GW27A—363隔離開關(guān)母線電流轉(zhuǎn)換試驗(yàn)探討

沈賽麗等

摘 要：文章分析了空氣絕緣的隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流的原理，要求試驗(yàn)時(shí)試品布置形式以及狀態(tài)，給出了隔離開關(guān)輔助觸頭結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)、及操作試驗(yàn)中應(yīng)采取的措施。

關(guān)鍵詞：隔離開關(guān)；母線轉(zhuǎn)換電流；試驗(yàn)；引?。桓倪M(jìn)

中圖分類號(hào)：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）24-0089-02

1 概 述

變電站常用的三類高壓設(shè)備是，組合電器（GIS），斷路器（GCB），隔離開關(guān)（GW）。其中，隔離開關(guān)的主要作用是隔離輸電線路、建立明顯的隔離空氣絕緣斷口。另外還在母線環(huán)路變電站中，隔離開關(guān)還用來轉(zhuǎn)換母線，即開合母線轉(zhuǎn)換電流（又稱切環(huán)流）。根據(jù)電力部標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)252 kV以上的高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品必須具有開斷和關(guān)合母線轉(zhuǎn)換電流的能力。

母線轉(zhuǎn)換電流是負(fù)荷從一個(gè)母線系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)母線系統(tǒng)時(shí)，隔離開關(guān)必須開斷和關(guān)合的電流；母線轉(zhuǎn)換電壓是隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流之后或者關(guān)合母線轉(zhuǎn)換電流之前，出現(xiàn)在隔離開關(guān)端口上的工頻電壓。為了滿足電力部要求，我公司的GW27A-363產(chǎn)品研制時(shí)，就專門設(shè)計(jì)了一套為做母線電流轉(zhuǎn)換試驗(yàn)的裝置，我們叫做輔助引弧裝置。

下面就逐一介紹：輔助裝置的結(jié)構(gòu)；首次試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障分析；通過改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，最后完成試驗(yàn)的過程。

2 實(shí)驗(yàn)經(jīng)過

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

合閘狀態(tài)如圖1所示，分閘狀態(tài)如圖2所示，輔助引弧裝置如圖3所示。

圖3所示的輔助引弧裝置，由裝在導(dǎo)電桿端部的引弧板，裝在主靜觸頭裝配上的消弧圈兩部分組成，他們的作用是：當(dāng)合閘時(shí)，在主觸頭與觸指接觸前，引弧板提前與消弧圈接觸，而當(dāng)分閘瞬間，引弧板與消弧圈又晚些時(shí)候脫開，達(dá)到保護(hù)主觸指不被母線轉(zhuǎn)換電流產(chǎn)生的電弧燒毀的目的。

2.2 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備，試品調(diào)試過程及結(jié)果

GW27A-363產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)的裝配完畢情況分別如圖4和圖5所示。

按照試驗(yàn)要求，產(chǎn)品裝配完成和接大線完畢，要反復(fù)操作了多次，最終達(dá)到：

①合閘后，導(dǎo)電桿兩端的動(dòng)觸頭同時(shí)與兩端靜觸頭分別接觸；并且使主動(dòng)觸頭的軸線與靜觸頭中兩排主觸指平行，達(dá)到上、下靜觸指與主動(dòng)觸頭同時(shí)接觸且具有相同的壓縮量。

②合閘時(shí)，引弧板與消弧圈先接觸，然后才是主觸指和主觸頭接觸；分閘時(shí)，主觸指和主觸頭脫離后，引弧板與消弧圈才脫離。

2.3 試驗(yàn)過程現(xiàn)象描述（必要的分析及故障部位的判定）

第一次試驗(yàn)開始后，先遠(yuǎn)控操作，由分閘狀態(tài)到合閘，合閘完畢立即分閘。在主觸頭將分開的瞬間，觀察到引弧板與消弧圈之間有一團(tuán)火球，直徑大約半米，主導(dǎo)電桿有短暫的停頓后才向前走，速度快，到分閘位置，沒有停止，直到角度分到大約90 °位置撞到墻壁才反彈、停止住。波形圖如圖6所示，通過波形圖，確定燃弧時(shí)間為681.5 ms。

分閘后，從安全距離觀察產(chǎn)品：主觸頭刀板變?yōu)樨Q直狀態(tài)，經(jīng)過與主管試驗(yàn)員溝通，切斷電源，人員上去，將刀板轉(zhuǎn)動(dòng)到正確位置，繼續(xù)電動(dòng)操作，合閘和分閘都正常。隨即繼續(xù)做。第二次也是先合后分：情況跟第一次幾乎一樣，分出來后，刀板已經(jīng)變直。再?gòu)?qiáng)行合閘時(shí)，刀板被導(dǎo)向板擋住，進(jìn)不去。試驗(yàn)只能停止。第二次燃弧時(shí)間為104.5 ms，如圖7所示。

