GIS刀閘分合閘位置判斷工具的研究

楊波++祝嘉明++吳明武++覃錦秋++王鑫富

摘 要：介紹了GIS工作原理及特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了GIS刀閘分合閘位置判斷工具，從根本上能判斷GIS刀閘分合到位的問(wèn)題；減少了值班員對(duì)操作GIS刀閘合閘不到位的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)該工具判斷準(zhǔn)確，保障了設(shè)備的正常供電。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備；組合開(kāi)關(guān)；刀閘位置；位置指示裝置

1.GIS工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 GIS工作原理

GIS刀閘式斷路器主要是把所有帶點(diǎn)部分封裝在SF6氣體內(nèi)部，很好的與外部灰塵、氣體進(jìn)行有效絕緣，從而實(shí)現(xiàn)高壓停、送電或者倒閘等控制。GIS英文全稱(chēng)為Gas Insulator Switch中文翻譯成“氣體絕緣開(kāi)關(guān)”，氣體一般采用六氟化硫，適用于各種變電站。

GIS斷路器主要包括隔離開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置、斷路器動(dòng)觸頭、斷路器靜觸頭中間出頭、絕緣子、絕緣拉桿、筒體、合分閘指示裝置、電動(dòng)機(jī)等部件組成。

GIS開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得操作命令后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)主軸及套在主軸上的拐臂板旋轉(zhuǎn)特定角度，拐臂板推動(dòng)導(dǎo)向套、絕緣拉桿及動(dòng)觸頭沿隔離開(kāi)關(guān)的中心線(xiàn)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分、合閘操作。同時(shí)操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)分合閘指示牌轉(zhuǎn)動(dòng)，指示與刀閘位置相對(duì)應(yīng)的分合閘位置，有傳動(dòng)連桿時(shí)，其一端會(huì)變位靠近規(guī)定的代表刀閘分、合閘到位的點(diǎn)，而判斷其內(nèi)部的刀閘是否分、合閘到位需通過(guò)操動(dòng)機(jī)構(gòu)上的指示牌指示。GIS設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)（地刀）分、合閘指示方式主要為：第一種是安裝在刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的分合閘指示牌的分、合閘指示。第二種是刀閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連桿的變位指示[1]。

1.2 GIS刀閘技術(shù)特點(diǎn)

GIS應(yīng)用廣泛，技術(shù)比較簡(jiǎn)單，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）安全性能高，GIS組合開(kāi)關(guān)全部帶點(diǎn)設(shè)備均封裝在惰性氣體內(nèi)并具有良好的接地的金屬外殼內(nèi)，消除了操作觸電的危險(xiǎn)，保證人身安全及操作安全，充填氣體為不燃性氣體，消除了火災(zāi)因素。

（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊化、小型化。組合開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)緊湊，結(jié)構(gòu)優(yōu)良，采用絕緣性能較好的氣體絕緣，實(shí)現(xiàn)小型化生產(chǎn)，有利于節(jié)約占地面積，節(jié)約資源。

（3）良好的可靠性。GIS開(kāi)關(guān)全部帶電部分全部密封于SF6中，隔絕了外部雨雪、灰塵等環(huán)境影響，減少了故障率，確保運(yùn)行可靠性。

（4）電磁干擾小。GIS開(kāi)關(guān)采用金屬外殼封閉，很好的屏蔽了電磁波、靜電、噪音等干擾，減少了環(huán)境污染問(wèn)題。

（5）設(shè)備安裝便捷。GIS開(kāi)關(guān)全部實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)封裝，，設(shè)備運(yùn)輸、安裝、實(shí)驗(yàn)便捷，安裝調(diào)試周期短。

（7）設(shè)備維護(hù)方便，，降低生產(chǎn)成本。檢修周期時(shí)間跨度較長(zhǎng)，減少了工人維護(hù)工作量，降低了維護(hù)成本。

（8）設(shè)備采用全鋁合金外殼，具有質(zhì)量輕、耐腐蝕等特點(diǎn)；

（8）滅弧性能好，具有較強(qiáng)開(kāi)斷性，設(shè)備配有電動(dòng)分合閘機(jī)構(gòu)配彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

（9）設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。

2.GIS刀閘和分閘存在的問(wèn)題

GIS刀閘現(xiàn)有指示裝置雖然可以充分利用機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空間和分合閘時(shí)連桿位置的變化，但是其指示牌裝設(shè)在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部，假設(shè)指示牌安裝位置不對(duì)或運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)存在松動(dòng)，觀(guān)察時(shí)很難觀(guān)察到位，且指示牌無(wú)刻度存在指示不精確的問(wèn)題。

部分GIS刀閘可能持續(xù)運(yùn)行多年，GIS設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)（地刀）操動(dòng)機(jī)構(gòu)由于老化、銹蝕等會(huì)存在機(jī)構(gòu)卡滯、連桿變位等情況，這時(shí)現(xiàn)有指示裝置的缺點(diǎn)會(huì)很明顯，若合閘指示牌有傾斜，刀閘的合閘超行程是否符合規(guī)定，超行程過(guò)小，接觸電阻必然增大，運(yùn)行過(guò)程中可能因?yàn)榘l(fā)熱嚴(yán)重而發(fā)生安全事故。

