110kV隔離開關(guān)不停電改裝電動操作機構(gòu)的實施

賀 政

（慶陽供電公司，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

高壓隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站輸、變電電氣設(shè)備中重要的接通和隔離設(shè)備。它不僅僅起到接通電氣回路、檢修停電時實現(xiàn)明顯斷開點的作用，同時，還是改變系統(tǒng)運行方式、實現(xiàn)靈活切換時必不可少的一類主要設(shè)備。

對于2010年以前投運的敞開式隔離開關(guān)，普遍設(shè)計為手動操作方式，僅變壓器中性點設(shè)計為電動操作機構(gòu)。但是，隨著綜合自動化變電站的運行及電網(wǎng)自動化監(jiān)控的需求，對變電一次設(shè)備的遙控操作已成為一種必然要求。原有的手動操作機構(gòu)可以滿足遙信的要求，但不能實現(xiàn)遙控操作，對其進行電動化改造已成為當(dāng)前變電檢修、改造的一項重要任務(wù)。

110 kV電壓等級普遍為骨干電網(wǎng)，大多采用單母線分段接線方式，一段母線上聯(lián)接的隔離開關(guān)少則有10余組，多則達到20組左右。對其進行改造時，停電時間往往長達3～6天，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運的可靠性。對于一些單電源的邊遠變電站，對其電源側(cè)變電站進行改造時，甚至?xí)?dǎo)致下級變電站全站失壓。同時，停電改造對供電質(zhì)量、供電安全系數(shù)等均有嚴(yán)重影響。因此，有必要對隔離開關(guān)帶電改裝電動操作機構(gòu)的可行性進行探討，以避免上述各種不良影響。

1 隔離開關(guān)不停電改裝電動操作機構(gòu)的可行性分析

1.1 隔離開關(guān)帶電改造的范圍

目前電網(wǎng)中運行的220 kV及以上電壓等級的隔離開關(guān)均為電動操作機構(gòu)，不需要實施改造，而110 kV及以下電壓等級的隔離開關(guān)，普遍為手動操作機構(gòu)，需要進行改造。但是，當(dāng)電壓等級降至35 kV時，其設(shè)計結(jié)構(gòu)在改造時需作較大改動(主要為主刀閘、接地刀閘的操作機構(gòu)大多為2個或3個集合安裝，對主刀閘改造的同時需對接地刀閘進行改造)，同時安全距離較小，不具備帶電更換的條件。因此，將帶電改造的范圍確定為110 kV電壓等級的敞開式隔離開關(guān)。

1.2 隔離開關(guān)設(shè)計結(jié)構(gòu)分析

110 kV電壓等級的隔離開關(guān)絕大多數(shù)為GW4型絕緣瓷柱垂直布置、水平旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)分合閘的結(jié)構(gòu)形式，隔離開關(guān)安裝于2根水泥桿構(gòu)架上，其接地刀閘、主刀閘的操作機構(gòu)分別布置于構(gòu)架兩側(cè)。在改造中，無需改動接地刀閘操作機構(gòu)，僅需改裝電動機構(gòu)即可，本體不需改動，其結(jié)構(gòu)具備操作實施的可能。

隔離開關(guān)的手動操作機構(gòu)焊接于構(gòu)架水泥桿的鋼圈上，鋼圈離地距離1 m左右，構(gòu)架離地2.8 m。新裝的電動操作機構(gòu)同樣需安裝于鋼圈上，更換中工作人員能夠保證與帶電部分的安全距離(110 kV，1.5 m)。在做好監(jiān)護，保證工器具、材料不向上舉起，工作人員不攀登構(gòu)架時，安全施工能夠得到保障，在安全方面同樣具備操作實施的可能。

綜上所述，對110 kV隔離開關(guān)實施不停電改裝電動操作機構(gòu)是可行的，具備操作條件。

2 不停電改造需解決的幾個問題

2.1 改造過程中隔離開關(guān)誤動

因為是不停電進行改造，改造后仍需使用原有隔離開關(guān)的豎直連桿，所以在電動化改造時，首先需對原有手動操作機構(gòu)進行拆除，保留豎直連桿。當(dāng)手動機構(gòu)拆除后，隔離開關(guān)原有限位、閉鎖均會失去作用?？紤]到部分隔離開關(guān)在上次合閘時有可能存在“別勁”現(xiàn)象，失去閉鎖后，可能自動彈開一定角度，導(dǎo)致合閘不到位；同時，在安裝時，工作人員誤動豎直連桿，也可能導(dǎo)致隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動或分閘，造成帶負荷拉刀閘的惡性事故。

