220?kV GIS隔離刀閘操作機構卡阻分析與措施

張科

摘 要：針對分析某220 kV GIS隔離刀閘操作機構卡阻異常問題，在通過各零部件分析，檢測得出導致操作機構異常的根本原因是額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象，并進一步分析發生該卡阻的原因和由此可能帶來的嚴重后果，最后，就如何避免此類問題提出一些建議.

關鍵詞：GIS 隔離開關 機構卡阻

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0092-02

1 故障情況

某500k站4月03日在進行220 kV 5M母線由運行轉檢修，負荷轉6M母線運行的操作任務中，對#3變中6M母線側22036隔離開關進行第一次合閘過程中，出現了開關動、靜觸頭未合到位而二次輔助接點均已接通的異常現象，監控后臺顯示22036刀閘已在合位，實際觸頭合閘不到位，主導電回路未接通，此種情況如果對刀閘發生誤判斷的話，會發生帶電拉負荷的嚴重故障，范圍將擴大至主變進行故障沖擊。開關型號：ZF6-252-FDS，廠家：某高壓開關有限公司。

2 隔離刀閘操作機構原理

合閘時由電機通過蝸桿帶動渦輪轉動，由渦輪帶動傳動曲軸給彈簧儲能，過“死點”后彈簧自動釋放能量推動主輸出軸轉動，同時由連在輸出拐臂上的油緩沖器進行緩沖。機構主輸出軸旋轉會帶動GIS隔離開關本體的主傳動拐臂傳動連桿及各相拐臂旋轉，從而帶動隔離開關動觸頭向下運動實現合閘。

3 原因分析

對故障的隔離刀閘進行了零部件的解體。

3.1 緩沖器檢查

圖2和圖3對比可見，22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿頂端存在明顯銹蝕，而其他完好的緩沖器相同位置并無銹蝕痕跡。說明22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿連接部位比較干澀，潤滑效果較差，摩擦阻力大。這使得第一次合閘動作過程中，消耗了較大的操作能量，是導致第一次合閘不到位的主要因素之一。

圖4所示22036隔離開關緩沖器防塵圈已完全粉化，導致第一次分、合閘操作后，緩沖器與活塞桿之間聚集了防塵圈粉化顆粒物。這些顆粒物增加了緩沖器活塞桿與法蘭之間的摩擦阻力。

緩沖器法蘭密封圈形變導致阻力增大，由圖6可見，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈已變形、損傷，減小了密封圈與活塞桿之間的間隙，增大密封圈與活塞桿間的抱緊力，在活塞桿運動過程中，在活塞桿表面留下了周向痕跡，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈變形導致密封圈與緩沖器活塞桿之間的阻力明顯增加，從而改變了緩沖器原有的性能，導致額外阻力的出現，消耗了彈簧輸出功率。

3.2 齒輪傳動機構

從圖7可見，22036隔離開關的機構齒輪潤滑良好，未見明顯卡滯痕跡。

3.3 機構彈簧

彈簧機構的彈簧組由大、中、小3個彈簧組成，在22036緩沖器彈簧組的大彈簧內壁和中彈簧的外壁發現有明顯的因碰撞摩擦產生的損傷。

彈簧組導向桿單側磨損比較嚴重（見圖11），說明22036隔離開關動作過程中彈簧組發生了彎曲變形，小彈簧的內壁與導向桿發生了碰磨。因此，大彈簧的內壁與中彈簧的外壁、小彈簧的內壁與導向桿之間的碰磨，增大了分合閘過程中彈簧的阻尼，削弱了彈簧有效輸出功。

3.4 緩沖器油檢查

通過測量緩沖器內部的油量發現，22036隔離開關緩沖器油為307 mL，同批次22035隔離開關緩沖器油量為360 mL，25295隔離開關緩沖器油量為398 mL。同時檢查22036隔離開關機構箱，緩沖器周圍未見漏油痕跡。可見22036隔離開關緩沖器油量明顯低于其它緩沖器。減少緩沖器油，可有效降低緩沖器的阻力，提高分合閘速度。

3.5 傳動連桿機構

機構輸出軸、傳動連桿、相間連桿等處的軸銷、萬向軸承處均涂抹了潤滑脂。由于長期暴露在戶外，已明顯老化干澀呈結狀，且粘附較多粉塵，在操作時造成連桿轉動不靈活，存在阻力，是引起首次分合不到位的因素之一。

