一起500 kV GIS隔離開關操作機構故障分析

李 鑫，李寶磊，楊 超

（國網華中電力調控分中心，湖北 武漢 430077）

一起500 kV GIS隔離開關操作機構故障分析

李 鑫，李寶磊，楊 超

（國網華中電力調控分中心，湖北 武漢 430077）

介紹一起500 kV GIS隔離開關操作機構故障的事故分析過程。綜合該設備歷史運行和檢修情況，通過現場解體檢查，模擬還原故障過程，對比分析交直流電機特性曲線和輸出參數，認為該隔離開關操作機構錯誤使用了不匹配的電機，異常特性輸出的積累導致操作時電機無法正常帶動機構動作，最終引起電機堵轉燒毀。通過對這起故障的分析，可為今后GIS隔離開關類似故障的分析處理提供借鑒和參考。

隔離開關；操作機構；電機；輸出特性

0 引言

隔離開關是GIS設備的重要組成部分，近年來因隔離開關故障引發(fā)的非計劃停運事件表現得較為突出。常見的故障類型有機構分合閘不到位、拒動、機構卡澀，導電回路過熱、異常放電，觸指斷裂、部件變形、脫落等。其中機構故障多為設計結構不滿足完善化要求、產品材質選用質量不高、日常運維不到位等原因造成[1-2]。

通過分析一起典型的因裝配錯誤引起的隔離開關操作機構故障，進一步說明每個零部件的裝配質量直接關系到GIS和隔離開關的安全可靠運行。制造廠家應加強裝配工藝、裝配質量控制，運維單位應加強過程督導和項目管理，防止類似故障發(fā)生。

1 故障概況

1.1 故障主要經過

2016年，某換流站根據調度命令進行交流濾波器由冷備用轉熱備用操作過程中，在合上56111刀閘時，現場檢查發(fā)現B相刀閘拒動，手動分、合閘操作發(fā)現操作機構卡死，無法進行手動操作，測量電機直阻為3.5 MΩ（正常值不超過100 Ω），電機燒損。

1.2 故障前運行方式

故障發(fā)生前，該換流站500 kV 1號母帶電運行，56111刀閘處于冷備用狀態(tài)。5611間隔與1號母線主接線圖見圖1。

圖1 故障間隔主接線圖Fig.1 The main wiring diagram of fault interval

1.3 設備運行和檢修情況

此次發(fā)生故障的設備56111刀閘為HGIS設備，2014年4月投運。2015年4月，56111刀閘B相氣室曾發(fā)生內部閃絡跳閘，并對故障刀閘氣室及操作機構進行了更換后投入運行。在2016年度該站檢修期間，56111刀閘進行了檢修及試驗，各項結果合格，詳細數據見表1。

表1 56111刀閘檢修后試驗結果Tab.1 The test results after overhaul of 56111 isolation switch

2 現場檢查情況

故障發(fā)生后，在現場對56111刀閘B相操作機構進行了解體檢查分析。現場檢查情況如下：

（1）操作機構使用電機型號錯誤，原采購技術文件和出廠說明書均標明為交流220 V、300 W，實際為直流220 V、200 W；

（2）給電機通交流220 V電源，可聽到電機“滋滋滋”的放電聲；

（3）通過正常手動操作機構，發(fā)現無卡澀情況，機構傳動系統未損壞；

（4）拆除表面部分傳動齒輪，通過傳動盤正常將傳動行程調整至完全分閘后，突然給予一個較大力矩，出現明顯的卡死現象，借助工具敲打轉盤轉桿，方能恢復正常。

現場圖片見圖2～4。

圖2 操作機構電機Fig.2 The operating mechanism motor

圖3 正常手動操作傳動機構Fig.3 The normal manual operated transmission mechanism

圖4 異常力矩下操作傳動機構Fig.4 The abnormal manual operated transmission mechanism

3 使用電機型號差異分析

隔離開關電動操作機構使用的電機，從供電電源上分為交流電機和直流電機，兩種電機的功率、額定電流、轉速和輸出扭矩有著明顯差異，如果將直流電機的供電電源改為交流電源，電機的輸出特性將會有顯著改變，詳細特性曲線(圖5～6)和輸出參數（表2）對比如下（對比試驗采用本次故障機構中同型號直流電機）。

