GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)卡澀與預(yù)防

李寧輝

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司長沙供電分公司 湖南長沙 410000）

1 引言

伴隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，社會對于能源的需要也逐步加大，有關(guān)變電站方面的建設(shè)項(xiàng)目也在持續(xù)增加，從而確保國內(nèi)各個地區(qū)的用電需求都能得以滿足。然而某些變電站的隔離開關(guān)的安全性相對不高，極易產(chǎn)生故障，對變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。當(dāng)中，GIS以其免維護(hù)、靈活、結(jié)構(gòu)緊湊及不會受到外界環(huán)境的影響等優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)當(dāng)中被普遍運(yùn)用。GIS設(shè)備較AIS設(shè)備而言，其直觀性相對不強(qiáng)，無法使用肉眼對隔離開關(guān)觸頭的合閘是否到位進(jìn)行直觀的判定，觸頭合閘一旦出現(xiàn)不到位的現(xiàn)象，則會導(dǎo)致發(fā)生安全事故。

2 案例分析

某變電站進(jìn)行220kV 5M母線從運(yùn)行轉(zhuǎn)向檢修，負(fù)荷轉(zhuǎn)6M母線運(yùn)行的操作任務(wù)當(dāng)中，對#3變當(dāng)中6M母線側(cè)22036隔離開關(guān)進(jìn)行首次合閘的過程當(dāng)中，產(chǎn)生開關(guān)靜、動觸頭沒有合到位而二次輔助的接點(diǎn)都已經(jīng)接通的異常狀況，監(jiān)控后臺表明22036刀閘已合位，實(shí)際觸頭未合到位，主導(dǎo)電回路沒有接通，這種狀況下若對刀閘進(jìn)行誤判的話，會產(chǎn)生嚴(yán)重的帶電拉負(fù)荷故障，甚至于擴(kuò)大到主變。因?yàn)镚IS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)故障的發(fā)生概率相對較低、運(yùn)行的可靠安全性相對較高、檢修維護(hù)的工作量小等，在電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中受到廣泛的運(yùn)用。然而GIS裝置一旦出現(xiàn)故障，在對其進(jìn)行檢修的過程當(dāng)中，拆卸工作量相對而言較大，停電的時間也相對更長。所以，怎樣讓GIS裝置發(fā)生故障的概率得到下降，及一旦發(fā)生故障之后怎樣處理與分析，已經(jīng)成為提升GIS設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性的重點(diǎn)問題。

3 隔離刀閘操作機(jī)構(gòu)原理

對于隔離開關(guān)而言，其分合閘的原理是：當(dāng)對接收到有關(guān)分合閘指令的時候，通過電機(jī)渦桿帶動渦輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由渦輪對傳動曲軸進(jìn)行帶動，之后再帶動主輸出軸轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)主輸出軸在展開旋轉(zhuǎn)的同時會推動GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)本體的主傳動拐臂傳動連桿，并推動各個相拐臂展開旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動隔離開關(guān)觸頭展開動作，帶動其進(jìn)行運(yùn)動，進(jìn)而使隔離開關(guān)的分合閘得以切實(shí)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)動作見圖1。

圖1 隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)動作過程圖

4 原因分析

隔離開關(guān)分閘不到位作為造成隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀的主要原因，在變電設(shè)備當(dāng)中隔離開關(guān)作為其常用的設(shè)備之一，分合閘不到位是隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)近些年以來時常出現(xiàn)的一種故障。對于新裝的隔離開關(guān)而言，其運(yùn)動相對較為正常，然而歷經(jīng)長期的運(yùn)行之后，會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如：機(jī)械的某些部位的潤滑程度相對不夠、緩沖裝置發(fā)生卡澀失效等，如此便會造成隔離開關(guān)開合閘不到位，隔離開關(guān)呈現(xiàn)半分合狀態(tài)時，會造成回路的接觸不良，造成機(jī)械內(nèi)部發(fā)生故障；更甚于會導(dǎo)致絕緣失去效力從而產(chǎn)生電暈，產(chǎn)生電擊穿的事故。而導(dǎo)致隔離開關(guān)分合閘不到位的原因包括：

（1）齒輪嚙合不良。長期的運(yùn)轉(zhuǎn)會受到銹蝕、磨損、振動等多種要素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致固定螺栓發(fā)生松動，使齒輪無法較好地進(jìn)行嚙合，造成機(jī)器傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)作的不到位，進(jìn)而造成分合閘不到位的現(xiàn)象。

