一起典型的GIS刀閘機(jī)構(gòu)分閘位固死的故障處理及二次原理解析

徐文

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起典型的GIS刀閘機(jī)構(gòu)分閘位固死的故障處理及二次原理解析

徐文

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

刀閘機(jī)構(gòu)是GIS操作的重要部件，不能電動(dòng)分合的故障時(shí)有發(fā)生，而產(chǎn)生故障的原因也有很多方面，此次缺陷原因非機(jī)械故障、非電機(jī)控制回路和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)回路的故障，是由電制動(dòng)回路故障引起。下文將結(jié)合我局某變電站一起GIS刀閘機(jī)構(gòu)分閘位固死故障為例，從多個(gè)角度尋找原因，最后再采取有效措施從根本上解決了問題，并提出了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

GIS;刀閘機(jī)構(gòu);電制動(dòng)

1 引言

22024刀閘分閘后不能合閘的故障，經(jīng)現(xiàn)場檢查處理，缺陷原因非分閘緩沖器損壞導(dǎo)致，直接原因是由于機(jī)構(gòu)分閘繼電器常閉接點(diǎn)(71-72)損壞導(dǎo)致，此常閉接點(diǎn)是電機(jī)電剎車回路中的常閉接點(diǎn)，若此接點(diǎn)斷開，電機(jī)分合閘會(huì)過位，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)在分閘后與機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)輪摩擦固死，再次合閘后電機(jī)功率不足以使機(jī)構(gòu)合閘。經(jīng)確認(rèn)故障原因后，已將繼電器內(nèi)部打開，發(fā)現(xiàn)此常閉接點(diǎn)彈簧片變形，確認(rèn)此故障是由繼電器內(nèi)部彈簧片變形導(dǎo)致。經(jīng)處理后，機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常。這是一起二次回路缺陷導(dǎo)致一次機(jī)械故障表象的典型缺陷，在以后刀閘機(jī)構(gòu)故障的處理中能起到很好借鑒作用。

2 缺陷報(bào)告

型號(hào)SDA 542的電容式電壓互感器是由山東魯能恩翼帕瓦電機(jī)有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。我局某220kV變電站220kV GIS使用該型號(hào)產(chǎn)品，出廠日期為2006年12月，投產(chǎn)日期為2007年08月。運(yùn)行進(jìn)行22024刀閘操作時(shí)，刀閘在分位不能合閘(合閘繼電器吸合),合位可以分閘。此刀閘缺陷存在了多年，每次操作時(shí)都需要班組人員到現(xiàn)場以手動(dòng)方式向合閘方向搖出一點(diǎn)，電動(dòng)即可合閘。

3 缺陷初步分析

根據(jù)現(xiàn)場缺陷報(bào)告的描述可以進(jìn)行初步分析：

(1)刀閘在分位轉(zhuǎn)動(dòng)合閘旋鈕時(shí)，合閘繼電器吸合，說明刀閘控制回路正常；

(2)22024刀閘分位不能合閘，搖出一點(diǎn)后電動(dòng)即可合閘。搖出一點(diǎn)的過程中改變了兩個(gè)方面：機(jī)械—機(jī)構(gòu)擺脫分閘死位、電氣—分閘限位行程開關(guān)由分轉(zhuǎn)為常閉。電氣方面分閘限位行程開關(guān)的動(dòng)作對合閘無影響，所以是機(jī)構(gòu)分閘終點(diǎn)位卡滯導(dǎo)致機(jī)構(gòu)固死。

電機(jī)的功率是有限的，阻力過大電機(jī)將無法帶動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分閘終點(diǎn)位卡滯的可能原因有兩方面：

圖1

(1)機(jī)械原因

①機(jī)構(gòu)分閘終點(diǎn)位摩擦較大，常見在機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)位置有明顯雜質(zhì)，經(jīng)過潤滑劑處理后可得到解決；(22024刀閘非此原因)

②機(jī)構(gòu)油緩沖器的緩沖力不夠，在分閘到達(dá)極限位后，滑塊停止距離過長導(dǎo)致過沖。觀察其它刀閘分閘時(shí)緩沖器的位置并未與機(jī)構(gòu)滑塊接觸，說明此廠家的油緩沖器為機(jī)械限位作用，不作為電機(jī)停止慣性消耗用。(22024刀閘非此原因)

