GIS隔離開關(guān)分閘異常原因分析及處理

李張秀，張樹忠

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花 617100)

GIS隔離開關(guān)分閘異常原因分析及處理

李張秀，張樹忠

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花 617100)

針對二灘水電站GIS隔離開關(guān)分閘出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析并對故障的處理提出了解決辦法，對隔離開關(guān)的運(yùn)行維護(hù)提出了可行性建議，可為同類型設(shè)備發(fā)生類似故障時(shí)進(jìn)行分析判斷處理提供參考。

隔離開關(guān)；分閘故障；處理；建議；二灘水電站

二灘水電站500 kV GIS設(shè)備分別為日本三菱公司和新東北電氣有限公司兩個(gè)公司的產(chǎn)品。其中日本三菱公司產(chǎn)品為17個(gè)單元，1998年投入運(yùn)行；新東北電氣有限公司產(chǎn)品為1個(gè)單元，為2007年二石二線新擴(kuò)建單元。500 kV GIS主接線為三串4/3接線和一串3/2接線，雙母線運(yùn)行。GIS系統(tǒng)共有五回出線，分別是二普一線、二欖二線、二欖一線、二石一線和二石二線，其中前三回主送川渝兩地，另兩回就近接入攀西地區(qū)。

新東北電氣GIS設(shè)備共有斷路器1組(每組三相)，隔離開關(guān)3組，接地開關(guān)3組，快速接地開關(guān)1組。其中斷路器為ELK－SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，額定電壓為550 kV，SF6氣體額定壓力為0．6 MPa；隔離開關(guān)、接地開關(guān)采用三相聯(lián)動(dòng)電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，快速接地開關(guān)采用單相電動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2008年4月14日，50411、50412隔離開關(guān)遠(yuǎn)方發(fā)令拉開，分閘過程很慢。

1 故障現(xiàn)象

2008年4月14日，07∶18，50411隔離開關(guān)遠(yuǎn)方發(fā)令拉開，現(xiàn)地電機(jī)開始運(yùn)行，機(jī)械指示轉(zhuǎn)動(dòng)由合向分很慢；07∶27，50411隔離開關(guān)機(jī)械指示至分開位置，電機(jī)停轉(zhuǎn)，CCS上50411分閘信號送到。07∶22，50412隔離開關(guān)遠(yuǎn)方發(fā)令拉開，現(xiàn)地電機(jī)開始運(yùn)行，機(jī)械指示轉(zhuǎn)動(dòng)由合向分很慢，07∶32，50412隔離開關(guān)機(jī)械指示至分開位置，電機(jī)停轉(zhuǎn)，CCS上50412隔離開關(guān)分閘信號送到。在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)箱在短時(shí)間內(nèi)有很輕微的煙溢出。

拆開50411和50412隔離開關(guān)電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱蓋板，發(fā)現(xiàn)50411及50412隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的離合器在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中打滑，嚙合不上，導(dǎo)致離合器長時(shí)間磨合發(fā)熱，待拆下離合器檢查發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部的彈珠已被打磨成多邊形(圖1、2)。

圖1 操作機(jī)構(gòu)箱

圖2 離合器

2 故障原因分析

針對50411、50412隔離開關(guān)在投運(yùn)后不到一年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)分閘異?，F(xiàn)象，我們根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析，具體如下:

(1)隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

二灘水電站二石二線隔離開關(guān)為TV3型轉(zhuǎn)角隔離開關(guān)，使用T型罐體，配用DH3型電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括三個(gè)同樣大小直徑的連接法蘭和一個(gè)直徑較小的接地開關(guān)法蘭。與接地開關(guān)連接法蘭垂直的兩個(gè)法蘭的任意一個(gè)與端蓋連接，用以連接操動(dòng)機(jī)構(gòu)；另外兩個(gè)法蘭安裝盆式絕緣子，支撐其內(nèi)部的動(dòng)、靜觸頭。隔離開關(guān)作直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)觸頭與絕緣桿的軸線同軸。操作時(shí)，DH3型電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)在電動(dòng)或手動(dòng)操作下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由絕緣桿和滾珠絲桿將操動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)傳遞到動(dòng)觸頭上。操動(dòng)機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)則動(dòng)觸頭前后運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)分合閘操作。三極操作時(shí)，隔離開關(guān)的DH3型電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過DV型傳動(dòng)桿裝配傳遞到其它兩極隔離開關(guān)的DM型中間齒輪機(jī)構(gòu)和DA型外側(cè)齒輪機(jī)構(gòu)上，帶動(dòng)其他兩極隔離開關(guān)本體動(dòng)作。

