GW16型刀閘常見缺陷分析及相應(yīng)運(yùn)維策略

摘要：GW16型刀閘通常作為戶外110千伏及以上電壓等級(jí)的母線刀閘使用，該型刀閘在長(zhǎng)期運(yùn)行后故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。本文通過介紹GW16型刀閘的原理結(jié)構(gòu)，并分析其常見缺陷，得出可行的運(yùn)維策略。

關(guān)鍵詞：GW16型刀閘 缺陷 運(yùn)維策略

中圖分類號(hào)： TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

一、GW16型刀閘的結(jié)構(gòu)原理

GW16型刀閘通常作為戶外110千伏及以上電壓等級(jí)的母線刀閘使用，該型刀閘在長(zhǎng)期運(yùn)行后故障頻發(fā)，檢修時(shí)通常需要母線配合停運(yùn)，一方面影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面也給變電部門設(shè)備運(yùn)維管理造成負(fù)擔(dān)。

GW16型刀閘為單柱垂直伸縮式，配備電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。GW16型刀閘運(yùn)動(dòng)原理由兩個(gè)部分復(fù)合而成：折疊運(yùn)動(dòng)和夾緊運(yùn)動(dòng)。合閘時(shí)折疊運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)操作絕緣子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傘齒輪、齒條等推動(dòng)，使上導(dǎo)電管向合閘方向運(yùn)動(dòng)。在接近合閘位置時(shí)，刀閘即開始夾緊運(yùn)動(dòng)。滾輪開始與齒輪箱上的斜面接觸，并沿斜面繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，于是與滾輪相連的頂桿便克服復(fù)位彈簧的反作用力向上推移，同時(shí)動(dòng)觸頭座內(nèi)的對(duì)稱式滑塊增力機(jī)構(gòu)把頂桿的推移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成動(dòng)觸片的相對(duì)鉗夾運(yùn)動(dòng)。當(dāng)靜觸桿被夾住后，滾輪繼續(xù)沿斜面上移，直至完全合閘。

刀閘分閘過程如下：當(dāng)開始分閘時(shí)，滾輪沿斜面向外運(yùn)動(dòng)，直至脫離斜面，此時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，頂桿帶動(dòng)動(dòng)觸片張開呈“V”形。折疊運(yùn)動(dòng)與合閘過程相反。該型號(hào)刀閘的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

二、GW16型刀閘常見缺陷分析

以某220千伏變電站目前在運(yùn)的28組GW16型刀閘為例進(jìn)行分析。2006年至今，該變電站GW16型刀閘共發(fā)現(xiàn)缺陷41項(xiàng)，處理刀閘發(fā)熱、合不到位、分不開等34項(xiàng)缺陷都需要母線配合停電將刀閘轉(zhuǎn)檢修，占總數(shù)的82.9%。因?yàn)樵撔吞?hào)刀閘故障頻發(fā)，頻繁將母線轉(zhuǎn)檢修給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來了不穩(wěn)定因素，也給檢修單位在處理缺陷時(shí)帶來較大的壓力。

通過對(duì)GW16型刀閘缺陷進(jìn)行逐條梳理和分析，總結(jié)缺陷原因主要有以下幾點(diǎn)：

1. 導(dǎo)電臂上部的橡膠防水蓋密封不良，對(duì)活動(dòng)的觸指不能進(jìn)行有效的密封，同時(shí)由于GW16型刀閘運(yùn)行時(shí)，上導(dǎo)電臂垂直伸直，特別容易導(dǎo)致雨水進(jìn)入上導(dǎo)電臂內(nèi)，造成導(dǎo)電管內(nèi)的復(fù)位彈簧、操作拉桿、銷軸等零件生銹，導(dǎo)電管內(nèi)壁氧化，導(dǎo)致拉桿上、下操作運(yùn)動(dòng)受阻，從而造成合閘不到位。

