GIS中斷路器彈簧操作機構故障分析與處理

楊新明

【摘 要】隨著電網(wǎng)的發(fā)展，GIS 已經(jīng)廣泛應用于電網(wǎng)中。但其一旦發(fā)生故障，停電影響范圍較大、修復時間較長，后果一般比較嚴重。本文介紹了一起GIS 中斷路器彈簧操動機構故障的處理過程。通過故障現(xiàn)象深入分析彈簧操動機構故障導致斷路器出現(xiàn)合閘不到位的各種因素，結合故障機構的調(diào)試解體，提出相應的解決措施。

【關鍵詞】GIS；斷路器；彈簧

引言

SF6 氣體絕緣金屬全封閉開關（簡稱 GIS）由斷路器、隔離開關、接地開關、母線、電流互感器、電壓互感器、避雷器等組成，具有占地面積小、維護工作量少、安裝方便等優(yōu)點。

1 故障經(jīng)過

某220kV 變電站220kV 采用GIS 設備，戶外布置，斷路器機構為 CT20 彈簧機構。2017 年9 月29 日，220kV 格后線241開關間隔送電過程中，發(fā)現(xiàn)241 開關B 相儲能電機空轉(zhuǎn)，后臺報彈簧未儲能信號，經(jīng)現(xiàn)場確認，B 相合閘彈簧未儲能。隨后，檢修人員趕至現(xiàn)場對設備進行檢查，發(fā)現(xiàn)B 相合閘不到位。

2 故障原因分析

2.1 CT20 彈簧機構工作原理

CT20 型彈簧操動機構主要由儲能系統(tǒng)、儲能保持合閘脫扣系統(tǒng)、合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)、合閘彈簧裝配及分閘彈簧裝配等部分組成。彈簧操動機構的輸出拐臂通過連接板（桿）與開關連接，機構的分、合操作通過連接板（桿）、軸密封桿、絕緣拉桿帶動動觸頭進行快速分、合動作，實現(xiàn)斷路器的分、合閘操作。

2.2 合閘不到位原因分析

造成斷路器合閘不到位一般有以下幾方面原因：

1）斷路器本體裝配不良，阻力過大；

2）機構連接部位卡滯，阻力過大；

3）操作功不足。機構出力不足或機構調(diào)試不當，如卡滯、彈簧性能不足等，都會導致斷路器合閘不到位；機構調(diào)試不當，如合閘彈簧尺寸調(diào)整不當使得合閘操作功降低等，都會導致斷路器合閘不到位。

4）分閘掣子磨損，無法保持合閘，即出現(xiàn)合后即分的情況。經(jīng)檢查斷路器與機構連接部位未出現(xiàn)機械變形及機械磨損，合閘彈簧壓縮調(diào)整螺栓未出現(xiàn)松動跑位，結合線路帶顯指示其已帶電，斷路器本體主回路已接觸，可排除前兩種情形。進一步檢查彈簧機構本體，發(fā)現(xiàn)其中除棘輪盤不到位，棘爪無法正常蹬踏棘輪盤，導致電機空轉(zhuǎn)不能儲能外；分閘彈簧已部分儲能且輔助開關已切換，分閘回路已接通，但分閘脫扣系統(tǒng)未復位；本體提升桿也未完全合閘到位。具體位置如圖1 所示，正常合閘未儲能工作位置如圖2 所示。通過對比圖1、圖2 凸輪A點位置可知此故障現(xiàn)象為合閘過程未結束，結合分閘掣子外觀完好可排除第四個原因，即此缺陷現(xiàn)象為操作功不足導致的合閘不到位。