(2)故障原因查找。

為了判斷故障是由隔離開關(guān)外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、還是內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)引起的，我們拆除了50411、50412、50416隔離開關(guān)的外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，測試了隔離開關(guān)本體動(dòng)觸頭三相傳動(dòng)部分負(fù)載力矩(圖3)，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 隔離開關(guān)本體負(fù)載力矩測試記錄表

測試數(shù)據(jù)表明:50411、50412、50416三相負(fù)載力矩均明顯大于正常值1．9 N·m±0．6 N· m，其中分合閘負(fù)載力矩最大為50416隔離開關(guān)的A相。

從表1中的測試數(shù)據(jù)可以判斷是由于隔離開關(guān)本體傳動(dòng)部分阻力過大造成負(fù)載力矩過大而導(dǎo)致隔離開關(guān)分閘時(shí)間超長。

對隔離開關(guān)內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析得知:負(fù)載過大的原因可能出現(xiàn)在兩個(gè)部位:(1)有齒套管裝配轉(zhuǎn)動(dòng)阻力偏大 ；(2)動(dòng)觸頭和導(dǎo)電支架間導(dǎo)向環(huán)摩擦力偏大。

有齒套管與外部傳動(dòng)桿屬于齒輪嚙合結(jié)構(gòu)，與氣室內(nèi)絕緣管屬于卡接結(jié)構(gòu)，分解檢查結(jié)果表明有齒套管裝配均無異常。因此，可以確定故障產(chǎn)生的原因是動(dòng)觸頭和導(dǎo)電支架間導(dǎo)向環(huán)配合過緊、摩擦力偏大而導(dǎo)致操動(dòng)機(jī)構(gòu)離合器因過載而燒損。我們將動(dòng)觸頭裝配拆出，發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭和導(dǎo)電支架黑色導(dǎo)向環(huán)(圖4)間摩擦阻力很大，遂找到了本次隔離開關(guān)分閘時(shí)間異常的故障原因。

圖3 負(fù)載力矩測試圖

圖4 導(dǎo)向環(huán)示意圖

3 故障處理

對動(dòng)觸頭裝配中導(dǎo)電支架中的導(dǎo)向環(huán)進(jìn)行了打磨處理；更換了有齒套管及動(dòng)觸頭。具體處理工藝為:

(1)拆卸、移除隔離開關(guān)下部支架(注意不能損傷隔離開關(guān)本體及其它部件)；

(2)解開隔離開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，做好相關(guān)位置標(biāo)記；

(3)采用數(shù)顯力矩測量儀測試各隔離開關(guān)A、B、C三相本體傳動(dòng)力矩并記錄；

(4)拆下隔離開關(guān)端蓋，取下內(nèi)部傳動(dòng)連桿，拆卸時(shí)注意端蓋要垂直下移，不能傷及內(nèi)部部件；

(5)拆卸隔離開關(guān)內(nèi)部動(dòng)觸頭裝配，檢查動(dòng)觸頭表面是否有異常(如表面劃傷等)，打磨處理動(dòng)觸頭裝配中導(dǎo)向環(huán)(材料:聚四氟乙烯+石墨)并更換新的動(dòng)觸頭；

(6)檢查端蓋中心處有齒套管裝配(含軸承)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力是否正常，并更換新的有齒套管裝配；

(7)清潔動(dòng)觸頭裝配的相關(guān)零件并重新組裝，使其動(dòng)作靈活，無卡滯現(xiàn)象；

(8)將組裝后的動(dòng)觸頭裝配回裝，注意不要磕碰劃傷；

(9)更換新的密封圈，恢復(fù)隔離開關(guān)端蓋；

(10)用數(shù)顯力矩測量儀測試恢復(fù)后的A、B、C三相本體力矩并記錄，看其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值1．9± 0．6 N·m的要求，如達(dá)不到要求則繼續(xù)檢查處理；

