一起GIS設(shè)備隔離開關(guān)自動(dòng)分閘故障分析

吳亞軍

摘要：GIS系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的安全和穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的影響。針對(duì)某變電所GIS裝置在倒閘操作中出現(xiàn)一起隔離開關(guān)不能正常合閘的缺陷，對(duì)故障進(jìn)行了原因分析和拆解，認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的主要原因是其電氣機(jī)構(gòu)與原來(lái)的設(shè)計(jì)不相符，更換后的電控機(jī)構(gòu)在安裝時(shí)，無(wú)法對(duì)過(guò)沖、過(guò)位等進(jìn)行機(jī)構(gòu)上的保護(hù)，造成了分合閘時(shí)電機(jī)發(fā)生堵塞，甚至完全卡死，因此本文對(duì)這起故障進(jìn)行分析，提出合理有效的防范措施，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備隔離開關(guān);自動(dòng)分閘;電網(wǎng);運(yùn)維管理

0.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，各類工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)電力的依賴性不斷增強(qiáng)，對(duì)電力的需求也在逐年增加。GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛。GIS具有耐用性高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，但GIS設(shè)備也存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是一旦發(fā)生故障，相比其他的常規(guī)設(shè)備，GIS設(shè)備的故障定位和維修更加困難，維修周期長(zhǎng)，造成大面積斷電，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。通常情況下，絕隔離開關(guān)分合閘異常既有機(jī)構(gòu)方面的原因。本文針對(duì)某變電站GIS設(shè)備隔離開關(guān)的異?，F(xiàn)象進(jìn)行了全面的調(diào)查，最后找出了故障的根源，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員在操作過(guò)程中的操作提供了依據(jù)，從而能夠及時(shí)地分析和判斷出故障的原因，從而提高了對(duì)絕緣開關(guān)的處理能力。

1.隔離開關(guān)分合閘故障簡(jiǎn)要情況

某天，操作人員在操作500kV開關(guān)從冷備用轉(zhuǎn)熱備用過(guò)程中，在操作關(guān)閉絕緣開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在閉合期間A、B相沒有工作，C相電動(dòng)機(jī)開始工作大約0.5秒，隔離開關(guān)電機(jī)電源空開跳開，并顯示出絕緣開關(guān)的狀態(tài)。然后，操作人員將此隔離開關(guān)電氣地分離，沒有任何反應(yīng)，隔離開關(guān)A，B處于斷開狀態(tài)，C相為不穩(wěn)定。

2.故障原因排查及原因分析

為了找到故障的根源，現(xiàn)場(chǎng)操作人員聯(lián)合檢修、繼保自動(dòng)化人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行了全面的檢修。

2.1機(jī)構(gòu)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

對(duì)隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆分檢查。開啟機(jī)構(gòu)的防水外殼，檢查機(jī)構(gòu)內(nèi)部的密封性，沒有被水浸濕，各個(gè)零件沒有生銹，內(nèi)部的油脂保持完好。

經(jīng)過(guò)實(shí)地檢驗(yàn)，隔離開關(guān)A、B相機(jī)箱的電機(jī)軸和傳動(dòng)桿、傳動(dòng)桿和外殼轉(zhuǎn)軸的連接良好，沒有松動(dòng)，傳動(dòng)桿、電機(jī)軸、輔助開關(guān)和位置指示牌顯示了開關(guān)位置。檢查隔離開關(guān)C照相機(jī)構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)箱中的繼電器和基座已脫落，電機(jī)軸和傳動(dòng)桿、傳動(dòng)桿和外殼轉(zhuǎn)軸的連接完好，沒有松動(dòng)。

該分離切換機(jī)構(gòu)的工作原理是：齒輪1與扇形齒輪連接，齒輪1帶動(dòng)蝸桿2運(yùn)行，蝸桿2帶動(dòng)連桿3運(yùn)動(dòng)，連桿3帶動(dòng)隔離開關(guān)內(nèi)部拐臂運(yùn)動(dòng)。

2.2返廠拆裝檢驗(yàn)

為進(jìn)一步查明機(jī)構(gòu)合閘的異常原因，對(duì)此次發(fā)生合閘故障的隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了返廠解體檢查。針對(duì)這一回廠分解的故障機(jī)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的2.5牛米力矩扳手進(jìn)行手動(dòng)合閘，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)合閘阻力超過(guò)規(guī)定的2.5牛米，說(shuō)明合閘異常隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)普遍存在合閘時(shí)阻力大于廠家規(guī)定值的情況。