若分閘指示牌有傾斜，刀閘分閘時(shí)行程無(wú)法準(zhǔn)確判斷，若刀閘分閘時(shí)行程不到位或刀閘分閘沒(méi)分來(lái)，拉開(kāi)斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，如果刀閘的分閘不到位，可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭無(wú)法完全分離，若此時(shí)合上相應(yīng)地刀將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故；另外刀閘分合閘到位但是指示牌指示偏差很大或者刀閘合閘不到位，這種情況在實(shí)際使用中比較常見(jiàn)，如果刀閘合閘不到位，會(huì)造成線(xiàn)路中無(wú)電流運(yùn)行或是缺相運(yùn)行，若是刀閘的動(dòng)靜觸頭沒(méi)有完全借助，極可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象，由此會(huì)造成設(shè)備溫度急劇升高，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致弧光接地短路。需要檢查刀閘分、合閘到位的前提下調(diào)整指示牌[2]。

3.GIS刀閘分合閘位置檢測(cè)工具設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)依據(jù)及主要內(nèi)容

通過(guò)對(duì)GIS刀閘分合閘位置判斷工具的研究，從根本上能判斷GIS刀閘分合到位的問(wèn)題，這樣減少了值班員對(duì)操作GIS刀閘合閘不到位的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)保障了設(shè)備的正常供電，能更直觀(guān)的判斷GIS刀閘分合閘是否到位的問(wèn)題。

針對(duì)GIS設(shè)備無(wú)法直接觀(guān)察刀閘位置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)使用GIS刀閘分合閘位置判斷工具可以分析出GIS刀閘是否分合閘到位。GIS刀閘分合閘位置判斷工具是利用刀閘連桿拐臂行程的測(cè)量來(lái)判斷刀閘觸頭的插入深度，從而判斷刀閘是否分合閘到位。該工具主要是通過(guò)一個(gè)主表盤(pán)，在表盤(pán)里面裝有3個(gè)回路的行程燈及刀閘總行程刻度，通過(guò)對(duì)刀閘的拐臂動(dòng)作情況來(lái)判斷刀閘插入深度，從而判斷其分閘到位情況。

3.2 主要技術(shù)方案

收集廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司賀州供電局220kV江口變電站西開(kāi)GIS刀閘型號(hào)的準(zhǔn)確分合閘位置、插入深度以及刀閘拐臂的角度。在GIS刀閘的傳動(dòng)軸裝上一個(gè)角度尺，隨著刀閘分合閘拐臂方向同步運(yùn)動(dòng)。 在儀表盤(pán)上裝上紅、綠指示燈，當(dāng)?shù)堕l合到位后紅燈亮、刀閘分到位后綠燈亮。

3.3設(shè)計(jì)判斷工具工作原理及操作方法

設(shè)計(jì)的GIS刀閘工具在檢修時(shí)正確判斷刀閘的分合閘位置，對(duì)刀閘觸頭進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整及正確調(diào)整指示器位置。 作用：將GIS刀閘兩側(cè)地刀合上，拆除地刀的外部接地扁鐵，將指示器分別接至兩地刀引出扁鐵出，刀閘在合閘位置時(shí)指示器燈亮，分閘位置時(shí)，指示燈滅，通過(guò)手動(dòng)分合刀閘，判斷刀閘剛分、剛合位置；角尺作用：計(jì)算出刀閘指示器轉(zhuǎn)動(dòng)的圓弧角度[3]。

將磁力固定器安裝固定在刀閘扁鐵上，利用可調(diào)固定桿調(diào)節(jié)好位置，用標(biāo)尺與可調(diào)固定桿相連接，標(biāo)尺上端與量角器用活動(dòng)螺絲固定在磁鐵上 ，隨著刀閘分合閘拐臂方向同步運(yùn)動(dòng)，用磁鐵牢牢固定在刀閘傳動(dòng)軸上， 最后連上接觸顯示器，當(dāng)?shù)堕l在合閘位置時(shí)指示器燈亮，分閘位置時(shí)，指示燈滅，通過(guò)手動(dòng)分合刀閘，判斷刀閘剛分、剛合位置。

其工作原理為：刀閘的開(kāi)距、超程和指示轉(zhuǎn)動(dòng)圓弧角度均為定量（可向要求廠(chǎng)家提供相關(guān)參數(shù)），即可算出指示器單位角度Ф與對(duì)應(yīng)刀閘觸頭運(yùn)行的距離L，刀閘開(kāi)距與超程的比例S。手動(dòng)合閘：在刀閘剛合時(shí)，記錄刀閘的剛合角度Ф11，剛合至合閘到位時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角度Ф12，總運(yùn)轉(zhuǎn)角度Ф13；手動(dòng)分閘：在刀閘剛分時(shí)，記錄刀閘的剛分角度Ф21，剛分至分閘到位時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角度Ф22，總運(yùn)轉(zhuǎn)角度Ф23。

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行效果分析，該裝置具有特點(diǎn)是可以觀(guān)察到刀閘在分/合閘過(guò)程中的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程。能有效防止由于傳動(dòng)桿等中間傳動(dòng)器件的影響，造成位置指示的不不準(zhǔn)確。能夠直觀(guān)顯示刀閘位置，有助于操作人員判斷設(shè)備狀態(tài)，防止誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。

4.結(jié)論

GIS刀閘分合閘位置判斷工具能通過(guò)GIS刀閘分合閘位置判斷工具有效地觀(guān)察刀閘位置，對(duì)值班員操作后更直觀(guān)的判斷GIS刀閘是否分合到位，防止刀閘分合不到位引起的電網(wǎng)安全事故；該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，判斷精確，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

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[3]姜俊和，楊冠華，吳建文，等.GIS設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)（地刀）分、合閘位置精確指示裝置的研究與應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2016（2）：100-101.