GIS刀閘分合閘位置判斷工具的研究

楊波++祝嘉明++吳明武++覃錦秋++王鑫富

摘 要：介紹了GIS工作原理及特點，設計了GIS刀閘分合閘位置判斷工具，從根本上能判斷GIS刀閘分合到位的問題；減少了值班員對操作GIS刀閘合閘不到位的風險。同時該工具判斷準確，保障了設備的正常供電。

關鍵詞：GIS設備；組合開關；刀閘位置；位置指示裝置

1.GIS工作原理及技術特點

1.1 GIS工作原理

GIS刀閘式斷路器主要是把所有帶點部分封裝在SF6氣體內部，很好的與外部灰塵、氣體進行有效絕緣，從而實現高壓停、送電或者倒閘等控制。GIS英文全稱為Gas Insulator Switch中文翻譯成“氣體絕緣開關”，氣體一般采用六氟化硫，適用于各種變電站。

GIS斷路器主要包括隔離開關傳動裝置、斷路器動觸頭、斷路器靜觸頭中間出頭、絕緣子、絕緣拉桿、筒體、合分閘指示裝置、電動機等部件組成。

GIS開關操動機構獲得操作命令后，電動機啟動運轉帶動主軸及套在主軸上的拐臂板旋轉特定角度，拐臂板推動導向套、絕緣拉桿及動觸頭沿隔離開關的中心線作直線運動，實現分、合閘操作。同時操動機構帶動分合閘指示牌轉動，指示與刀閘位置相對應的分合閘位置，有傳動連桿時，其一端會變位靠近規定的代表刀閘分、合閘到位的點，而判斷其內部的刀閘是否分、合閘到位需通過操動機構上的指示牌指示。GIS設備隔離開關（地刀）分、合閘指示方式主要為：第一種是安裝在刀閘機構箱內的分合閘指示牌的分、合閘指示。第二種是刀閘操動機構傳動連桿的變位指示[1]。

1.2 GIS刀閘技術特點

GIS應用廣泛，技術比較簡單，其主要技術特點如下：

（1）安全性能高，GIS組合開關全部帶點設備均封裝在惰性氣體內并具有良好的接地的金屬外殼內，消除了操作觸電的危險，保證人身安全及操作安全，充填氣體為不燃性氣體，消除了火災因素。

（2）設備結構緊湊化、小型化。組合開關設計緊湊，結構優良，采用絕緣性能較好的氣體絕緣，實現小型化生產，有利于節約占地面積，節約資源。

（3）良好的可靠性。GIS開關全部帶電部分全部密封于SF6中，隔絕了外部雨雪、灰塵等環境影響，減少了故障率，確保運行可靠性。

（4）電磁干擾小。GIS開關采用金屬外殼封閉，很好的屏蔽了電磁波、靜電、噪音等干擾，減少了環境污染問題。

（5）設備安裝便捷。GIS開關全部實現量化生產封裝，，設備運輸、安裝、實驗便捷，安裝調試周期短。

（7）設備維護方便，，降低生產成本。檢修周期時間跨度較長，減少了工人維護工作量，降低了維護成本。

（8）設備采用全鋁合金外殼，具有質量輕、耐腐蝕等特點；

（8）滅弧性能好，具有較強開斷性，設備配有電動分合閘機構配彈簧操動機構。

（9）設備采用模塊化設計，適應能力強，應用廣泛。

2.GIS刀閘和分閘存在的問題

GIS刀閘現有指示裝置雖然可以充分利用機構箱內空間和分合閘時連桿位置的變化，但是其指示牌裝設在機構箱內部，假設指示牌安裝位置不對或運行時間長存在松動，觀察時很難觀察到位，且指示牌無刻度存在指示不精確的問題。

部分GIS刀閘可能持續運行多年，GIS設備隔離開關（地刀）操動機構由于老化、銹蝕等會存在機構卡滯、連桿變位等情況，這時現有指示裝置的缺點會很明顯，若合閘指示牌有傾斜，刀閘的合閘超行程是否符合規定，超行程過小，接觸電阻必然增大，運行過程中可能因為發熱嚴重而發生安全事故。

若分閘指示牌有傾斜，刀閘分閘時行程無法準確判斷，若刀閘分閘時行程不到位或刀閘分閘沒分來，拉開斷路器兩側隔離開關時，如果刀閘的分閘不到位，可能會導致動靜觸頭無法完全分離，若此時合上相應地刀將會導致嚴重的安全事故；另外刀閘分合閘到位但是指示牌指示偏差很大或者刀閘合閘不到位，這種情況在實際使用中比較常見，如果刀閘合閘不到位，會造成線路中無電流運行或是缺相運行，若是刀閘的動靜觸頭沒有完全借助，極可能產生放電現象，由此會造成設備溫度急劇升高，嚴重時可能會導致弧光接地短路。需要檢查刀閘分、合閘到位的前提下調整指示牌[2]。

