一起典型的GIS刀閘機構分閘位固死的故障處理及二次原理解析

徐文

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起典型的GIS刀閘機構分閘位固死的故障處理及二次原理解析

徐文

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

刀閘機構是GIS操作的重要部件，不能電動分合的故障時有發(fā)生，而產生故障的原因也有很多方面，此次缺陷原因非機械故障、非電機控制回路和電機轉動回路的故障，是由電制動回路故障引起。下文將結合我局某變電站一起GIS刀閘機構分閘位固死故障為例，從多個角度尋找原因，最后再采取有效措施從根本上解決了問題，并提出了相關經驗總結。

GIS;刀閘機構;電制動

1 引言

22024刀閘分閘后不能合閘的故障，經現(xiàn)場檢查處理，缺陷原因非分閘緩沖器損壞導致，直接原因是由于機構分閘繼電器常閉接點(71-72)損壞導致，此常閉接點是電機電剎車回路中的常閉接點，若此接點斷開，電機分合閘會過位，導致機構在分閘后與機構轉輪摩擦固死，再次合閘后電機功率不足以使機構合閘。經確認故障原因后，已將繼電器內部打開，發(fā)現(xiàn)此常閉接點彈簧片變形，確認此故障是由繼電器內部彈簧片變形導致。經處理后，機構恢復正常。這是一起二次回路缺陷導致一次機械故障表象的典型缺陷，在以后刀閘機構故障的處理中能起到很好借鑒作用。

2 缺陷報告

型號SDA 542的電容式電壓互感器是由山東魯能恩翼帕瓦電機有限公司生產的產品。我局某220kV變電站220kV GIS使用該型號產品，出廠日期為2006年12月，投產日期為2007年08月。運行進行22024刀閘操作時，刀閘在分位不能合閘(合閘繼電器吸合),合位可以分閘。此刀閘缺陷存在了多年，每次操作時都需要班組人員到現(xiàn)場以手動方式向合閘方向搖出一點，電動即可合閘。

3 缺陷初步分析

根據(jù)現(xiàn)場缺陷報告的描述可以進行初步分析：

(1)刀閘在分位轉動合閘旋鈕時，合閘繼電器吸合，說明刀閘控制回路正常；

(2)22024刀閘分位不能合閘，搖出一點后電動即可合閘。搖出一點的過程中改變了兩個方面：機械—機構擺脫分閘死位、電氣—分閘限位行程開關由分轉為常閉。電氣方面分閘限位行程開關的動作對合閘無影響，所以是機構分閘終點位卡滯導致機構固死。

電機的功率是有限的，阻力過大電機將無法帶動機構。機構分閘終點位卡滯的可能原因有兩方面：

圖1

(1)機械原因

①機構分閘終點位摩擦較大，常見在機構轉動或滑動位置有明顯雜質，經過潤滑劑處理后可得到解決；(22024刀閘非此原因)

②機構油緩沖器的緩沖力不夠，在分閘到達極限位后，滑塊停止距離過長導致過沖。觀察其它刀閘分閘時緩沖器的位置并未與機構滑塊接觸，說明此廠家的油緩沖器為機械限位作用，不作為電機停止慣性消耗用。(22024刀閘非此原因)

同時根據(jù)與相鄰機構對比，機構分閘時過位，使滑塊與齒輪摩擦固死。

(2)電氣原因

①限位行程開關問題

限位行程開關的位置出現(xiàn)偏移，在分閘到達極限位后，使電機控制回路斷開較推遲，導致滑塊停止距離過長而使機構分閘位固死；現(xiàn)場觀察22024刀閘限位行程開關的位置為定死狀態(tài)，所以也不存在偏移。(22024刀閘非此原因)

②電機制動(剎車)回路的問題

電動機在停止后，仍存在較大動能，為使此動能及時消除，直流電動機一般采用電制動的方式。直流電動機的電制動有三種方式：能耗制動、反接制動、回饋制動。此刀閘電制動為能耗制動方式，電機在控制電源斷路后，為了使機構快速停止，增加了泄放能量的通路，串接制動電阻R，并在此通路中電機產生反向感應電動勢，產生的反向轉動力加速電機的停止，同時也加速了機械滑塊的停止。(可能原因)

經分析后，初步判斷為電機制動回路故障導致機構分閘過位。

4 刀閘及二次元件標識和二次圖分析

此項流程節(jié)點的重點在于根據(jù)圖紙確認各個二次元件的名稱、位置和作用，再分析各個功能的實現(xiàn)，最后分析可能導致缺陷的情況。

合閘二次圖如圖2所示。

圖2

二次元件匯總： 43R2：斷路器選擇用開關(遠方/就地)8D5：控制電源

3-ES1/ES2：刀閘就地分合開關 89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器

33C1/33T1：電機控制用合/分閘限位開關(行程開關)

331L：手柄插入防止用聯(lián)鎖限位開關(行程開關)

1LM：電磁鐵 33L：手動操作聯(lián)鎖用限位開關接點(行程開關)

M：電機 R5：串聯(lián)電阻 聯(lián)鎖回路：五防閉鎖回路

二次原理：

①手動操作閉鎖電氣回路

若手柄插入手孔中，打開手孔板后，行程開關331L閉合并與電磁鐵1LM形成閉鎖回路，使在電機控制回路中的33L手動操作閉鎖接點由常閉狀態(tài)打開，斷開電機控制回路。防止在手動操作時電動分合，造成設備及人員傷害。

