剪刀式隔離開(kāi)關(guān)故障原因分析及改進(jìn)措施*

武 波,吳金蓮

(國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司 定西供電公司，甘肅 定西 743000)

0 引 言

隨著城市電網(wǎng)的發(fā)展和電網(wǎng)負(fù)荷的不斷增加，剪刀式隔離開(kāi)關(guān)越來(lái)越多的運(yùn)用到各個(gè)變電站，例如GW16-363、GW22A-126DW等型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)。此種設(shè)備在眾多型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)中屬于結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種，在現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)維人員對(duì)此種刀閘分合閘到位情況難以準(zhǔn)確判斷，檢修人員在日常檢修過(guò)程中調(diào)試難度較大。加之地理環(huán)境條件的影響，隔離開(kāi)關(guān)上導(dǎo)電臂通常存在卡澀合不到的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致接觸部位發(fā)熱的機(jī)率越來(lái)越頻繁。針對(duì)此問(wèn)題，需在利用紅外檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展隔離開(kāi)關(guān)發(fā)熱缺陷檢測(cè)、跟蹤分析的同時(shí)，加強(qiáng)剪刀式隔離開(kāi)關(guān)關(guān)鍵部位檢修工藝培訓(xùn)，指導(dǎo)檢修人員掌握此種隔離開(kāi)關(guān)的檢修工藝要求，熟悉剪刀式隔離開(kāi)關(guān)的薄弱環(huán)節(jié)及故障處理方法。因此，為及時(shí)有效地處理因剪刀式隔離開(kāi)關(guān)發(fā)熱引發(fā)的電網(wǎng)故障，筆者結(jié)合檢修工藝及日常運(yùn)維質(zhì)量問(wèn)題，剖析剪刀式隔離開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)原理，對(duì)剪刀式隔離開(kāi)關(guān)故障的原因、性質(zhì)進(jìn)行了探討分析并提出改進(jìn)處理方法。

1 剪刀式隔離開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)原理剖析

1.1 隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)

以GW22A-126型為例，該型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)(見(jiàn)圖1)是單柱垂直伸縮式隔離開(kāi)關(guān)，由三個(gè)單極組成。主要包括：底座、支柱絕緣子、旋轉(zhuǎn)絕緣子、主閘刀、靜觸頭、操動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

圖1 GW22A-126型隔離開(kāi)關(guān)

主閘刀(圖1，序號(hào)6)采用單臂伸縮式結(jié)構(gòu)，由上管裝配、下管裝配、基座等組成。動(dòng)觸頭裝在上管裝配的頂部，觸片有較長(zhǎng)的接觸面，外側(cè)有不銹鋼彈簧，接觸壓力由頂壓脫扣裝置產(chǎn)生并保持穩(wěn)定的數(shù)值，在觸指和觸頭上有電流流過(guò)的區(qū)域都鍍有石墨銀?；嫌薪泳€端子板用來(lái)連接到電網(wǎng)上。靜觸頭(圖1，序號(hào)7)由靜觸桿、鋁絞線與橫擔(dān)鋁板裝配組成。

1.2 隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理

CJ型電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)接頭、垂直連桿、底座轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)絕緣子轉(zhuǎn)動(dòng)135°。旋轉(zhuǎn)絕緣子與基座的旋轉(zhuǎn)法蘭相連，通過(guò)由拐臂、連桿構(gòu)成的四連桿系統(tǒng)改變力的方向，帶動(dòng)下導(dǎo)電管在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。下導(dǎo)電管與齒輪箱相連，上導(dǎo)電管與彎形鑄鋁拐臂相連，下導(dǎo)電管內(nèi)的齒條與齒輪箱的齒輪可靠嚙合，齒輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)拐臂，從而帶動(dòng)上導(dǎo)電管隨下導(dǎo)電管的轉(zhuǎn)動(dòng)而做復(fù)合運(yùn)動(dòng)。當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)接近合閘時(shí)，使齒輪箱頂端斜面接觸滾輪并推動(dòng)滾輪沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)拉桿運(yùn)動(dòng)，使復(fù)位彈簧再次被壓縮，使得觸指平行夾緊靜觸頭導(dǎo)電管，而后夾緊彈簧再次被壓縮，保持觸指夾緊靜觸頭導(dǎo)電管的適當(dāng)壓力值，合閘運(yùn)動(dòng)結(jié)束。