4 結論

彈簧輸出功率與各部件阻尼力矩之間的平衡，是保障隔離開關分、合閘到位的關鍵。本次分合不到位的關鍵原因在于額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象。投運后，緩沖器防塵圈粉化，法蘭與活塞桿頂端之間出現銹蝕、干澀，導致緩沖器自身阻力增大；緩沖器尾部固定銷孔及軸銷潤滑不夠，使得緩沖器上下活動時出現卡澀，引起緩沖器活塞頭、活塞桿與內缸、法蘭之間出現異常摩擦阻力；緩沖器密封圈變形，增加了法蘭與活塞桿之間的摩擦阻力；機構外部傳動連桿潤滑脂老化干澀結塊，也增加了額外的阻力，因此，外部額外的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，打破了出廠時的臨界配合狀態，導致隔離開關第一次存在出現合、分不到位的問題。而到第二次操作時，各產生摩擦阻力的環節均得到了潤滑，摩擦阻力大為減小，因此，由第二次開始至后續多次操作，隔離開關均能合閘到位。

5 防范措施

針對本次多年未操作的隔離開關在操作過程中出現的異常及分析結果，建議在今后設備運維中增加以下措施，以確保設備操作可靠。

5.1 進一步修編設備運維管理規范，完善設備運維的手段

結合設備特點和運行情況，制定開關類設備定期輪換操作的標準，提出對長期沒有進行操作的開關類設備操作、維護工作要求。

研究GIS隔離開關觸頭狀態的“可視化”措施，提出切實可行的方法，制定技術改造計劃，盡快完善狀態監控手段。

5.2 進一步完善設備隱患排查標準，提高設備健康水平

在原有的基礎上，進一步梳理設備運行中存在的風險，深入挖掘設備運行隱患，完善風險控制措施和隱患排查標準。

定期對110 kV及以上電壓等級設備逐臺開展狀態評價工作，對設備運行健康值進行有效評價，以指導設備檢修、技改工作。

5.3 加強設備出廠驗收檢測工作，有效提升設備入網質量

梳理總結設備在運行中存在的問題，完善設備訂貨技術條件要求，提升設備質量水平。

參考文獻

[1] 羅學琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 張宇嬌，莊日平，程炯.SF6氣體絕緣全封閉組合電器故障分析[J].高電壓技術， 2005（1）.

[3] Q/GDW123—2005 750 kV高壓電器（GIS、隔離開關、避雷器）施工及驗收規范[s].

[4] 王東，李飛.500 kV封閉組合電器（GIS）安裝與試驗[J].電源技術應用，2013（10）.

[5] 林青云.淺談GIS變電站設備安裝注意事項[J].科學之友，2011（8）.

[6] 尹小平.GIS設備安裝中的有關問題[J].冶金動力，2006（5）.

[7] 高龍.關于GIS設備安裝過程中的三大要素[J].科技信息，2009（21）.endprint

摘 要：針對分析某220 kV GIS隔離刀閘操作機構卡阻異常問題，在通過各零部件分析，檢測得出導致操作機構異常的根本原因是額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象，并進一步分析發生該卡阻的原因和由此可能帶來的嚴重后果，最后，就如何避免此類問題提出一些建議.

關鍵詞：GIS 隔離開關 機構卡阻

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0092-02

1 故障情況

某500k站4月03日在進行220 kV 5M母線由運行轉檢修，負荷轉6M母線運行的操作任務中，對#3變中6M母線側22036隔離開關進行第一次合閘過程中，出現了開關動、靜觸頭未合到位而二次輔助接點均已接通的異常現象，監控后臺顯示22036刀閘已在合位，實際觸頭合閘不到位，主導電回路未接通，此種情況如果對刀閘發生誤判斷的話，會發生帶電拉負荷的嚴重故障，范圍將擴大至主變進行故障沖擊。開關型號：ZF6-252-FDS，廠家：某高壓開關有限公司。

2 隔離刀閘操作機構原理

合閘時由電機通過蝸桿帶動渦輪轉動，由渦輪帶動傳動曲軸給彈簧儲能，過“死點”后彈簧自動釋放能量推動主輸出軸轉動，同時由連在輸出拐臂上的油緩沖器進行緩沖。機構主輸出軸旋轉會帶動GIS隔離開關本體的主傳動拐臂傳動連桿及各相拐臂旋轉，從而帶動隔離開關動觸頭向下運動實現合閘。