3.GIS刀閘分合閘位置檢測工具設計

3.1設計依據及主要內容

通過對GIS刀閘分合閘位置判斷工具的研究，從根本上能判斷GIS刀閘分合到位的問題，這樣減少了值班員對操作GIS刀閘合閘不到位的風險，同時保障了設備的正常供電，能更直觀的判斷GIS刀閘分合閘是否到位的問題。

針對GIS設備無法直接觀察刀閘位置的結構特點，通過使用GIS刀閘分合閘位置判斷工具可以分析出GIS刀閘是否分合閘到位。GIS刀閘分合閘位置判斷工具是利用刀閘連桿拐臂行程的測量來判斷刀閘觸頭的插入深度，從而判斷刀閘是否分合閘到位。該工具主要是通過一個主表盤，在表盤里面裝有3個回路的行程燈及刀閘總行程刻度，通過對刀閘的拐臂動作情況來判斷刀閘插入深度，從而判斷其分閘到位情況。

3.2 主要技術方案

收集廣西電網有限責任公司賀州供電局220kV江口變電站西開GIS刀閘型號的準確分合閘位置、插入深度以及刀閘拐臂的角度。在GIS刀閘的傳動軸裝上一個角度尺，隨著刀閘分合閘拐臂方向同步運動。 在儀表盤上裝上紅、綠指示燈，當刀閘合到位后紅燈亮、刀閘分到位后綠燈亮。

3.3設計判斷工具工作原理及操作方法

設計的GIS刀閘工具在檢修時正確判斷刀閘的分合閘位置，對刀閘觸頭進行精細的調整及正確調整指示器位置。 作用：將GIS刀閘兩側地刀合上，拆除地刀的外部接地扁鐵，將指示器分別接至兩地刀引出扁鐵出，刀閘在合閘位置時指示器燈亮，分閘位置時，指示燈滅，通過手動分合刀閘，判斷刀閘剛分、剛合位置；角尺作用：計算出刀閘指示器轉動的圓弧角度[3]。

將磁力固定器安裝固定在刀閘扁鐵上，利用可調固定桿調節好位置，用標尺與可調固定桿相連接，標尺上端與量角器用活動螺絲固定在磁鐵上 ，隨著刀閘分合閘拐臂方向同步運動，用磁鐵牢牢固定在刀閘傳動軸上， 最后連上接觸顯示器，當刀閘在合閘位置時指示器燈亮，分閘位置時，指示燈滅，通過手動分合刀閘，判斷刀閘剛分、剛合位置。

其工作原理為：刀閘的開距、超程和指示轉動圓弧角度均為定量（可向要求廠家提供相關參數），即可算出指示器單位角度Ф與對應刀閘觸頭運行的距離L，刀閘開距與超程的比例S。手動合閘：在刀閘剛合時，記錄刀閘的剛合角度Ф11，剛合至合閘到位時轉動角度Ф12，總運轉角度Ф13；手動分閘：在刀閘剛分時，記錄刀閘的剛分角度Ф21，剛分至分閘到位時轉動角度Ф22，總運轉角度Ф23。

通過實際運行效果分析，該裝置具有特點是可以觀察到刀閘在分/合閘過程中的整個轉動過程。能有效防止由于傳動桿等中間傳動器件的影響，造成位置指示的不不準確。能夠直觀顯示刀閘位置，有助于操作人員判斷設備狀態，防止誤操作的風險。

4.結論

GIS刀閘分合閘位置判斷工具能通過GIS刀閘分合閘位置判斷工具有效地觀察刀閘位置，對值班員操作后更直觀的判斷GIS刀閘是否分合到位，防止刀閘分合不到位引起的電網安全事故；該設計簡單，判斷精確，便于推廣。

參考文獻

[1]劉海濤.GIS刀閘分合閘到位確認改進措施[J].硅谷，2014（24）：190-191.

[2]張科.220kVGIS刀閘分合到位的綜合判斷方法的研究[J].中國科技信息， 2014（14）：172-174.

[3]姜俊和，楊冠華，吳建文，等.GIS設備隔離開關（地刀）分、合閘位置精確指示裝置的研究與應用[J].電氣技術，2016（2）：100-101.