選擇了分離開關(guān)B相傳動(dòng)的變速箱（原裝進(jìn)口）進(jìn)行拆分。按順序拆卸機(jī)構(gòu)蝸桿封蓋、大齒輪盤、蝸桿、緩沖墊片、緩沖墊片的擠壓推片等關(guān)鍵零件，無(wú)明顯劃痕、磨損、銹蝕、油脂斷裂等現(xiàn)象。手搖式渦桿式傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的各個(gè)主要驅(qū)動(dòng)元件也能進(jìn)行正常的動(dòng)作，沒有明顯的碰撞、松脫等不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。

選擇了一種A相位的隔離開關(guān)，在工廠進(jìn)行了一次分閘過(guò)沖的仿真實(shí)驗(yàn)。在機(jī)構(gòu)電動(dòng)分閘到位后，利用扭矩扳手對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分閘過(guò)沖力的控制。通過(guò)對(duì)本次仿真中的過(guò)沖力進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)過(guò)沖力逐漸增加時(shí)，機(jī)構(gòu)的卡滯現(xiàn)象就會(huì)更加突出。也就是說(shuō)，當(dāng)過(guò)載的速度變慢的時(shí)候，即使出現(xiàn)了一些卡滯，也能勉強(qiáng)關(guān)上，但當(dāng)過(guò)載的速度超過(guò)一定的時(shí)候，卡滯現(xiàn)象最終會(huì)嚴(yán)重到導(dǎo)致機(jī)構(gòu)無(wú)法正常合閘。說(shuō)明這種機(jī)構(gòu)裝置在發(fā)生分閘過(guò)沖時(shí)，有可能會(huì)因?yàn)榉珠l過(guò)沖而造成合閘過(guò)程中的卡滯。

2.3機(jī)構(gòu)性能確認(rèn)

隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)原國(guó)外生產(chǎn)廠家原設(shè)計(jì)為直流電機(jī)，原來(lái)是用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且二次電路中有一個(gè)制動(dòng)電阻和直流電動(dòng)機(jī)相匹配，可以在機(jī)構(gòu)分閘就位的情況下，使電動(dòng)機(jī)在停電后立即停止動(dòng)作。但是，在生產(chǎn)GIS裝置時(shí)，我國(guó)的合資企業(yè)為了達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，沒有進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，就把原來(lái)的直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)換成了交流電動(dòng)機(jī)，這就造成了在交流供電下電動(dòng)機(jī)的不匹配問(wèn)題。這種斷路器沒有機(jī)構(gòu)限位、行程開關(guān)等結(jié)構(gòu)，所以在分合閘就位時(shí)，不能從機(jī)構(gòu)上對(duì)過(guò)沖、過(guò)位等問(wèn)題進(jìn)行機(jī)構(gòu)防護(hù)。另外，由于采用了交流電源，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩較低，因此當(dāng)重新合閘時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)發(fā)生堵塞，甚至完全卡住。

2.4解決辦法

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查、機(jī)構(gòu)返廠分解及相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，認(rèn)為造成此次斷路器合閘異常的主要原因是采用國(guó)產(chǎn)交流電動(dòng)機(jī)與原設(shè)計(jì)不相適應(yīng)，尤其是在分閘時(shí)，轉(zhuǎn)速高、功率大，并且國(guó)產(chǎn)交流電動(dòng)機(jī)克服阻轉(zhuǎn)性能較差。為了徹底解決上述問(wèn)題，提出將GIS的這種類型的絕緣開關(guān)機(jī)構(gòu)全部替換成直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GIS設(shè)備的安全穩(wěn)定性對(duì)于提高電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著舉足輕重的作用，GIS系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、維護(hù)工作量少等特點(diǎn)，目前已廣泛用于高壓領(lǐng)域。GIS設(shè)備的生產(chǎn)、制造和安裝都要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行，以防止設(shè)備的設(shè)計(jì)變化和安裝的質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)，變電站操作人員要嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，加強(qiáng)對(duì)GIS設(shè)備的管理和管理，對(duì)設(shè)備的異?，F(xiàn)象給予高度的關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，以提高其運(yùn)行的可靠性。

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