GW16型刀閘常見缺陷分析及相應運維策略

摘要：GW16型刀閘通常作為戶外110千伏及以上電壓等級的母線刀閘使用，該型刀閘在長期運行后故障頻發(fā)，嚴重影響電網穩(wěn)定運行。本文通過介紹GW16型刀閘的原理結構，并分析其常見缺陷，得出可行的運維策略。

關鍵詞：GW16型刀閘 缺陷 運維策略

中圖分類號： TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

一、GW16型刀閘的結構原理

GW16型刀閘通常作為戶外110千伏及以上電壓等級的母線刀閘使用，該型刀閘在長期運行后故障頻發(fā)，檢修時通常需要母線配合停運，一方面影響電網安全穩(wěn)定運行，另一方面也給變電部門設備運維管理造成負擔。

GW16型刀閘為單柱垂直伸縮式，配備電動操作機構。GW16型刀閘運動原理由兩個部分復合而成：折疊運動和夾緊運動。合閘時折疊運動由電動機構驅動操作絕緣子轉動，通過傘齒輪、齒條等推動，使上導電管向合閘方向運動。在接近合閘位置時，刀閘即開始夾緊運動。滾輪開始與齒輪箱上的斜面接觸，并沿斜面繼續(xù)運動，于是與滾輪相連的頂桿便克服復位彈簧的反作用力向上推移，同時動觸頭座內的對稱式滑塊增力機構把頂桿的推移運動轉換成動觸片的相對鉗夾運動。當靜觸桿被夾住后，滾輪繼續(xù)沿斜面上移，直至完全合閘。

刀閘分閘過程如下：當開始分閘時，滾輪沿斜面向外運動，直至脫離斜面，此時，在復位彈簧的作用下，頂桿帶動動觸片張開呈“V”形。折疊運動與合閘過程相反。該型號刀閘的結構原理如圖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的28組GW16型刀閘為例進行分析。2006年至今，該變電站GW16型刀閘共發(fā)現(xiàn)缺陷41項，處理刀閘發(fā)熱、合不到位、分不開等34項缺陷都需要母線配合停電將刀閘轉檢修，占總數(shù)的82.9%。因為該型號刀閘故障頻發(fā)，頻繁將母線轉檢修給電網的安全運行帶來了不穩(wěn)定因素，也給檢修單位在處理缺陷時帶來較大的壓力。

通過對GW16型刀閘缺陷進行逐條梳理和分析，總結缺陷原因主要有以下幾點：

1. 導電臂上部的橡膠防水蓋密封不良，對活動的觸指不能進行有效的密封，同時由于GW16型刀閘運行時，上導電臂垂直伸直，特別容易導致雨水進入上導電臂內，造成導電管內的復位彈簧、操作拉桿、銷軸等零件生銹，導電管內壁氧化，導致拉桿上、下操作運動受阻，從而造成合閘不到位。

另外，動觸頭座的排水孔設計不合理，排水孔太小導致了進入到動觸頭座的雨水不能及時完全的排出，導致內部零部件銹蝕。

2. 上操作桿末端的滾輪為環(huán)氧樹脂，材質較軟，運行一段時間后會老化變形，會導致在合閘時上導電臂的合閘運動過程中，滾輪的運動行程不夠，上導電臂的操作桿的彈簧不能完全被壓縮，使得在開關在完全合閘位置時，動觸片的夾鉗運動未完成，從而導致刀閘發(fā)熱。

3. 上導電臂內的夾緊彈簧、夾緊件等存在老化或疲勞現(xiàn)象，會導致刀閘合閘不到位；另外，復位彈簧存在老化或疲勞現(xiàn)象，會導致刀閘分不開。

4. 機構內程開關、繼電器等二次元件損壞或受潮，導致刀閘不能操作。

一是部分機構的機構門上未裝有防雨密封膠或密封膠條老化，在潮濕、鹽霧以及風沙等惡劣的外部環(huán)境影響下，機構內部的電氣元件會因此而導致失效。

二是機構內的電氣元件在工作了一段時間后因元件本身的壽命等原因導致失效。如行程開關上彈簧的疲勞老化等導致行程開關不能正常地止動限位或復原；又如繼電器內部由于線圈短路或者觸點失效導致了繼電器不能正常工作等。

5. 連桿、轉軸、拐臂等傳動部位各關節(jié)卡澀、變形造成合不到位。

在開關運行一段時間后由于外部潮濕、鹽霧、等外部環(huán)境的影響，導致了各個傳動部分，如主刀地刀傳動拉桿、水平連桿、垂直連桿等各個連接部分發(fā)生銹蝕，使得在開關分合閘時各個傳動部件不能靈活轉動。在經過一段時間運行后各個部分的潤滑脂會風化結塊，使得傳動部分卡滯。

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

三、GW16型刀閘運維策略

通過上述分析可知， GW16型刀閘的缺陷部位主要集中在上導電臂，可見刀閘經過多年運行后，上導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。

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

1.對上導電臂進行解體檢修，檢查上操作桿的運動是否卡塞，夾緊彈簧、復位彈簧是否老化，觸指導電部位是否燒蝕嚴重，上導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。若存在上述異常現(xiàn)象，進行檢修或更換部件。更換的彈簧表面采用噴塑處理，彈簧的耐銹蝕能力增強，另外上導電管上開有出水孔，保證進入管內的雨水能及時從管內流出。更換的拉桿采用熱鍍鋅處理，銷軸采用不銹鋼材質，大大增加導電管內零件的防腐性能，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.對刀閘機械傳動部分進行檢查、維護，包括連桿、軸銷、拐臂、螺絲等。必要時進行更換，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節(jié)軸承，以上零件強度高，抗腐蝕性能強。

4.檢查動觸頭刀片的燒蝕情況，打磨、清潔導電部位；若燒蝕嚴重或材質、鍍銀層等不達標，應將其更換為全新的動觸頭片。

5.檢查機構箱體內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、中間繼電器、熱繼電器、行程開關等按技術要求進行維護。對機構箱體密封情況進行檢查，并在密封不良處打玻璃膠，檢查機構箱體的自動加熱驅潮回路和加熱元件的工作狀態(tài)，確保箱體內部始終處于干燥狀態(tài)。

上述主要檢修內容的3、5項需在設備現(xiàn)場結合停電處理，1、2、4項均可以在檢修庫房進行組裝、修理，所以可以通過“輪換返倉庫修復安裝”的方式進行檢修，節(jié)約人力及時間成本。

四、結論

刀閘在電力系統(tǒng)中起到隔離和保護的作用，是電網的重要組成部分。GW16型刀閘由于其設計及材質原因，存在著家族性缺陷；同時，它常常用作母線刀閘，故障影響的范圍很大。因此，對其進行針對性的技術改造很有必要。

如上文所述，對GW16型刀閘進行“輪換返倉庫修復安裝上導電臂，并針對性地對其他部件進行檢修”的方案，不僅能有效消除該型號刀閘的家族性缺陷，還能降低因母線停電時間長導致的電網風險，節(jié)省運維成本，是應對GW16型刀閘缺陷的一個可行方法。

作者簡介：陳鴻光 大學本科 助理工程師 變電檢修