分閘操作過(guò)程與此相反，使上下導(dǎo)電桿折疊，放置于基座上，與靜觸頭間形成清晰可見(jiàn)的垂直斷口。兩從動(dòng)極通過(guò)傳動(dòng)拐臂、連桿與主動(dòng)極上的傳動(dòng)拐臂相連，從而使三極同步動(dòng)作。

2 隔離開(kāi)關(guān)發(fā)熱及扯弧現(xiàn)象分析

2.1 刀閘不能正常分閘原因

刀閘上導(dǎo)電桿內(nèi)部上操作管及夾緊彈簧銹蝕，造成上導(dǎo)電桿和上操作管及夾緊彈簧摩擦力增大或卡滯，使刀閘不能正常操作。

2.2 刀閘放電燒損原因分析

(1) 刀閘上導(dǎo)電管內(nèi)部的夾緊彈簧長(zhǎng)期受力壓縮，彈簧疲勞應(yīng)力不足，造成動(dòng)觸指夾緊力不足，動(dòng)靜觸頭間產(chǎn)生間隙，發(fā)生放電燒損。

(2) 刀閘長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行未檢修，各傳動(dòng)部分由于風(fēng)沙、塵土造成卡滯，使刀閘合不到位。

(3) 隔離刀閘垂直拉桿與機(jī)構(gòu)箱輸出軸有滑動(dòng)現(xiàn)象(輸出軸抱箍無(wú)法抱死垂直拉桿)，造成機(jī)構(gòu)合閘到位而刀閘動(dòng)觸頭合不到位。

(4) 隔離刀閘夾緊彈簧、復(fù)位彈簧、平衡彈簧有銹蝕，造成刀閘活塞和各部件無(wú)法正常復(fù)位，造成動(dòng)觸頭無(wú)法夾緊。隔離刀閘動(dòng)觸指分合動(dòng)作或電弧燒傷，造成動(dòng)觸指有豁口，使觸頭無(wú)法良好的接觸。

以上原因均可造成隔離刀閘合閘不到位，接觸壓力不足，刀閘動(dòng)靜觸頭接觸不良，存在縫隙，產(chǎn)生放電燒損。

3 處理方法及改進(jìn)措施

3.1 采用外壓式新觸頭進(jìn)行更換

通過(guò)上述分析可以提出以下改進(jìn)措施。因風(fēng)沙雨水進(jìn)入上導(dǎo)電桿內(nèi)部導(dǎo)致加緊彈簧銹蝕,影響刀閘合不到位是導(dǎo)致GW22A-126DW型隔離開(kāi)關(guān)發(fā)熱缺陷的主因，要想根本解決GW22A-126DW型剪刀式隔離開(kāi)關(guān)的發(fā)熱缺陷，必須改造更換內(nèi)壓式的觸頭結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)，將觸指和夾緊彈簧放置在上導(dǎo)電管外側(cè)，上導(dǎo)電管兩端采用硅橡膠密封罩和油封與光滑桿軸的直動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，防止雨水、灰塵等進(jìn)入管內(nèi)，避免造成零部件的銹蝕(見(jiàn)圖3)；與內(nèi)壓式的觸頭相比，外壓式的觸頭結(jié)構(gòu)有效解決上導(dǎo)電臂因進(jìn)沙進(jìn)水造成加緊彈簧卡澀，從而進(jìn)一步解決刀閘無(wú)法正常分合及分合不到位的情況。

