，觸片有較長的接觸面，外側有不銹鋼彈簧，接觸壓力由頂壓脫扣裝置產生并保持穩定的數值，在觸指和觸頭上有電流流過的區域都鍍有石墨銀。基座上有接線端子板用來連接到電網上。靜觸頭(圖1，序號7)由靜觸桿、鋁絞線與橫擔鋁板裝配組成。

1.2 隔離開關的動作原理

CJ型電動機操動機構通過接頭、垂直連桿、底座轉軸驅動旋轉絕緣子轉動135°。旋轉絕緣子與基座的旋轉法蘭相連，通過由拐臂、連桿構成的四連桿系統改變力的方向，帶動下導電管在垂直面內轉動。下導電管與齒輪箱相連，上導電管與彎形鑄鋁拐臂相連，下導電管內的齒條與齒輪箱的齒輪可靠嚙合，齒輪通過轉軸帶動拐臂，從而帶動上導電管隨下導電管的轉動而做復合運動。當隔離開關接近合閘時，使齒輪箱頂端斜面接觸滾輪并推動滾輪沿斜面向上運動，從而推動拉桿運動，使復位彈簧再次被壓縮，使得觸指平行夾緊靜觸頭導電管，而后夾緊彈簧再次被壓縮，保持觸指夾緊靜觸頭導電管的適當壓力值，合閘運動結束。

分閘操作過程與此相反，使上下導電桿折疊，放置于基座上，與靜觸頭間形成清晰可見的垂直斷口。兩從動極通過傳動拐臂、連桿與主動極上的傳動拐臂相連，從而使三極同步動作。

2 隔離開關發熱及扯弧現象分析

2.1 刀閘不能正常分閘原因

刀閘上導電桿內部上操作管及夾緊彈簧銹蝕，造成上導電桿和上操作管及夾緊彈簧摩擦力增大或卡滯，使刀閘不能正常操作。

2.2 刀閘放電燒損原因分析

(1) 刀閘上導電管內部的夾緊彈簧長期受力壓縮，彈簧疲勞應力不足，造成動觸指夾緊力不足，動靜觸頭間產生間隙，發生放電燒損。

(2) 刀閘長時間運行未檢修，各傳動部分由于風沙、塵土造成卡滯，使刀閘合不到位。

(3) 隔離刀閘垂直拉桿與機構箱輸出軸有滑動現象(輸出軸抱箍無法抱死垂直拉桿)，造成機構合閘到位而刀閘動觸頭合不到位。

(4) 隔離刀閘夾緊彈簧、復位彈簧、平衡彈簧有銹蝕，造成刀閘活塞和各部件無法正常復位，造成動觸頭無法夾緊。隔離刀閘動觸指分合動作或電弧燒傷，造成動觸指有豁口，使觸頭無法良好的接觸。

以上原因均可造成隔離刀閘合閘不到位，接觸壓力不足，刀閘動靜觸頭接觸不良，存在縫隙，產生放電燒損。

3 處理方法及改進措施

3.1 采用外壓式新觸頭進行更換

通過上述分析可以提出以下改進措施。因風沙雨水進入上導電桿內部導致加緊彈簧銹蝕,影響刀閘合不到位是導致GW22A-126DW型隔離開關發熱缺陷的主因，要想根本解決GW22A-126DW型剪刀式隔離開關的發熱缺陷，必須改造更換內壓式的觸頭結構(見圖2)，將觸指和夾緊彈簧放置在上導電管外側，上導電管兩端采用硅橡膠密封罩和油封與光滑桿軸的直動密封結構，防止雨水、灰塵等進入管內，避免造成零部件的銹蝕(見圖3)；與內壓式的觸頭相比，外壓式的觸頭結構有效解決上導電臂因進沙進水造成加緊彈簧卡澀，從而進一步解決刀閘無法正常分合及分合不到位的情況。

圖2 改進前(彈簧內壓式) 圖3 改進后(彈簧外壓式)

3.2 合閘位置完善化

判斷剪刀式刀閘是否合閘到位，最重要的兩個指標是：上下導電桿是否在一條直線；下導電桿拉桿過死點，為保證這兩個重要指標特提出以下措施。

(1) 在刀閘操作前，刀閘由分為變合位，應保證上導電管下端的滾輪完全進入齒輪箱的凹槽內，保證下導電管下部水平拉桿過死點；上下導電桿是在一條直線，確保隔離開關操作后合到位。因在實際操作過程中，上下導電桿是否在一條直線，沒有明顯標記；建議在上下導電桿粘貼對向箭頭標記(見圖4)，使運維人員能夠直觀看到上下導電桿是否在一條直線。

圖4 上下導電管貼箭頭標記

(2) 隔離刀閘垂直拉桿與機構箱輸出軸有滑動現象(輸出軸抱箍無法抱死垂直拉桿)，應將原U型螺栓抱箍改進為卡齒型螺栓抱箍，有效避免因垂直拉桿力矩過大，造成的抱箍滑移，導致刀閘合不到位。

(3) 頂壓脫扣裝置是來保障隔離開關的可靠合閘，在風力，電動力等外力的作用下，隔離開關將始終保持在良好的工作狀態。應將頂壓脫扣裝置的絕緣滾輪改為不銹鋼滾輪，杜絕絕緣滾輪出現的易老化、碎裂問題。

(4) 水平四連桿過死點。因旋轉絕緣子與基座的旋轉法蘭相連，通過由拐臂、連桿構組成的四連桿系統改變力的方向，帶動下導電管在垂直面內轉動。在合閘終了位置，四連桿應過死點3°～5°，一方面保證合閘到位；一方面起到自鎖功能，即使機構突然抱緊力失去，刀閘也能夠保證在合閘位置和不會自行脫落。

(5) 在刀閘的實際設計當中，分合閘到位后設置了分合閘止釘，并與止釘留有 1～3 mm的間隙，要保證連桿過死點，一方面在停電檢修過程中，檢修人員應注重刀閘的分合閘調試，保證連桿在正常操作過程中過死點，另一方面在日常運維過程中，使用望遠鏡觀察連桿與分合閘止釘的距離符合要求，保證分合閘到位。

4 結 語

通過對剪刀式隔離開關過熱故障的處理分析，得出了檢修時要充分了解隔離開關的結構原理、設備運行狀況和存在的缺陷，提前進行分析和判斷，提出切實可行的檢修方案。在檢修時可通過回路電阻測試來判斷設備的接觸可靠性，通過分合閘測試來判斷設備是否合分閘到位；根據測試結果對設備進行針對性的檢修，只有這樣才能確保設備的檢修質量，保證電網運行的可靠性。