2.3 彈操機構操作功分析

上述220kV GIS 斷路器用CT20 彈簧機構合閘彈簧在合閘的過程中釋放的功主要用于四個方面：第一，帶動運動部件完成合閘運動，保證合閘特性；第二，給分閘彈簧儲能，保證進行分閘操作時所需的分閘操作功；第三，克服緩沖阻力所做的功；第四，克服運動過程中各種摩擦力做的功。在合閘過程中，為保證機構的運動，合閘彈簧釋放的功與克服所有阻力所做的功的差值必須大于零。在合閘過程中，一旦合閘彈簧力、分閘彈簧力、緩沖阻力、滅弧室阻力或摩擦力發(fā)生波動，如果合閘彈簧壓縮量小或與分閘彈簧不匹配時，可能會造成剩余功小于零，此時彈簧機構的可靠合閘裕度也比較小，可能會出現(xiàn)開關進行合閘操作時由于阻力的偶然增大，此時機構將在某一平衡點停止。

2.4 斷路器機械特性測試。

數(shù)次測試后，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)速度值數(shù)據(jù)每次偏差較大，分閘速度小于7.2m/s、合閘速度小于2.9m/s，均不合格。同時在合分試驗過程中C 相也發(fā)生合閘不到位現(xiàn)象。綜上分析241 斷路器合閘操作中出現(xiàn)B 相未儲能且處于半分合現(xiàn)象系因合閘彈簧釋放功不足導致合閘過程提前中止即合閘不到位。

3 故障處理過程

3.1 手動完成合閘過程

上文中已分析241 開關合閘不到位原因為合閘彈簧釋放功不足，故現(xiàn)場制定了手動助力儲能方案，合閘到位后（此時分閘彈簧儲能到位且脫扣器就位）。

3.2 調(diào)整合閘彈簧壓縮量

數(shù)次測試后，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)三相機構速度值數(shù)據(jù)每次偏差較大，斷路器的分、合閘時間偏大，分、合閘速度偏小，均不合格。同時在合分試驗過程中C 相也發(fā)生合閘不到位現(xiàn)象?，F(xiàn)場對241 開關三相機構的合閘彈簧M 值及分閘彈簧M1 值進行調(diào)整，并就調(diào)整前后做速度試驗。

3.3 更換合閘彈簧

通過調(diào)整合閘簧壓縮量發(fā)現(xiàn)當分閘彈簧處于廠家規(guī)定值25mm 時，隨著合閘彈簧壓縮量的增加，合閘速度增大，當壓縮量達到廠家規(guī)定極限值時，合閘速度仍不能滿足要求。對比此斷路器出廠試驗報告及交接試驗報告，結合其未出現(xiàn)機械跑位情況，可確定合閘彈簧彈力值已衰退不滿足要求，即需要更換合閘彈簧。

4 結語

本次故障是由合閘彈簧彈力值衰減引起合閘操作功不足，導致斷路器合閘不到位，雖未引起擴大事故，但因合閘彈簧彈力值衰減引起引起的合分閘速度降低給斷路器運行帶來非常嚴重的安全隱患，可能燒毀斷路器，造成電網(wǎng)事故，為防止此類故障再次發(fā)生，應做好以下幾項工作：

1）制定停電計劃。排查該型號斷路器合閘彈簧彈力值衰減情況。2）提高GIS 設備維護質(zhì)量。結合設備例檢，應查看各傳動組件有無異常磨損、變形、連接部位有無卡滯、生銹等現(xiàn)象，對機構傳動組件涂抹潤滑脂，減小損耗功，進行機械特性試驗，確保機構正常動作。3）應加強斷路器投產(chǎn)前試驗驗收，對開關機械特性試驗進行項場見證或抽查試驗，防止設備帶缺陷投運。

參考文獻：

[1]林智敏，李慶凱，蔡恒濱，葉立群.一起GIS斷路器合閘故障分析與處理[J].高壓電器，2012，48（2）：99-101.

[2]楊俊鋒.一起GIS斷路器控制回路故障的分析與處理[J].高壓電器，2009，45（6）：158-160.

[3]蘇菊芳，張紅軍，等.CT20彈簧操動機構在252kV高壓斷路器中的應用[J].高壓電器，2011，47（6）：87-90

[4]高勵學，張和順.大功率CT20彈簧機構合后即分的故障分析及對策[J].高壓電器，2012，48（12）：143-146.

（作者單位：新東北電氣集團高壓開關有限公司檢修分公司）