（2）觸頭夾緊和重力平衡彈簧等裝置發(fā)生銹蝕。因?yàn)閼敉猸h(huán)境的影響，很容易造成各個部件發(fā)生銹蝕，從而加大了觸頭運(yùn)作的傳動機(jī)構(gòu)的阻力值，導(dǎo)致隔離開關(guān)分合閘不到位。

（3）連桿發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象。開關(guān)設(shè)備的長期運(yùn)轉(zhuǎn)會造成連桿等機(jī)械元件的變形，使動作環(huán)節(jié)的阻力發(fā)生增大，導(dǎo)致運(yùn)動不到位，行程變小，從而造成分合閘發(fā)生不到位的現(xiàn)象，進(jìn)而引起GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀。

（4）各軸承、軸、銷的潤滑不良，甚至于發(fā)生銹蝕。該些部件的銹蝕會導(dǎo)致分合閘的阻力發(fā)生增大與造成觸頭行程的不到位，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)卡澀現(xiàn)象的發(fā)生。

（5）隔離開關(guān)的分合閘機(jī)械定位設(shè)施調(diào)整的不恰當(dāng)。對于分合閘的機(jī)械定位設(shè)施而言，倘若調(diào)整不恰當(dāng)，會導(dǎo)致分合閘產(chǎn)生不到位的狀況。

（6）限位開關(guān)與輔助開關(guān)調(diào)整的不恰當(dāng)。輔助設(shè)施的運(yùn)動不到位與變形失效，極易造成操作信號難以準(zhǔn)時送達(dá)，造成分合閘產(chǎn)生失誤；由于限位開關(guān)的位置不恰當(dāng)會造成分合閘發(fā)生不到位的現(xiàn)象，進(jìn)而引起機(jī)構(gòu)卡澀。

（7）轉(zhuǎn)動位置的潤滑劑產(chǎn)生老化的現(xiàn)象。安裝在戶外的有關(guān)隔離開關(guān)部件，部分零部件極易產(chǎn)生老化變質(zhì)的現(xiàn)象，摻入雜質(zhì)后會造成機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動發(fā)生不暢。

（8）受到異物的阻礙。處于室外的隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)當(dāng)中的某些裝置時常會受到異物的阻礙，從而造成GIS隔離開關(guān)分合閘的不到位，進(jìn)而引起GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)發(fā)生卡澀的現(xiàn)象。

5 危害分析

在電動操作當(dāng)中，隔離開關(guān)出現(xiàn)中途自動停止時，若隔離開關(guān)的觸頭之間的距離相對來說較小，便會長期拉弧放電。長期燃弧會導(dǎo)致觸頭產(chǎn)生燒損的狀況，甚至于有可能會造成SF6氣體產(chǎn)生分解爆炸進(jìn)而對設(shè)備造成損壞；引起設(shè)備操作時間過長，進(jìn)而對電網(wǎng)變電設(shè)施的調(diào)度管理工作產(chǎn)生不利的影響。線路停電策略發(fā)生延遲，導(dǎo)致線路檢修的整體工期發(fā)生延長，進(jìn)而影響到電力的輸送。

6 解決對策及防范措施

解決對策：隔離開關(guān)在電動操作當(dāng)中，若出現(xiàn)中途自動停止的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)盡快地進(jìn)行解決。在拉開隔離開關(guān)的時候，倘若產(chǎn)生中途停止的現(xiàn)象，便應(yīng)當(dāng)快速地展開手動操作拉開隔離開關(guān)。倘若中途停止故障發(fā)生在合上隔離開關(guān)的時候，且時間較為緊急、不得不操作的時候，便應(yīng)該盡快進(jìn)行手動的操作，進(jìn)而迅速將合上隔離開關(guān)；時間準(zhǔn)許的話，應(yīng)該將隔離開關(guān)進(jìn)行快速的拉開，待故障被解決之后再進(jìn)行操作。這時，若設(shè)備的缺陷尚未被消除，便把設(shè)備進(jìn)行投運(yùn)，或者在操作之前發(fā)現(xiàn)可能存有操作機(jī)構(gòu)卡澀的狀況時，上位機(jī)操作之前，有關(guān)運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)隨身攜帶隔離開關(guān)手動操作把手到現(xiàn)場進(jìn)行定點(diǎn)。完成停電檢修工作后，應(yīng)該對GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤滑脂的充分涂抹，讓隔離開關(guān)的運(yùn)作更加順暢，方便有關(guān)操作者可以迅速地將隔離開關(guān)拉合到位。強(qiáng)化隔離開關(guān)操動機(jī)構(gòu)的維護(hù)和檢查工作，保證操作機(jī)構(gòu)箱保持較好的密閉狀況，適時展開機(jī)械特性的試驗(yàn)，對其行程曲線是否與廠家標(biāo)準(zhǔn)相符進(jìn)行測試。對隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的內(nèi)部熱工元件的定值進(jìn)行提升，例如把熱繼電器的動作定值從之前的1.6Ie調(diào)整成1.8Ie。在確保安全的狀況之下，盡管GIS隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)存在略微的卡澀現(xiàn)象，依然可以較為順利地使隔離開關(guān)的分合完全到位。對紅外測溫與運(yùn)行巡視方面的工作進(jìn)行強(qiáng)化，盡可能地在積累環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)缺陷與問題，降低事故所產(chǎn)生的損失。