另外，動(dòng)觸頭座的排水孔設(shè)計(jì)不合理，排水孔太小導(dǎo)致了進(jìn)入到動(dòng)觸頭座的雨水不能及時(shí)完全的排出，導(dǎo)致內(nèi)部零部件銹蝕。

2. 上操作桿末端的滾輪為環(huán)氧樹脂，材質(zhì)較軟，運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)老化變形，會(huì)導(dǎo)致在合閘時(shí)上導(dǎo)電臂的合閘運(yùn)動(dòng)過程中，滾輪的運(yùn)動(dòng)行程不夠，上導(dǎo)電臂的操作桿的彈簧不能完全被壓縮，使得在開關(guān)在完全合閘位置時(shí)，動(dòng)觸片的夾鉗運(yùn)動(dòng)未完成，從而導(dǎo)致刀閘發(fā)熱。

3. 上導(dǎo)電臂內(nèi)的夾緊彈簧、夾緊件等存在老化或疲勞現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致刀閘合閘不到位；另外，復(fù)位彈簧存在老化或疲勞現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致刀閘分不開。

4. 機(jī)構(gòu)內(nèi)程開關(guān)、繼電器等二次元件損壞或受潮，導(dǎo)致刀閘不能操作。

一是部分機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)門上未裝有防雨密封膠或密封膠條老化，在潮濕、鹽霧以及風(fēng)沙等惡劣的外部環(huán)境影響下，機(jī)構(gòu)內(nèi)部的電氣元件會(huì)因此而導(dǎo)致失效。

二是機(jī)構(gòu)內(nèi)的電氣元件在工作了一段時(shí)間后因元件本身的壽命等原因?qū)е率?。如行程開關(guān)上彈簧的疲勞老化等導(dǎo)致行程開關(guān)不能正常地止動(dòng)限位或復(fù)原；又如繼電器內(nèi)部由于線圈短路或者觸點(diǎn)失效導(dǎo)致了繼電器不能正常工作等。

5. 連桿、轉(zhuǎn)軸、拐臂等傳動(dòng)部位各關(guān)節(jié)卡澀、變形造成合不到位。

在開關(guān)運(yùn)行一段時(shí)間后由于外部潮濕、鹽霧、等外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致了各個(gè)傳動(dòng)部分，如主刀地刀傳動(dòng)拉桿、水平連桿、垂直連桿等各個(gè)連接部分發(fā)生銹蝕，使得在開關(guān)分合閘時(shí)各個(gè)傳動(dòng)部件不能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。在經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后各個(gè)部分的潤(rùn)滑脂會(huì)風(fēng)化結(jié)塊，使得傳動(dòng)部分卡滯。

6. 刀閘動(dòng)觸頭材質(zhì)為紫銅，外層石墨鍍銀。由于部分產(chǎn)品觸頭的材質(zhì)不純、鍍銀層未達(dá)20?m等原因造成觸頭承受電弧能力未達(dá)標(biāo)，在多次倒閘操作承受拉弧電流產(chǎn)生的高溫后，出現(xiàn)觸頭夾點(diǎn)接觸面燒損現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致觸頭夾緊力下降，循環(huán)往復(fù)，設(shè)備發(fā)熱問題加劇。

三、GW16型刀閘運(yùn)維策略

通過上述分析可知， GW16型刀閘的缺陷部位主要集中在上導(dǎo)電臂，可見刀閘經(jīng)過多年運(yùn)行后，上導(dǎo)電臂的密封性能以及各元件的可靠性均有不同程度的下降。

針對(duì)該型刀閘家族性缺陷集中在上導(dǎo)電臂的特點(diǎn)，建議對(duì)GW16型刀閘進(jìn)行輪換大修。即事先在庫房拆卸和修復(fù)舊刀閘上導(dǎo)電臂，提前將易損零部件更換裝配好，待停電后直接更換，并將換下的舊導(dǎo)電臂返回庫房修復(fù)待下個(gè)間隔停電時(shí)使用。主要檢修內(nèi)容如下：