同時(shí)根據(jù)與相鄰機(jī)構(gòu)對比，機(jī)構(gòu)分閘時(shí)過位，使滑塊與齒輪摩擦固死。

(2)電氣原因

①限位行程開關(guān)問題

限位行程開關(guān)的位置出現(xiàn)偏移，在分閘到達(dá)極限位后，使電機(jī)控制回路斷開較推遲，導(dǎo)致滑塊停止距離過長而使機(jī)構(gòu)分閘位固死；現(xiàn)場觀察22024刀閘限位行程開關(guān)的位置為定死狀態(tài)，所以也不存在偏移。(22024刀閘非此原因)

②電機(jī)制動(dòng)(剎車)回路的問題

電動(dòng)機(jī)在停止后，仍存在較大動(dòng)能，為使此動(dòng)能及時(shí)消除，直流電動(dòng)機(jī)一般采用電制動(dòng)的方式。直流電動(dòng)機(jī)的電制動(dòng)有三種方式：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)。此刀閘電制動(dòng)為能耗制動(dòng)方式，電機(jī)在控制電源斷路后，為了使機(jī)構(gòu)快速停止，增加了泄放能量的通路，串接制動(dòng)電阻R，并在此通路中電機(jī)產(chǎn)生反向感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生的反向轉(zhuǎn)動(dòng)力加速電機(jī)的停止，同時(shí)也加速了機(jī)械滑塊的停止。(可能原因)

經(jīng)分析后，初步判斷為電機(jī)制動(dòng)回路故障導(dǎo)致機(jī)構(gòu)分閘過位。

4 刀閘及二次元件標(biāo)識(shí)和二次圖分析

此項(xiàng)流程節(jié)點(diǎn)的重點(diǎn)在于根據(jù)圖紙確認(rèn)各個(gè)二次元件的名稱、位置和作用，再分析各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，最后分析可能導(dǎo)致缺陷的情況。

合閘二次圖如圖2所示。

圖2

二次元件匯總： 43R2：斷路器選擇用開關(guān)(遠(yuǎn)方/就地)8D5：控制電源

3-ES1/ES2：刀閘就地分合開關(guān) 89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器

33C1/33T1：電機(jī)控制用合/分閘限位開關(guān)(行程開關(guān))

331L：手柄插入防止用聯(lián)鎖限位開關(guān)(行程開關(guān))

1LM：電磁鐵 33L：手動(dòng)操作聯(lián)鎖用限位開關(guān)接點(diǎn)(行程開關(guān))

M：電機(jī) R5：串聯(lián)電阻 聯(lián)鎖回路：五防閉鎖回路

二次原理：

①手動(dòng)操作閉鎖電氣回路

若手柄插入手孔中，打開手孔板后，行程開關(guān)331L閉合并與電磁鐵1LM形成閉鎖回路，使在電機(jī)控制回路中的33L手動(dòng)操作閉鎖接點(diǎn)由常閉狀態(tài)打開，斷開電機(jī)控制回路。防止在手動(dòng)操作時(shí)電動(dòng)分合，造成設(shè)備及人員傷害。

②聯(lián)鎖回路

該把刀閘可以進(jìn)行電動(dòng)分合的五防邏輯必須滿足，總聯(lián)鎖回路才通路，由若干個(gè)條件“邏輯與”。

圖3

DS3(22024)刀閘的聯(lián)鎖由ES3、ES1/ES2、CB1-9(A/B/C)、110kV側(cè)無電壓，只有滿足以上條件，控制回路的負(fù)端才有負(fù)電壓。

③電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)回路

電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)靠89C5/89T5合/分閘輔助繼電器的吸合，控制回路中89C5/89T5合/分閘輔助繼電器動(dòng)作后，繼電器常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開。合/分閘電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)回路路徑：

合閘：PD5(電源)—89C5(74、73)常開接點(diǎn)閉合—89C5(53、54)常開接點(diǎn)閉合—R5—B5接點(diǎn)—M—A5接點(diǎn)—89C5(43、44)常開接點(diǎn)閉合—89T5(61、62)常閉接點(diǎn)繼續(xù)閉合—ND5

分閘：PD5(電源)—89T5(74、73)常開接點(diǎn)閉合—89T5(53、54)常開接點(diǎn)閉合—A5接點(diǎn)—M —B5接點(diǎn)—R5—89C5(61、62)常閉接點(diǎn)繼續(xù)閉合—89T5(43、44)常開接點(diǎn)閉合—ND5

④電動(dòng)就地合/分控制回路的開始、保持與停止

開始：PS0(電源)—ES回路電編碼鎖—8D5(就地控制電源)—3-ES3(1、2)/(3、4)(就地合/分按鈕)—89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器—33C1/33T1(合/分極限位行程開關(guān))—33L(手動(dòng)操作閉鎖接點(diǎn)常閉狀態(tài))—聯(lián)鎖回路—N滿足五防邏輯、電源投上、在分/合閘位置時(shí)進(jìn)行接地刀閘合/分操作，按下合/分按鈕，回路接通，89C5/89T5合/分閘輔助繼電器吸合。