預(yù)防措施：①對設(shè)備運(yùn)維管理的規(guī)范展開進(jìn)一步的修編，對設(shè)備運(yùn)維的方法進(jìn)行健全。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況與特點(diǎn)，建立開關(guān)類設(shè)備定期輪換操作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出對長時間未展開操作的開關(guān)類設(shè)施維護(hù)、操作工作方面的具體要求。對GIS隔離開關(guān)觸頭的具體狀態(tài)的“可視化”對策進(jìn)行相對應(yīng)的研究，提出切實(shí)可行的對策，制定技術(shù)改進(jìn)計(jì)劃，盡快對于狀態(tài)監(jiān)控辦法展開健全；②對設(shè)備的排查標(biāo)準(zhǔn)展開進(jìn)一步的健全，提升設(shè)備的健康水平。在原來的基礎(chǔ)上，對設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中存有的風(fēng)險進(jìn)行進(jìn)一步的梳理，對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全隱患進(jìn)行深入的挖掘，健全排查隱患的標(biāo)準(zhǔn)及控制風(fēng)險的對策。對110kV及以上的電壓等級裝置定期展開逐臺的狀態(tài)評估，對裝置運(yùn)作的健康值進(jìn)行較為高效的評價，進(jìn)而對設(shè)備技改與檢修方面的工作進(jìn)行指導(dǎo)；③對設(shè)備出廠的驗(yàn)收檢測方面的工作進(jìn)行強(qiáng)化，對設(shè)備的入網(wǎng)質(zhì)量進(jìn)行相對高效的提高。對設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中存在的問題進(jìn)行梳理與總結(jié)，對有關(guān)設(shè)備訂貨技術(shù)的要求與條件進(jìn)行健全，使設(shè)備的質(zhì)量得以提高。

針對西北地區(qū)而言，由于在春季與冬季的氣溫相對較低、風(fēng)沙也相對較大等均會對隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定安全運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。春檢預(yù)試方面的工作也是發(fā)生于該階段，因此操作之前應(yīng)當(dāng)提前對設(shè)備的外觀展開認(rèn)真的檢查，存在沙塵時會對潤滑產(chǎn)生影響，應(yīng)在操作機(jī)構(gòu)的輸出軸部位及萬向軸承與相間連桿等部位的傳動連桿與軸銷進(jìn)行潤滑脂的充分涂抹。

7 結(jié)語

總而言之，經(jīng)過對隔離開關(guān)進(jìn)行相對認(rèn)真的檢查，尋找造成隔離開關(guān)分閘出現(xiàn)不到位現(xiàn)象的主要原由。GIS隔離開關(guān)的分合閘是否到位主要取決于操作機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)當(dāng)中對于傳動拐臂的安裝和相關(guān)設(shè)計(jì)存在偏差，與正常的運(yùn)行軌跡有所偏離，引起阻尼力矩發(fā)生加大。所以，應(yīng)當(dāng)對在安裝與運(yùn)輸環(huán)節(jié)當(dāng)中會對設(shè)施造成誤差的影響要素進(jìn)行高度重視，強(qiáng)化技術(shù)監(jiān)督，健全設(shè)備的管理工作，確保有關(guān)設(shè)施的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而保證電網(wǎng)能夠穩(wěn)定安全運(yùn)轉(zhuǎn)。于此同時，在正常的運(yùn)維工作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對于設(shè)備的外觀檢查進(jìn)行強(qiáng)化，及時發(fā)現(xiàn)缺陷并對缺陷進(jìn)行及時的處理，進(jìn)而保證相關(guān)故障缺陷得到徹底的根治。