圖2 改進(jìn)前(彈簧內(nèi)壓式) 圖3 改進(jìn)后(彈簧外壓式)

3.2 合閘位置完善化

判斷剪刀式刀閘是否合閘到位，最重要的兩個(gè)指標(biāo)是：上下導(dǎo)電桿是否在一條直線；下導(dǎo)電桿拉桿過(guò)死點(diǎn)，為保證這兩個(gè)重要指標(biāo)特提出以下措施。

(1) 在刀閘操作前，刀閘由分為變合位，應(yīng)保證上導(dǎo)電管下端的滾輪完全進(jìn)入齒輪箱的凹槽內(nèi)，保證下導(dǎo)電管下部水平拉桿過(guò)死點(diǎn)；上下導(dǎo)電桿是在一條直線，確保隔離開(kāi)關(guān)操作后合到位。因在實(shí)際操作過(guò)程中，上下導(dǎo)電桿是否在一條直線，沒(méi)有明顯標(biāo)記；建議在上下導(dǎo)電桿粘貼對(duì)向箭頭標(biāo)記(見(jiàn)圖4)，使運(yùn)維人員能夠直觀看到上下導(dǎo)電桿是否在一條直線。

圖4 上下導(dǎo)電管貼箭頭標(biāo)記

(2) 隔離刀閘垂直拉桿與機(jī)構(gòu)箱輸出軸有滑動(dòng)現(xiàn)象(輸出軸抱箍無(wú)法抱死垂直拉桿)，應(yīng)將原U型螺栓抱箍改進(jìn)為卡齒型螺栓抱箍，有效避免因垂直拉桿力矩過(guò)大，造成的抱箍滑移，導(dǎo)致刀閘合不到位。

(3) 頂壓脫扣裝置是來(lái)保障隔離開(kāi)關(guān)的可靠合閘，在風(fēng)力，電動(dòng)力等外力的作用下，隔離開(kāi)關(guān)將始終保持在良好的工作狀態(tài)。應(yīng)將頂壓脫扣裝置的絕緣滾輪改為不銹鋼滾輪，杜絕絕緣滾輪出現(xiàn)的易老化、碎裂問(wèn)題。

(4) 水平四連桿過(guò)死點(diǎn)。因旋轉(zhuǎn)絕緣子與基座的旋轉(zhuǎn)法蘭相連，通過(guò)由拐臂、連桿構(gòu)組成的四連桿系統(tǒng)改變力的方向，帶動(dòng)下導(dǎo)電管在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在合閘終了位置，四連桿應(yīng)過(guò)死點(diǎn)3°～5°，一方面保證合閘到位；一方面起到自鎖功能，即使機(jī)構(gòu)突然抱緊力失去，刀閘也能夠保證在合閘位置和不會(huì)自行脫落。

(5) 在刀閘的實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，分合閘到位后設(shè)置了分合閘止釘，并與止釘留有 1～3 mm的間隙，要保證連桿過(guò)死點(diǎn)，一方面在停電檢修過(guò)程中，檢修人員應(yīng)注重刀閘的分合閘調(diào)試，保證連桿在正常操作過(guò)程中過(guò)死點(diǎn)，另一方面在日常運(yùn)維過(guò)程中，使用望遠(yuǎn)鏡觀察連桿與分合閘止釘?shù)木嚯x符合要求，保證分合閘到位。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)剪刀式隔離開(kāi)關(guān)過(guò)熱故障的處理分析，得出了檢修時(shí)要充分了解隔離開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)備運(yùn)行狀況和存在的缺陷，提前進(jìn)行分析和判斷，提出切實(shí)可行的檢修方案。在檢修時(shí)可通過(guò)回路電阻測(cè)試來(lái)判斷設(shè)備的接觸可靠性，通過(guò)分合閘測(cè)試來(lái)判斷設(shè)備是否合分閘到位；根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性的檢修，只有這樣才能確保設(shè)備的檢修質(zhì)量，保證電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。