3 原因分析

對故障的隔離刀閘進行了零部件的解體。

3.1 緩沖器檢查

圖2和圖3對比可見，22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿頂端存在明顯銹蝕，而其他完好的緩沖器相同位置并無銹蝕痕跡。說明22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿連接部位比較干澀，潤滑效果較差，摩擦阻力大。這使得第一次合閘動作過程中，消耗了較大的操作能量，是導致第一次合閘不到位的主要因素之一。

圖4所示22036隔離開關緩沖器防塵圈已完全粉化，導致第一次分、合閘操作后，緩沖器與活塞桿之間聚集了防塵圈粉化顆粒物。這些顆粒物增加了緩沖器活塞桿與法蘭之間的摩擦阻力。

緩沖器法蘭密封圈形變導致阻力增大，由圖6可見，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈已變形、損傷，減小了密封圈與活塞桿之間的間隙，增大密封圈與活塞桿間的抱緊力，在活塞桿運動過程中，在活塞桿表面留下了周向痕跡，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈變形導致密封圈與緩沖器活塞桿之間的阻力明顯增加，從而改變了緩沖器原有的性能，導致額外阻力的出現，消耗了彈簧輸出功率。

3.2 齒輪傳動機構

從圖7可見，22036隔離開關的機構齒輪潤滑良好，未見明顯卡滯痕跡。

3.3 機構彈簧

彈簧機構的彈簧組由大、中、小3個彈簧組成，在22036緩沖器彈簧組的大彈簧內壁和中彈簧的外壁發現有明顯的因碰撞摩擦產生的損傷。

彈簧組導向桿單側磨損比較嚴重（見圖11），說明22036隔離開關動作過程中彈簧組發生了彎曲變形，小彈簧的內壁與導向桿發生了碰磨。因此，大彈簧的內壁與中彈簧的外壁、小彈簧的內壁與導向桿之間的碰磨，增大了分合閘過程中彈簧的阻尼，削弱了彈簧有效輸出功。

3.4 緩沖器油檢查

通過測量緩沖器內部的油量發現，22036隔離開關緩沖器油為307 mL，同批次22035隔離開關緩沖器油量為360 mL，25295隔離開關緩沖器油量為398 mL。同時檢查22036隔離開關機構箱，緩沖器周圍未見漏油痕跡。可見22036隔離開關緩沖器油量明顯低于其它緩沖器。減少緩沖器油，可有效降低緩沖器的阻力，提高分合閘速度。

3.5 傳動連桿機構

機構輸出軸、傳動連桿、相間連桿等處的軸銷、萬向軸承處均涂抹了潤滑脂。由于長期暴露在戶外，已明顯老化干澀呈結狀，且粘附較多粉塵，在操作時造成連桿轉動不靈活，存在阻力，是引起首次分合不到位的因素之一。

4 結論

彈簧輸出功率與各部件阻尼力矩之間的平衡，是保障隔離開關分、合閘到位的關鍵。本次分合不到位的關鍵原因在于額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象。投運后，緩沖器防塵圈粉化，法蘭與活塞桿頂端之間出現銹蝕、干澀，導致緩沖器自身阻力增大；緩沖器尾部固定銷孔及軸銷潤滑不夠，使得緩沖器上下活動時出現卡澀，引起緩沖器活塞頭、活塞桿與內缸、法蘭之間出現異常摩擦阻力；緩沖器密封圈變形，增加了法蘭與活塞桿之間的摩擦阻力；機構外部傳動連桿潤滑脂老化干澀結塊，也增加了額外的阻力，因此，外部額外的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，打破了出廠時的臨界配合狀態，導致隔離開關第一次存在出現合、分不到位的問題。而到第二次操作時，各產生摩擦阻力的環節均得到了潤滑，摩擦阻力大為減小，因此，由第二次開始至后續多次操作，隔離開關均能合閘到位。

