折臂式隔離開關(guān)分閘故障分析及改造方法

楊玉磊，李博，張玉偉

(江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇 徐州 221000)

1 引言

220kV折臂式隔離開關(guān)具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和機(jī)械電氣性能，其結(jié)構(gòu)緊湊，外觀簡潔，占用空間小，深受用戶歡迎，被廣泛采用。此型隔離開關(guān)在我公司應(yīng)用較多，且大部分在20世紀(jì)90年代末投運(yùn)，由于其運(yùn)行年限較長，近年出現(xiàn)了不少問題，徐州地區(qū)的220kV折臂式隔離開關(guān)近半年出現(xiàn)了多起無法分閘的嚴(yán)重故障。本文將結(jié)合現(xiàn)場故障消除過程，對(duì)此類故障進(jìn)行深入分析，確定改造方案徹底解決折臂式隔離開關(guān)無法分閘的問題，并總結(jié)出折臂式隔離開關(guān)日常運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)。

2 事故案例

目前，徐州地區(qū)變電站應(yīng)用的220kV折臂式隔離開關(guān)主要有河南平高的GW16/17和AREVA的SPV/SPO幾種，近期典型故障如下:

故障一:2010年10月5日220kV郎山變電站郎堡4698線2#母線46982隔離開關(guān)(SPV型)發(fā)生無法分閘的嚴(yán)重故障，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)電動(dòng)分閘至如圖1所示位置，動(dòng)觸頭的動(dòng)觸片卡住靜觸桿，電機(jī)堵轉(zhuǎn)，熱繼電器過流跳開，幾次電動(dòng)及手動(dòng)試分、試合后，靜觸頭已被拉至橢圓形狀，動(dòng)觸頭的觸頭嚙合導(dǎo)向器仍然卡住靜觸頭靜觸桿，隔離開關(guān)無法分閘。

圖1 SPV隔離開關(guān)無法分閘

圖2 拆除一側(cè)觸頭嚙合導(dǎo)向器

故障二:2010年12月8日晚8時(shí)500kV三堡變電站堡沈4694線2#母線46942隔離開關(guān)(GW16型)再次出現(xiàn)類似無法分閘故障，情況與故障一類似，由于黑夜搶修，現(xiàn)場未及拍照。

3 故障分析及處理

3.1 故障一分析及處理

檢修人員進(jìn)行停電檢修消缺。由于動(dòng)觸頭觸指與靜觸頭的靜觸桿緊緊卡住，檢修人員拆下動(dòng)觸頭上一側(cè)的觸頭嚙合導(dǎo)向器，如圖2所示，手搖操作機(jī)構(gòu)將隔離開關(guān)分開，拆下導(dǎo)電臂上臂，進(jìn)行解體檢修。

檢修人員對(duì)隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂及傳動(dòng)部分、機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真檢查后，發(fā)現(xiàn)如下問題:

(1)隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂頂桿下端與軸封接觸處氧化腐蝕嚴(yán)重，發(fā)生卡澀，如下圖3所示，頂桿無法移動(dòng)，導(dǎo)致緊壓靜觸頭導(dǎo)電桿的動(dòng)觸頭觸指無法分開，解體隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂，打磨頂桿和軸封，解決卡澀問題。

圖3 頂桿下端卡澀打磨現(xiàn)場圖

(2)SPV型隔離開關(guān)旋轉(zhuǎn)瓷瓶法蘭盤上端固定轉(zhuǎn)盤、軸套、小拐臂的軸銷孔變形至橢圓形狀，如圖4所示，幾個(gè)軸銷孔的變形疊加，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)失去大約30度角度，導(dǎo)致分合閘不到位。更換配件解決問題。

3.2 故障二分析及處理

故障二中，GW16型隔離開關(guān)無法分閘，其上導(dǎo)電臂頂桿下端與軸封接觸處同樣發(fā)生了氧化、卡澀現(xiàn)象，但其卡澀不太嚴(yán)重，隔離開關(guān)慢分操作中，動(dòng)觸頭觸指可以略微分開一點(diǎn)，然后動(dòng)觸頭觸指嚙合導(dǎo)向器扣住靜觸頭靜觸桿，隔離開關(guān)無法分閘。