保持：89C5/89T5的(13、14)接點(diǎn)接通，PS1(電源)—89C5/89T5(13、14)—89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器—33C1/33T1(合/分極限位行程開關(guān))—33L(手動(dòng)操作閉鎖接點(diǎn)常閉狀態(tài))—聯(lián)鎖回路—N，形成自保持回路，使合閘/分閘繼續(xù)進(jìn)行。

停止：當(dāng)合閘/分閘一直持續(xù)到極限位時(shí)，在機(jī)械壓塊的移動(dòng)下，行程開關(guān)33C1/33T1接點(diǎn)動(dòng)作，將由常閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_，斷開控制回路，使89C5/89T5合/分閘輔助繼電器失電，從而斷開電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)回路。

⑤電機(jī)的制動(dòng)

回路斷開后，由于電機(jī)是線圈結(jié)構(gòu)，線圈將保持電流不突變的特性，將在其內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的反向感應(yīng)電動(dòng)勢，反向電動(dòng)勢在泄放能量的通路形成回路：M—B5接點(diǎn)—R5—A5接點(diǎn)—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，電機(jī)在驅(qū)動(dòng)回路停止后在泄放能量的通路中立即產(chǎn)生反向的力加速電機(jī)的停止。另外一方面合/分閘緩沖器也充當(dāng)了另一個(gè)加速電機(jī)停止的力。從而電機(jī)的停止也驅(qū)動(dòng)了機(jī)械滑塊的停止。

5 22024分閘位制動(dòng)回路現(xiàn)場故障分析

由二次分析可知制動(dòng)回路的原件較少，回路M—B5接點(diǎn)—R5—A5接點(diǎn)—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，搖出一點(diǎn)后電動(dòng)正?？呻姍C(jī)故障，制動(dòng)回路故障原因：①制動(dòng)電阻燒損或短路；②回路端子松動(dòng)刀閘回路不通；③分合繼電器(31、32)常閉接點(diǎn)不通或由合位到分位使復(fù)位卡阻。

經(jīng)現(xiàn)場量取電阻為3.6Ω(7.2Ω兩電阻并聯(lián))，回路各端子無松脫，分閘繼電器89T5(31、32)常閉接點(diǎn)不通。(注意制動(dòng)回路為環(huán)路，需斷開一處后量通斷)

拆下繼電器后發(fā)現(xiàn)此常閉接點(diǎn)的彈簧片存在變形，這是故障的根本原因。

圖4

繼電器修復(fù)后，將機(jī)構(gòu)再次試分合閘，機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常。

圖5

制動(dòng)回路故障修復(fù)后機(jī)構(gòu)對比圖—正常狀態(tài)(左)、機(jī)構(gòu)分閘過位狀態(tài)(右)從圖中可以看到機(jī)構(gòu)分閘過位后與齒輪摩擦固死，電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，分閘緩沖器完全壓死，說明電機(jī)斷路后慣性力還是很大的，電制動(dòng)的作用非常重要?；謴?fù)后可見緩沖器與機(jī)構(gòu)滑塊尚有距離，緩沖器作為機(jī)械限位用。

6 小結(jié)

電動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生故障的原因也有很多方面，預(yù)分析不同缺陷故障的根本原因還是要把動(dòng)作原理全部掌握，有了理論依據(jù)才能更正確、快速的找到問題的癥結(jié)所在。

[1] 孫旭東,王善銘.電機(jī)學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[2] 許艷陽.變電設(shè)備現(xiàn)場故障與處理[M].北京：中國電力出版社,2008.

Breaker Typical GIS with the Agency Break-brake Principle of Fault Handling and Secondary of the Fixed Die Parsing

XUWen

(Zhuhai Power Supply Bureau,Zhuhai 519000,China)

Isolating switch is an important part of a GIS operations,and cannot be electric points of failure occurs frequently,and the causes of failure also have a lot of ways,the defect reason not mechanical failure,motor control circuit and turn the circuit fault,is caused by electric braking circuit fault.Below will inform a substation combine with GIS isolating switch break-brake solid die failure as an example,from various angles to find the reason,and then take effective measures to fundamentally solve the problem,and puts forward the relevant experience.

GIS;disconnecting switch;the electric brake

1004-289X(2016)03-0093-04

TM63

B

2015-08-14

徐文，男，電氣工程師，工學(xué)學(xué)士，變電檢修技師，主要從事變電一次設(shè)備檢修及二次繼電保護(hù)維護(hù)專業(yè)工作。