5 防范措施

針對本次多年未操作的隔離開關在操作過程中出現的異常及分析結果，建議在今后設備運維中增加以下措施，以確保設備操作可靠。

5.1 進一步修編設備運維管理規范，完善設備運維的手段

結合設備特點和運行情況，制定開關類設備定期輪換操作的標準，提出對長期沒有進行操作的開關類設備操作、維護工作要求。

研究GIS隔離開關觸頭狀態的“可視化”措施，提出切實可行的方法，制定技術改造計劃，盡快完善狀態監控手段。

5.2 進一步完善設備隱患排查標準，提高設備健康水平

在原有的基礎上，進一步梳理設備運行中存在的風險，深入挖掘設備運行隱患，完善風險控制措施和隱患排查標準。

定期對110 kV及以上電壓等級設備逐臺開展狀態評價工作，對設備運行健康值進行有效評價，以指導設備檢修、技改工作。

5.3 加強設備出廠驗收檢測工作，有效提升設備入網質量

梳理總結設備在運行中存在的問題，完善設備訂貨技術條件要求，提升設備質量水平。

參考文獻

[1] 羅學琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 張宇嬌，莊日平，程炯.SF6氣體絕緣全封閉組合電器故障分析[J].高電壓技術， 2005（1）.

[3] Q/GDW123—2005 750 kV高壓電器（GIS、隔離開關、避雷器）施工及驗收規范[s].

[4] 王東，李飛.500 kV封閉組合電器（GIS）安裝與試驗[J].電源技術應用，2013（10）.

[5] 林青云.淺談GIS變電站設備安裝注意事項[J].科學之友，2011（8）.

[6] 尹小平.GIS設備安裝中的有關問題[J].冶金動力，2006（5）.

[7] 高龍.關于GIS設備安裝過程中的三大要素[J].科技信息，2009（21）.endprint

摘 要：針對分析某220 kV GIS隔離刀閘操作機構卡阻異常問題，在通過各零部件分析，檢測得出導致操作機構異常的根本原因是額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象，并進一步分析發生該卡阻的原因和由此可能帶來的嚴重后果，最后，就如何避免此類問題提出一些建議.

關鍵詞：GIS 隔離開關 機構卡阻

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0092-02

1 故障情況

某500k站4月03日在進行220 kV 5M母線由運行轉檢修，負荷轉6M母線運行的操作任務中，對#3變中6M母線側22036隔離開關進行第一次合閘過程中，出現了開關動、靜觸頭未合到位而二次輔助接點均已接通的異常現象，監控后臺顯示22036刀閘已在合位，實際觸頭合閘不到位，主導電回路未接通，此種情況如果對刀閘發生誤判斷的話，會發生帶電拉負荷的嚴重故障，范圍將擴大至主變進行故障沖擊。開關型號：ZF6-252-FDS，廠家：某高壓開關有限公司。

2 隔離刀閘操作機構原理

合閘時由電機通過蝸桿帶動渦輪轉動，由渦輪帶動傳動曲軸給彈簧儲能，過“死點”后彈簧自動釋放能量推動主輸出軸轉動，同時由連在輸出拐臂上的油緩沖器進行緩沖。機構主輸出軸旋轉會帶動GIS隔離開關本體的主傳動拐臂傳動連桿及各相拐臂旋轉，從而帶動隔離開關動觸頭向下運動實現合閘。

3 原因分析

對故障的隔離刀閘進行了零部件的解體。

3.1 緩沖器檢查

圖2和圖3對比可見，22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿頂端存在明顯銹蝕，而其他完好的緩沖器相同位置并無銹蝕痕跡。說明22036隔離開關緩沖器法蘭與活塞桿連接部位比較干澀，潤滑效果較差，摩擦阻力大。這使得第一次合閘動作過程中，消耗了較大的操作能量，是導致第一次合閘不到位的主要因素之一。

圖4所示22036隔離開關緩沖器防塵圈已完全粉化，導致第一次分、合閘操作后，緩沖器與活塞桿之間聚集了防塵圈粉化顆粒物。這些顆粒物增加了緩沖器活塞桿與法蘭之間的摩擦阻力。

緩沖器法蘭密封圈形變導致阻力增大，由圖6可見，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈已變形、損傷，減小了密封圈與活塞桿之間的間隙，增大密封圈與活塞桿間的抱緊力，在活塞桿運動過程中，在活塞桿表面留下了周向痕跡，22036隔離開關緩沖器外法蘭密封圈變形導致密封圈與緩沖器活塞桿之間的阻力明顯增加，從而改變了緩沖器原有的性能，導致額外阻力的出現，消耗了彈簧輸出功率。