圖4 軸銷孔變形現(xiàn)場圖

檢修人員采用如故障一類似處理措施，拆除動(dòng)觸頭觸指一側(cè)嚙合導(dǎo)向器，處理了卡澀部位。檢修人員將隔離開關(guān)安裝完畢，試合分時(shí)，發(fā)現(xiàn)三相聯(lián)動(dòng)時(shí)隔離開關(guān)B相的分、合閘正常，但A、C相分閘越位且合閘不到位。此時(shí)，檢修人員首先調(diào)整了三相相間水平拉桿的長度，但是兩個(gè)邊相還是分閘越位且合閘不到位，檢修人員隨后調(diào)節(jié)了導(dǎo)電臂內(nèi)的拉桿下端調(diào)節(jié)裝置，仍沒有達(dá)到理想的同期效果。

研究隔離開關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，GW16型隔離開關(guān)旋轉(zhuǎn)瓷瓶上方是通過齒輪與齒條傳動(dòng)(和SPV型隔離開關(guān)不同)，是B相旋轉(zhuǎn)瓷瓶上方齒輪與齒條跳齒導(dǎo)致隔離開關(guān)三相不同期。經(jīng)調(diào)整齒輪齒條間嚙合，解決了三相不同期問題。在調(diào)整傘齒輪的時(shí)候應(yīng)注意齒輪與齒條嚙合的嚙合度，如果齒輪與齒條嚙合不穩(wěn)，隔離開關(guān)在合閘過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)軌跡成蛇行，即動(dòng)觸頭合閘方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)伴有左右擺動(dòng)的現(xiàn)象。齒輪與齒條嚙合的嚙合度的調(diào)整方法是:在分閘狀態(tài)松開中間接頭裝配與下導(dǎo)臂相連的緊固螺栓及定位塞，然后將中間接頭裝配沿導(dǎo)電臂軸線按順時(shí)針和時(shí)針方向適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪與齒條嚙合可靠，再把固螺栓及定位螺塞緊固。

4 改造方法及建議

針對(duì)現(xiàn)場出現(xiàn)問題，文章體提出了從以下幾個(gè)方面對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行改造的方法:

(1)抗腐蝕處理

采用不銹鋼材質(zhì)替代現(xiàn)有頂桿，以避免腐蝕。對(duì)零部件進(jìn)行內(nèi)外面的防銹蝕處理并添加二硫化鉬潤滑劑。同時(shí)，針對(duì)部分隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂進(jìn)水而導(dǎo)致夾緊彈簧、復(fù)位彈簧、頂桿、接管銹蝕等易發(fā)生的缺陷，裝配時(shí)將這些部件涂滿二硫化鉬，提高潤滑能力和防腐性能。并且，下導(dǎo)電臂和齒輪的傳動(dòng)部位也涂滿潤滑脂。

(2)材質(zhì)變形處理

如圖4所示，SPV型隔離開關(guān)旋轉(zhuǎn)瓷瓶法蘭盤上端固定轉(zhuǎn)盤、軸套、小拐臂的軸銷孔在受到較大的力矩后變形至橢圓形狀，這幾個(gè)部分應(yīng)更換為強(qiáng)度、剛性更好的材質(zhì)。隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂連接的動(dòng)觸頭座，較易聚積水分，應(yīng)加硅橡膠，防止水分滲入軸套，產(chǎn)生銹蝕、氧化等問題。

(3)動(dòng)觸頭嚙合導(dǎo)向器改造

無論是GW16/17型還是SPV/SPO型折臂式隔離開關(guān)，它們動(dòng)觸頭的觸指上均帶有動(dòng)觸頭嚙合導(dǎo)向器，如圖5所示，而且它們的嚙合導(dǎo)向器相對(duì)于動(dòng)觸頭觸指均有一定的凸起。在上文所述故障二中，這個(gè)凸起的存在和上導(dǎo)電臂頂桿下端卡澀共同導(dǎo)致了隔離開關(guān)無法成功分閘。