1.對(duì)上導(dǎo)電臂進(jìn)行解體檢修，檢查上操作桿的運(yùn)動(dòng)是否卡塞，夾緊彈簧、復(fù)位彈簧是否老化，觸指導(dǎo)電部位是否燒蝕嚴(yán)重，上導(dǎo)電臂是否存在銹蝕現(xiàn)象，密封膠套是否有裂痕，觸頭排水孔是否不通暢。若存在上述異?，F(xiàn)象，進(jìn)行檢修或更換部件。更換的彈簧表面采用噴塑處理，彈簧的耐銹蝕能力增強(qiáng)，另外上導(dǎo)電管上開有出水孔，保證進(jìn)入管內(nèi)的雨水能及時(shí)從管內(nèi)流出。更換的拉桿采用熱鍍鋅處理，銷軸采用不銹鋼材質(zhì)，大大增加導(dǎo)電管內(nèi)零件的防腐性能，保證其操作的靈活性和可靠度。

2.更換滾輪及上操作桿，將環(huán)氧樹脂的滾輪更換為不銹鋼滾輪，并在上操作桿處增加一層環(huán)氧樹脂絕緣。

3.對(duì)刀閘機(jī)械傳動(dòng)部分進(jìn)行檢查、維護(hù)，包括連桿、軸銷、拐臂、螺絲等。必要時(shí)進(jìn)行更換，更換的主刀拐臂為鑄鋼件表面熱鍍鋅處理，拉桿材料加粗且表面熱鋅處理，拉桿兩端接頭采用防塵的不銹鋼關(guān)節(jié)軸承，以上零件強(qiáng)度高，抗腐蝕性能強(qiáng)。

4.檢查動(dòng)觸頭刀片的燒蝕情況，打磨、清潔導(dǎo)電部位；若燒蝕嚴(yán)重或材質(zhì)、鍍銀層等不達(dá)標(biāo)，應(yīng)將其更換為全新的動(dòng)觸頭片。

5.檢查機(jī)構(gòu)箱體內(nèi)部的全部二次控制元件，并更換失靈或受潮的元件，如：輔助開關(guān)、中間繼電器、熱繼電器、行程開關(guān)等按技術(shù)要求進(jìn)行維護(hù)。對(duì)機(jī)構(gòu)箱體密封情況進(jìn)行檢查，并在密封不良處打玻璃膠，檢查機(jī)構(gòu)箱體的自動(dòng)加熱驅(qū)潮回路和加熱元件的工作狀態(tài)，確保箱體內(nèi)部始終處于干燥狀態(tài)。

上述主要檢修內(nèi)容的3、5項(xiàng)需在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合停電處理，1、2、4項(xiàng)均可以在檢修庫房進(jìn)行組裝、修理，所以可以通過“輪換返倉庫修復(fù)安裝”的方式進(jìn)行檢修，節(jié)約人力及時(shí)間成本。

四、結(jié)論

刀閘在電力系統(tǒng)中起到隔離和保護(hù)的作用，是電網(wǎng)的重要組成部分。GW16型刀閘由于其設(shè)計(jì)及材質(zhì)原因，存在著家族性缺陷；同時(shí)，它常常用作母線刀閘，故障影響的范圍很大。因此，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)改造很有必要。

如上文所述，對(duì)GW16型刀閘進(jìn)行“輪換返倉庫修復(fù)安裝上導(dǎo)電臂，并針對(duì)性地對(duì)其他部件進(jìn)行檢修”的方案，不僅能有效消除該型號(hào)刀閘的家族性缺陷，還能降低因母線停電時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省運(yùn)維成本，是應(yīng)對(duì)GW16型刀閘缺陷的一個(gè)可行方法。

作者簡(jiǎn)介：陳鴻光 大學(xué)本科 助理工程師 變電檢修