2.4 試驗(yàn)結(jié)束后處理

試驗(yàn)停止后，將最終狀態(tài)拍照，又上去仔細(xì)觀察燃燒情況：上邊引弧板燒損嚴(yán)重（兩端一樣），如圖8和圖9所示。

試驗(yàn)出現(xiàn)故障后，對(duì)試品整體檢查：除了上述零件燒壞外，沒有發(fā)現(xiàn)拉桿、轉(zhuǎn)動(dòng)座、 操動(dòng)機(jī)構(gòu)等有異常情況。

3 故障分析

根據(jù)消弧圈被燒后粘連的痕跡，初步分析：

由隔離開關(guān)本身的操作特性決定，隔離開關(guān)分合閘時(shí)間一般在12 s左右，這樣就說明，隔離開關(guān)的主閘刀運(yùn)動(dòng)速度較慢，在開合母線轉(zhuǎn)換電流時(shí)，產(chǎn)生電弧的燃弧時(shí)間較長(zhǎng)，而電弧中心的溫度可以高達(dá)1 000 °C。因此，我們認(rèn)為造成本次試驗(yàn)失敗的原因：主要是消弧圈的材料問題。試驗(yàn)用材料是4板T2Y，此材料低熔點(diǎn)，氣化點(diǎn)比較低，當(dāng)主觸指與動(dòng)觸頭脫離的瞬間，電流全通過引弧板和消弧圈，引起電弧現(xiàn)象，而電弧產(chǎn)生的超高溫將銅板做成的消弧圈融化。融化后的消弧圈和引弧板發(fā)生粘連，造成阻力，使主刀不能正常從靜觸座中出來，此時(shí)電動(dòng)機(jī)構(gòu)仍在繼續(xù)拉動(dòng)主刀轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣主刀只能在被強(qiáng)行拽開，造成出來后刀板變直，不能正常的再合閘。

綜合以上分析：消弧圈的材料問題，應(yīng)該是試驗(yàn)失敗的主要原因。

4 改進(jìn)方案

找到試驗(yàn)失敗的原因后，我們制定了三套方案：

方案一：原結(jié)構(gòu)不變，僅改零件材料：將消弧圈的材料T2Y改為銅鎢合金CuW，結(jié)構(gòu)不變。

方案二：結(jié)構(gòu)改變，借鑒GW□-515產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：引弧棒（銅鎢合金Cu-70） 、軟連接、扭簧。

方案三：借鑒我公司252 kV產(chǎn)品的引弧結(jié)構(gòu)：引弧棒材料為銅鎢合金CuW-70，引弧板材料為3X30鋼帶65 MnY。

第一套方案需要投制銅鎢合金消弧圈，零件用料多，加工也比較困難，需要找專業(yè)廠家。

第二套方案與GW□-515產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相同，零件投制周期短，改進(jìn)成本低，甚至可以直接借用GW□-515產(chǎn)品的有些零件，并且此產(chǎn)品已經(jīng)順利通過母線轉(zhuǎn)換電流試驗(yàn)。

第三套方案與GW27-252產(chǎn)品原有的引弧結(jié)構(gòu)相同，這樣引弧棒加工技術(shù)比較成熟，零件投制周期也會(huì)很短。所以，采用第三套方案，試驗(yàn)更有把握通過。

上述三套方案都可行，但考慮實(shí)驗(yàn)零部件的組織，以及實(shí)驗(yàn)周期，最后我們優(yōu)選了第一套方案，加工一套銅鎢合金CuW材料的消弧圈。

5 重新試驗(yàn)情況

更換新零件后，在沈陽(yáng)高壓試驗(yàn)站重新做了試驗(yàn)：轉(zhuǎn)換電流1 600 A，恢復(fù)電壓300 V，順利開斷100次的分合閘試驗(yàn)。

6 結(jié) 語(yǔ)

試驗(yàn)后，產(chǎn)品的狀態(tài)完全符合試驗(yàn)要求，隔離開關(guān)的機(jī)械操作和絕緣特性與試驗(yàn)前的狀態(tài)相同，輔助觸頭有燒焦痕跡，但沒有熔化點(diǎn)，消弧圈上有斑點(diǎn)和電弧燒過觸頭材料沉積的滅弧介質(zhì)，而主導(dǎo)電系統(tǒng)，特別市主觸指完好無損。滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定，輔助觸頭的燒損在國(guó)標(biāo)和電力部標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，隔離開關(guān)斷口間以及相對(duì)地水平滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔離開關(guān)的要求。

通過本次技術(shù)探討，希望對(duì)以后其他隔離開關(guān)的此項(xiàng)試驗(yàn)有所借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB2900.20，高壓開關(guān)設(shè)備[S].

[2] GB 1985-2004，高壓交流隔離開關(guān)和接地開關(guān)[S].

[3] GB/T 11022-1999，高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求[S].