圖5 隔離開關(guān)動(dòng)觸頭嚙合導(dǎo)向器有凸起示意圖

動(dòng)觸頭嚙合導(dǎo)向器的作用是:在合閘過程中，使鉗式觸頭與靜觸頭靜觸桿正確耦合且引導(dǎo)二者正常地插入;文章認(rèn)為，可以打磨去掉這個(gè)凸起，如圖6所示，這樣，在隔離開關(guān)上導(dǎo)電臂頂桿下端略微卡澀，動(dòng)觸頭觸指分開幅度有限的情況下，隔離開關(guān)仍然可以成功分閘。

圖6 隔離開關(guān)動(dòng)觸頭嚙合導(dǎo)向器無凸起示意圖

5 運(yùn)維建議及總結(jié)

目前，電力公司設(shè)備均采取狀態(tài)檢修策略，各單位顧及可靠性指標(biāo)，許多設(shè)備檢修周期相對(duì)拉長，對(duì)于220kV隔離開關(guān)這種室外設(shè)備，長期保持于一個(gè)位置(分閘或者合閘位置)，傳動(dòng)部分較易發(fā)生腐蝕、卡澀等問題;筆者總結(jié)多年變電檢修工作經(jīng)驗(yàn)，參照相關(guān)資料，給出如下日常運(yùn)行維護(hù)建議:

(1)公司應(yīng)當(dāng)從調(diào)度層面，保證隔離開關(guān)在2年內(nèi)至少操作一次。多數(shù)說明手冊中都有定期操作隔離開關(guān)的相關(guān)規(guī)定。對(duì)于長期不動(dòng)的一些間隔的母線隔離開關(guān)，應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)周期內(nèi)進(jìn)行倒母線操作;

(2)加強(qiáng)新建間隔驗(yàn)收。嚴(yán)格按照公司出臺(tái)的隔離開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收卡進(jìn)行驗(yàn)收，確保設(shè)備不出現(xiàn)由安裝問題產(chǎn)生的隱患。重視安裝基礎(chǔ)的檢查與隨工質(zhì)檢工作，基礎(chǔ)的剛性不足或者稍許形變都會(huì)導(dǎo)致隔離開關(guān)分合阻力變大，甚至分合不到位;

(3)操作隔離開關(guān)時(shí)，應(yīng)注意地刀、主刀閉鎖關(guān)系，防止拉壞;電動(dòng)操作時(shí)，電動(dòng)回路保護(hù)跳開，不能使用過大力度手搖操作手柄，防止敏感易損的部件如拐臂、法蘭盤上方固定盤、軸套的軸銷孔等損壞;操作隔離開關(guān)時(shí)，還應(yīng)注意觀察隔離開關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)及導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)，盡量縮短燃弧時(shí)間，以減少動(dòng)靜觸頭的電弧燒損，如出現(xiàn)電機(jī)分合閘速率過慢應(yīng)更換電機(jī);

(4)停電檢修隔離開關(guān)時(shí)，應(yīng)檢查其導(dǎo)電回路接觸部位。清掃緊固拐臂、連桿、傳動(dòng)桿各處螺絲的轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)部位并加涂二硫化鉬潤滑脂;用凡士林清洗靜觸頭與動(dòng)觸頭觸指，更換生銹的螺絲并進(jìn)行防腐處理;

(5)冬季氣溫較低、溫差大地區(qū)，隔離開關(guān)材質(zhì)熱脹冷縮現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)潤滑脂也會(huì)冷凝變稠，這些因素會(huì)導(dǎo)致操作阻力增大，操作人員操作時(shí)應(yīng)做到心中有數(shù)。

目前，隔離開關(guān)已成為電力系統(tǒng)設(shè)備管理中缺陷率較高的設(shè)備種類，保證其可靠穩(wěn)定運(yùn)行是一項(xiàng)緊迫、重要的任務(wù)。

[1]SPV/SPVT垂直半剪刀式隔離開關(guān)安裝和維護(hù)說明手冊[Z].

[2]GW16型隔離開關(guān)安裝和維護(hù)說明手冊[Z].

[3]梁方建，張道乾.GW5－110型隔離開關(guān)觸頭發(fā)熱缺陷分析及檢修處理[J].高壓電器，2004.

[4]史智萍，張征，楊春.隔離開關(guān)的可靠性分析及對(duì)策[J].華北電力技術(shù)，2007，增刊.