②聯(lián)鎖回路

該把刀閘可以進行電動分合的五防邏輯必須滿足，總聯(lián)鎖回路才通路，由若干個條件“邏輯與”。

圖3

DS3(22024)刀閘的聯(lián)鎖由ES3、ES1/ES2、CB1-9(A/B/C)、110kV側無電壓，只有滿足以上條件，控制回路的負端才有負電壓。

③電機運轉回路

電機的運轉靠89C5/89T5合/分閘輔助繼電器的吸合，控制回路中89C5/89T5合/分閘輔助繼電器動作后，繼電器常開接點閉合，常閉接點斷開。合/分閘電機運轉回路路徑：

合閘：PD5(電源)—89C5(74、73)常開接點閉合—89C5(53、54)常開接點閉合—R5—B5接點—M—A5接點—89C5(43、44)常開接點閉合—89T5(61、62)常閉接點繼續(xù)閉合—ND5

分閘：PD5(電源)—89T5(74、73)常開接點閉合—89T5(53、54)常開接點閉合—A5接點—M —B5接點—R5—89C5(61、62)常閉接點繼續(xù)閉合—89T5(43、44)常開接點閉合—ND5

④電動就地合/分控制回路的開始、保持與停止

開始：PS0(電源)—ES回路電編碼鎖—8D5(就地控制電源)—3-ES3(1、2)/(3、4)(就地合/分按鈕)—89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器—33C1/33T1(合/分極限位行程開關)—33L(手動操作閉鎖接點常閉狀態(tài))—聯(lián)鎖回路—N滿足五防邏輯、電源投上、在分/合閘位置時進行接地刀閘合/分操作，按下合/分按鈕，回路接通，89C5/89T5合/分閘輔助繼電器吸合。

保持：89C5/89T5的(13、14)接點接通，PS1(電源)—89C5/89T5(13、14)—89C5/89T5：合/分閘輔助繼電器—33C1/33T1(合/分極限位行程開關)—33L(手動操作閉鎖接點常閉狀態(tài))—聯(lián)鎖回路—N，形成自保持回路，使合閘/分閘繼續(xù)進行。

停止：當合閘/分閘一直持續(xù)到極限位時，在機械壓塊的移動下，行程開關33C1/33T1接點動作，將由常閉狀態(tài)變?yōu)榇蜷_，斷開控制回路，使89C5/89T5合/分閘輔助繼電器失電，從而斷開電機運轉回路。

⑤電機的制動

回路斷開后，由于電機是線圈結構，線圈將保持電流不突變的特性，將在其內部產生很強的反向感應電動勢，反向電動勢在泄放能量的通路形成回路：M—B5接點—R5—A5接點—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，電機在驅動回路停止后在泄放能量的通路中立即產生反向的力加速電機的停止。另外一方面合/分閘緩沖器也充當了另一個加速電機停止的力。從而電機的停止也驅動了機械滑塊的停止。

5 22024分閘位制動回路現(xiàn)場故障分析

由二次分析可知制動回路的原件較少，回路M—B5接點—R5—A5接點—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，搖出一點后電動正常可電機故障，制動回路故障原因：①制動電阻燒損或短路；②回路端子松動刀閘回路不通；③分合繼電器(31、32)常閉接點不通或由合位到分位使復位卡阻。

經現(xiàn)場量取電阻為3.6Ω(7.2Ω兩電阻并聯(lián))，回路各端子無松脫，分閘繼電器89T5(31、32)常閉接點不通。(注意制動回路為環(huán)路，需斷開一處后量通斷)

拆下繼電器后發(fā)現(xiàn)此常閉接點的彈簧片存在變形，這是故障的根本原因。

圖4

繼電器修復后，將機構再次試分合閘，機構恢復正常。

圖5

制動回路故障修復后機構對比圖—正常狀態(tài)(左)、機構分閘過位狀態(tài)(右)從圖中可以看到機構分閘過位后與齒輪摩擦固死，電機不能正常轉動，分閘緩沖器完全壓死，說明電機斷路后慣性力還是很大的，電制動的作用非常重要。恢復后可見緩沖器與機構滑塊尚有距離，緩沖器作為機械限位用。

6 小結

電動機構產生故障的原因也有很多方面，預分析不同缺陷故障的根本原因還是要把動作原理全部掌握，有了理論依據(jù)才能更正確、快速的找到問題的癥結所在。

[1] 孫旭東,王善銘.電機學[M].北京：清華大學出版社，2006.

[2] 許艷陽.變電設備現(xiàn)場故障與處理[M].北京：中國電力出版社,2008.

Breaker Typical GIS with the Agency Break-brake Principle of Fault Handling and Secondary of the Fixed Die Parsing

XUWen

(Zhuhai Power Supply Bureau,Zhuhai 519000,China)

Isolating switch is an important part of a GIS operations,and cannot be electric points of failure occurs frequently,and the causes of failure also have a lot of ways,the defect reason not mechanical failure,motor control circuit and turn the circuit fault,is caused by electric braking circuit fault.Below will inform a substation combine with GIS isolating switch break-brake solid die failure as an example,from various angles to find the reason,and then take effective measures to fundamentally solve the problem,and puts forward the relevant experience.

GIS;disconnecting switch;the electric brake

1004-289X(2016)03-0093-04

TM63

B

2015-08-14

徐文，男，電氣工程師，工學學士，變電檢修技師，主要從事變電一次設備檢修及二次繼電保護維護專業(yè)工作。