(11)恢復(fù)隔離開關(guān)固定支架，通過調(diào)整，確保其恢復(fù)至原始狀態(tài)。

(12)更換操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的離合器，測試負(fù)載力矩達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值(5．4～7．2 N·m)；

(13)恢復(fù)操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)連桿，手動(dòng)操作3～5次，正常后恢復(fù)二次配線；

(14)電動(dòng)操作隔離開關(guān)10～15次分合閘，其應(yīng)運(yùn)動(dòng)正常、無卡澀現(xiàn)象，分合閘時(shí)間≤1．5 s。

4 關(guān)于運(yùn)行維護(hù)的建議

GIS設(shè)備具有可靠性高、安全性強(qiáng)、維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)，其主要部件的維修間隔可以達(dá)到20 a。但GIS設(shè)備在運(yùn)行維護(hù)過程中因?yàn)樵O(shè)計(jì)、制造、安裝方面的原因，仍然會出現(xiàn)影響設(shè)備安全運(yùn)行的缺陷。因此，有必要對GIS設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)，保持GIS設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。筆者對同類型GIS隔離開關(guān)運(yùn)行維護(hù)提出了以下幾點(diǎn)建議:

(1)二灘水電站GIS設(shè)備在新安裝時(shí)，現(xiàn)場未進(jìn)行隔離開關(guān)負(fù)載力矩測試，導(dǎo)致投運(yùn)后發(fā)生分閘異常故障。因此，對于新安裝的類似設(shè)備，在投運(yùn)前應(yīng)進(jìn)行負(fù)載力矩測試，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

(2)定期對隔離開關(guān)電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械特性測量，檢查電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間是否符合要求。進(jìn)行分合閘試驗(yàn)時(shí)，可以通過觀察傳動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)判斷分合閘是否異常，如果比正常值偏大，就應(yīng)進(jìn)一步檢查。必要時(shí)，可在電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱處測試整體負(fù)載力矩(圖5)。

圖5 整體力矩負(fù)載測試圖

(3)在停電檢修時(shí)，應(yīng)打開電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)蓋板，對操動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫥?，檢查離合器是否發(fā)熱變色，測試驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣電阻、直流電阻是否合格。檢查外部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接部位是否配合良好，有無損傷。

(4)對于隔離開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸狀況，可以通過兩側(cè)地刀測試回路電阻，檢查動(dòng)靜觸頭接觸是否良好。接觸電阻出現(xiàn)異常時(shí)，在排除外部操動(dòng)機(jī)構(gòu)異常導(dǎo)致合閘不到位的情況下，應(yīng)對隔離開關(guān)本體進(jìn)行分解檢查。

(5)設(shè)備運(yùn)行過程中，應(yīng)目視檢查隔離開關(guān)的運(yùn)行狀況，觀察其有無異常噪音、位置指示器與開關(guān)實(shí)際位置是否相符、SF6氣體壓力是否正常、隔離開關(guān)各法蘭連接螺栓是否緊固、外殼及支撐架接地是否良好。

5 結(jié)語

隔離開關(guān)是GIS裝置的重要組成部分之一，在GIS回路中隔離電壓。隔離開關(guān)分開時(shí)，有明顯的斷開點(diǎn)，而斷開點(diǎn)的距離應(yīng)保證有足夠的安全距離，從而達(dá)到保證人員檢修停電設(shè)備時(shí)的安全。筆者針對GIS隔離開關(guān)分閘異常故障進(jìn)行了分析，對故障的處理提出了解決辦法，并提出了運(yùn)行維護(hù)建議，所提方法和建議對相關(guān)電站具有參考借鑒價(jià)值。

［1］ 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程，DL/T 603－2006［S］．

TV7;TV734;TV738

B

1001-2184(2015)05-0115-03

李張秀(1975-)，女，四川名山人，高級工程師，從事水電站一次設(shè)備檢修技術(shù)工作；

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2015-05-05

張樹忠(1974-)，男，黑龍江雞西人，高級工程師，從事水電站一次設(shè)備檢修技術(shù)工作．