所以，必須采取措施防止隔離開關(guān)自行轉(zhuǎn)動和工作人員誤動，保證在改造過程中隔離開關(guān)位置不變，消除事故隱患。

2.2 控制、操作等二次回路接線造成隔離開關(guān)誤動

本次改造安裝的為CJ6型電動操作機構(gòu)，控制使用直流220 V電源，操作使用交流380 V電源，通過接觸器、行程開關(guān)等二次元件控制機構(gòu)動作。在機構(gòu)改造過程中，要進行二次回路接線，這樣，就存在以下3個危險點：①原有手動操作機構(gòu)的信號電纜帶電，拆除中容易引起直流接地或短路；②在接入控制、操作電源時，誤動接觸器，造成機構(gòu)轉(zhuǎn)動，帶動隔離開關(guān)分閘；③在二次接線完成后還需要檢查接線的正確性，要求進行機構(gòu)的試操作，同樣存在誤動隔離開關(guān)的事故隱患。

2.3 改造后的首次操作及設(shè)備調(diào)試

在電動機構(gòu)安裝、二次接線完成后，隔離開關(guān)處于合閘運行狀態(tài)。但是由于未進行分、合閘操作，隔離開關(guān)的調(diào)試工作未完成，所以不能保障下次操作時隔離開關(guān)分、合閘仍然到位，觸指接觸仍然良好，各個閉鎖、限位仍能起到應(yīng)有作用。尤其是合閘過程中的同期性、合閘終了的接觸情況尤為重要，它們將直接影響隔離開關(guān)的安全運行。所以，必須為改造完成后的首次操作和機械調(diào)試做好應(yīng)有的安全措施。

2.4 改造實施后防誤裝置的改造

目前隔離開關(guān)的防誤閉鎖裝置，普遍采用在操作機構(gòu)把手上掛程序機械鎖的方式，改造后拆除了原手動機構(gòu)，閉鎖即失去效果，改造后需加以確認、完善。

3 采取的具體對策及安全措施

3.1 防止改造過程中隔離開關(guān)誤動的措施

隔離開關(guān)的分、合閘，由操作機構(gòu)通過豎直連桿帶動支持瓷柱轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。當(dāng)操作機構(gòu)被拆除后，只需保證豎直連桿不隨意轉(zhuǎn)動，即可保證隔離開關(guān)不誤動，因此，安全保障措施應(yīng)從此處著手。

經(jīng)現(xiàn)場勘查，隔離開關(guān)構(gòu)架均采用Φ300水泥桿作為支撐，操作機構(gòu)固定于水泥桿上，豎直連桿因設(shè)計不同而距水泥桿外圓350～450 mm不等。經(jīng)論證、設(shè)計后，制作了豎直連桿固定專用工具。專用工具為兩片連接式，一片用Φ300鋼抱箍，在抱箍外圓上垂直焊接長300 mm的60號槽鋼，槽鋼上開18 mm×260 mm長孔；另一片用豎直連桿專用抱夾，抱夾上同樣焊接長300 mm的60號槽鋼，槽鋼上間距80 mm開Φ18孔3個，以便實現(xiàn)兩片工具通過螺栓連接、同時長度可調(diào)的功能，調(diào)節(jié)范圍為320～550 mm。豎直連桿固定專用工具如圖1所示。

圖1 豎直連桿固定專用工具結(jié)構(gòu)及組裝示意

當(dāng)鋼抱箍、豎直連桿抱夾、專用工具連接螺栓全部緊固后，即可實現(xiàn)固定豎直連桿，防止隔離開關(guān)誤動。

3.2 防止二次接線過程中隔離開關(guān)誤動的措施

二次接線過程中的危險點主要有：原機構(gòu)信號電纜帶電接地、短路；接線過程中誤動及接線錯誤。針對這2個危險點，應(yīng)采取以下措施。

（1） 對于原機構(gòu)的信號電纜，拆除前需在主控室、端子箱等電源側(cè)斷開，必須拆下接線端子，將通往操作機構(gòu)側(cè)的電纜用絕緣膠帶包扎，有明顯斷開隔離措施。拆除前再次檢查電纜帶電情況，確認無電后再行拆除，防止直流故障。

(2) 在接入控制、操作電源前，首先應(yīng)將電動機構(gòu)箱內(nèi)的控制、操作電源空氣開關(guān)斷開，切斷電氣回路；同時，利用機構(gòu)自帶的手、電動操作閉鎖功能，打開手動操作孔擋板，使閉鎖啟動，切斷電氣回路。接線完成后，機構(gòu)調(diào)試操作前，在機構(gòu)箱內(nèi)的控制、操作電源空氣開關(guān)把手上粘貼“禁止合閘”標(biāo)志牌，并將機構(gòu)箱門上鎖，防止其他人員誤動。在機構(gòu)二次接線檢查、試動作前，不得將機構(gòu)輸出軸與豎直連桿連接，只有機構(gòu)動作方向、轉(zhuǎn)軸角度全部檢驗無誤后，方可連接固定。以上安全措施，即可確保在二次接線過程中隔離開關(guān)不會誤動。