圖5 交流電機在交流電源下正常分閘的特性曲線Fig.5 The characteristic curve of normal switching of AC motor under AC power supply

圖6 直流電機在交流電源下正常分閘的特性曲線Fig.6 The characteristic curve of normal switching of DC motor under AC power supply

表2 兩種工況正常分閘模式下輸出參數Tab.2 Under two conditions the output parameters in normal switching mode

4 故障原因分析

結合現場解體檢查和兩種電源工況下電機輸電特性對比情況，綜合分析認為：本次故障原因是由于56111刀閘B相操作機構使用了完全錯誤的電機型號。電機異常的輸出特性不能滿足原定使用的交流電機在交流工況下應該達到的輸出特性，這種異常特性輸出的積累，致使傳動鏈處于異常的咬合位置，導致后續(xù)操作時電機無法帶動機構動作，從而引起電機堵轉燒毀。本次機構解體試驗中，通過異常力矩操作也有效再現手動合閘操作機構時的卡死現象，驗證本次隔刀機構故障的真實原因。

另外，進一步了解到，在2015年4月56111刀閘B相氣室發(fā)生內部閃絡跳閘后，由于無備品備件，且停電時間十分緊張，廠家臨時調用異地某項目的其它型號操作機構，其工作疏忽直接導致本次故障發(fā)生。

5 措施和建議

針對本次故障情況，建議后續(xù)將采取如下處理措施：（1）運維單位應加強隔離開關設備的全過程管理，強化在該類產品出廠試驗、安裝調試等環(huán)節(jié)關鍵節(jié)點的見證和督導，嚴把設備質量關；（2）生產廠家應出具保證書，確保該站其它隔離開關的操作機構未出現電機和繼電器型號使用錯誤的情況；（3）在該型號隔離開關操作機構的日常運維和年度大修中，應特別注意此類隱患，發(fā)現后應及時處理。

（References）

[1] 崔景春，袁大陸，宋杲.高壓隔離開關運行分析及其完善化[J].電力設備，2006，7(4)：1-6.CUI Jingchun,YUAN Dalu,SONG Gao.Operation analysis and its perfection for HV switch-disconnector[J].Electrical Equipment,2006,7(4):1-6.

[2] 黃聿琛,阮江軍,邱志斌，等．隔離開關操動機構電機輸出軸扭矩和電流關系的研究[J]．高壓電器，2015,51（6）：139-144．HUANG Yuchen,RUAN Jiangjun,QIU Zhibin,et al.Study on the relationship between motor output shaft torque and motor current ofdisconnectoroperation mechanism[J].High Voltage Apparatus,2015,51(6):139-144.

Analysis on a Fault Accident of 500 kV GIS Disconnector Operating Mechanism

LI Xin，LI Baolei，YANG Chao
（Central China Electric Power Dispatching and Control Branch of State Grid Company of China，Wuhan Hubei 430077,China）

The accident analysis process of 500 kV GIS disconnector operating mechanism failure is introduced.Integrating the history of the equipment operation and maintenance,through the disintegration of the scene,the failure process is simulated,the characteristic curves and output parameters of AC and DC machines are compared and analyzed.It is considered that the operating mechanism of the disconnector using the motor which is not matched，the accumulation of the abnormal characteristic output causes the motor to fail to drive the mechanism normally in operation,and finally the motor is jammed and burned.Through the analysis of this fault,reference for the analysis and treatment of similar faults of GIS disconnector are provided.

disconnector；operating mechanism；motor；output characteristics

TM85

A

1006-3986(2017)05-0001-03

10.19308/j.hep.2017.05.001

2017-04-15

李 鑫（1986），男，湖南長沙人，碩士，工程師。