3.2 齒輪傳動機構

從圖7可見，22036隔離開關的機構齒輪潤滑良好，未見明顯卡滯痕跡。

3.3 機構彈簧

彈簧機構的彈簧組由大、中、小3個彈簧組成，在22036緩沖器彈簧組的大彈簧內壁和中彈簧的外壁發現有明顯的因碰撞摩擦產生的損傷。

彈簧組導向桿單側磨損比較嚴重（見圖11），說明22036隔離開關動作過程中彈簧組發生了彎曲變形，小彈簧的內壁與導向桿發生了碰磨。因此，大彈簧的內壁與中彈簧的外壁、小彈簧的內壁與導向桿之間的碰磨，增大了分合閘過程中彈簧的阻尼，削弱了彈簧有效輸出功。

3.4 緩沖器油檢查

通過測量緩沖器內部的油量發現，22036隔離開關緩沖器油為307 mL，同批次22035隔離開關緩沖器油量為360 mL，25295隔離開關緩沖器油量為398 mL。同時檢查22036隔離開關機構箱，緩沖器周圍未見漏油痕跡。可見22036隔離開關緩沖器油量明顯低于其它緩沖器。減少緩沖器油，可有效降低緩沖器的阻力，提高分合閘速度。

3.5 傳動連桿機構

機構輸出軸、傳動連桿、相間連桿等處的軸銷、萬向軸承處均涂抹了潤滑脂。由于長期暴露在戶外，已明顯老化干澀呈結狀，且粘附較多粉塵，在操作時造成連桿轉動不靈活，存在阻力，是引起首次分合不到位的因素之一。

4 結論

彈簧輸出功率與各部件阻尼力矩之間的平衡，是保障隔離開關分、合閘到位的關鍵。本次分合不到位的關鍵原因在于額外產生的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，導致觸頭在剛分、剛合點前停止運動，出現了第一次合不到位和分不到位的現象。投運后，緩沖器防塵圈粉化，法蘭與活塞桿頂端之間出現銹蝕、干澀，導致緩沖器自身阻力增大；緩沖器尾部固定銷孔及軸銷潤滑不夠，使得緩沖器上下活動時出現卡澀，引起緩沖器活塞頭、活塞桿與內缸、法蘭之間出現異常摩擦阻力；緩沖器密封圈變形，增加了法蘭與活塞桿之間的摩擦阻力；機構外部傳動連桿潤滑脂老化干澀結塊，也增加了額外的阻力，因此，外部額外的阻尼力矩消耗了彈簧輸出功率，打破了出廠時的臨界配合狀態，導致隔離開關第一次存在出現合、分不到位的問題。而到第二次操作時，各產生摩擦阻力的環節均得到了潤滑，摩擦阻力大為減小，因此，由第二次開始至后續多次操作，隔離開關均能合閘到位。

5 防范措施

針對本次多年未操作的隔離開關在操作過程中出現的異常及分析結果，建議在今后設備運維中增加以下措施，以確保設備操作可靠。

5.1 進一步修編設備運維管理規范，完善設備運維的手段

結合設備特點和運行情況，制定開關類設備定期輪換操作的標準，提出對長期沒有進行操作的開關類設備操作、維護工作要求。

研究GIS隔離開關觸頭狀態的“可視化”措施，提出切實可行的方法，制定技術改造計劃，盡快完善狀態監控手段。

5.2 進一步完善設備隱患排查標準，提高設備健康水平

在原有的基礎上，進一步梳理設備運行中存在的風險，深入挖掘設備運行隱患，完善風險控制措施和隱患排查標準。

定期對110 kV及以上電壓等級設備逐臺開展狀態評價工作，對設備運行健康值進行有效評價，以指導設備檢修、技改工作。

5.3 加強設備出廠驗收檢測工作，有效提升設備入網質量

梳理總結設備在運行中存在的問題，完善設備訂貨技術條件要求，提升設備質量水平。

參考文獻

[1] 羅學琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2] 張宇嬌，莊日平，程炯.SF6氣體絕緣全封閉組合電器故障分析[J].高電壓技術， 2005（1）.

[3] Q/GDW123—2005 750 kV高壓電器（GIS、隔離開關、避雷器）施工及驗收規范[s].

[4] 王東，李飛.500 kV封閉組合電器（GIS）安裝與試驗[J].電源技術應用，2013（10）.

[5] 林青云.淺談GIS變電站設備安裝注意事項[J].科學之友，2011（8）.

[6] 尹小平.GIS設備安裝中的有關問題[J].冶金動力，2006（5）.

[7] 高龍.關于GIS設備安裝過程中的三大要素[J].科技信息，2009（21）.endprint