3.3 改造完成后防誤裝置的完善

由于隔離開關(guān)電動化改造后仍使用原有防誤裝置，為避免防誤裝置失效，改造應(yīng)遵循以下原則：

(1) 不停電改造應(yīng)逐臺進行，不可同時拆除多個手動機構(gòu)，以免機械鎖混亂。

(2) 電動機構(gòu)安裝完成后，應(yīng)立即在機構(gòu)箱門把手上鎖好原機械鎖，確保防誤裝置發(fā)揮作用。

(3) 安裝后對機械鎖鎖碼、編號需在五防機上模擬、現(xiàn)場確認后方可結(jié)束工作。

3.4 改造完成后首次操作及調(diào)試的注意事項

改造后的首次操作，應(yīng)采用手動操作方式，即用搖臂操作拉開隔離開關(guān)。操作至中間位置時，停止手動操作， 改用電動， 首先進行“點動”操作試驗，檢驗轉(zhuǎn)動方向，同時，逐步將隔離開關(guān)操作至分閘。接近分閘終了位置時，檢查機構(gòu)拐臂與行程開關(guān)的接觸、切換狀況及隔離開關(guān)分閘到位情況，確保電動分閘操作成功。

對合閘操作采用同樣辦法依次檢驗。

合閘過程中，待“點動”操作隔離開關(guān)動、靜觸指將要接觸時，改為手動操作。檢查三相觸頭的同期性、觸指接觸的良好程度、合閘間隙等情況，必要時予以調(diào)整。尤其是因為電動操作力較大，必須杜絕觸指卡澀、“別勁”等不良接觸情況，以免損壞設(shè)備。

出現(xiàn)分、合閘不到位等異常情況時，對于線路側(cè)停電的隔離開關(guān)，可登上構(gòu)架調(diào)試；對于母線側(cè)、電壓互感器及聯(lián)絡(luò)線等一側(cè)帶電的隔離開關(guān)，可采用調(diào)整機構(gòu)輸出軸與豎直連桿連接角度、行程開關(guān)切換位置等手段來進行調(diào)整。

4 不停電改造的具體實施步驟

4.1 改造實施步驟

(1) 施工前設(shè)備、工器具配置到位。先用制作的專用工具將隔離開關(guān)豎直連桿與隔離開關(guān)構(gòu)架(水泥桿)固定，要求專用工具連接牢固，保證隔離開關(guān)不能轉(zhuǎn)動。同時拆除原手動機構(gòu)信號電纜。

(2) 用氣割拆除原有手動操作機構(gòu)，同時依據(jù)測量長度截斷豎直連桿。

(3) 安裝電動機構(gòu)，用100號槽鋼將其固定于隔離開關(guān)構(gòu)架上，要求其輸出軸與豎直連桿同心，偏差小于2 mm。

(4) 斷開電動機構(gòu)的控制、操作電源空氣開關(guān)，進行二次接線，嚴(yán)格控制接線過程，杜絕二次帶電。

(5) 二次接線完成后，試操作電動機構(gòu)空轉(zhuǎn)。檢查機構(gòu)動作方向、轉(zhuǎn)軸角度正確，二次元件切換正常。檢驗完畢后，斷開控制、操作電源空氣開關(guān)，打開手動操作孔擋板。

(6) 將電動機構(gòu)與豎直連桿連接，此時主隔離開關(guān)處于合閘位置，要求將電動操作機構(gòu)手搖至合閘位置，完全到位。行程開關(guān)、輔助開關(guān)已切換、限位塊充分頂住后，退回1.5圈。由于電動操作力較大，行程開關(guān)切換后仍會轉(zhuǎn)動一個較小的角度，將機構(gòu)手動退回1.5圈，作為電動機轉(zhuǎn)動剩余行程，以防隔離開關(guān)瓷柱、限位受力。然后，連接輸出軸與豎直連桿。

(7) 鎖好機構(gòu)箱門，改造完成。

4.2 改造后隔離開關(guān)的調(diào)試

對具備短期停電條件的隔離開關(guān)，可按照連接方式安排每段母線停電4～6 h，進行該段母線上所有隔離開關(guān)的調(diào)試。

對短期內(nèi)無法安排停電的隔離開關(guān)，可待有操作機會時按照上述4.3節(jié)所述進行調(diào)整。