220 kV GIS隔離開關分合閘指示裝置分析與應用

黃智剛，李益敏

（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

0 引 言

GIS設備因其占地面積少、性能穩定等優點，在電力系統內被大量運用。由于GIS設備是密封型設備，外部不能直接觀察內部設備到位情況，所以只能借助外部指示和操作機構指示牌間接體現。如果GIS隔離開關分合不到位，則會引起設備事故，且GIS設備發生事故時，處理難度較大，恢復供電慢，事故處理費用高，為GIS設備使用帶來隱患。因此，在操作過程中準確判斷GIS隔離開關是否到位是十分重要的。

某供電局發生過GIS內部刀閘出現故障，而機構處分合閘指示不能準確反映刀閘本體真實狀態，在繼續進行下一步操作時引發事故，造成該地區大面積停電的電力安全事故一級事件。自該事件發生以后，中國南方電網有限責任公司要求各地供電局在進行GIS操作時都必須采用輔助手段進行位置核實，目前的做法是測量GIS刀閘拐臂至止釘距離，以確認刀閘分合到位情況。但這種方法也存在不直觀、不明確的情況，且設備運行時不宜測量。

1 目 的

本次以西安西開高壓電氣股份有限公司生產的220 kV隔離開關GIS設備為對象，型號是ZF9-252，開展試點工作［1］。該設備主要有兩種指示方式，一種是操動機構帶動機構箱內分合閘指示牌指示刀閘分合閘位置，另一種是主軸上的傳動連桿的角度改變指示分合閘位置。該設備存在如下主要問題，（1）指示牌裝設在機構箱內部，當安裝在高處位置時，觀察其位置困難，并且指示牌無明顯刻度標識，不能準確反應位置；（2）隨著傳動連桿的變位指示，當指示位置出現偏差或者移位時，判斷不出分合閘到位情況、連桿位置移位情況。這兩種指示方式都存在缺點，故設計一種滿足工作運行需求的指示裝置，滿足刀閘分合閘到位。

若設備運行年限長，日常使用中GIS設備隔離開關操動機構就會由于老化、銹蝕等存在機構卡滯、連桿變位等情況；現有指示裝置存在問題很明顯，當合閘指示牌存在不到位時，刀閘的合閘超行程是否滿足運行要求；若超行程小于出廠要求，接觸電阻會有明顯的增大，運動過程中可能因為發熱嚴重而發生安全事故。

針對目前刀閘分、合閘位置指示方式的缺點，研制出一種直接安裝在主軸拐臂上的指示裝置，確保了指示裝置位置與刀閘實際運行位置的一致，達到提高設備運行可靠性、減少設備運行人員誤操作的目的。

2 指示方式和原理

該GIS設備隔離開關分、合閘指示方式有兩種，即安裝在隔離開關機構箱內的分合閘指示牌的分、合閘指示和隔離開關操動機構傳動連桿的變位指示。它的原理是操動機構接到操作命令后，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，其一端會變位向靠近規定的刀閘分、合閘到位的點[2]。

3 解決辦法

依據GIS設備原理，主軸拐臂和分合閘指示是否到位有密切聯系，以拐臂為突破口，在不改變、不破壞GIS設備結構因素以及不影響GIS隔離開關和接地開關分合閘運動軌跡等條件下，設計安裝在拐臂處到位指示裝置，指示裝置插入GIS設備拐臂的方形通孔，采用密封膠固定。

依據拐臂旋轉角度，GIS設備行程劃分分閘位置、合閘位置及異常等3個區域圖，區域圖劃分依據“測量拐臂至止釘距離”（見圖1），經現場測量和廠家技術員人員確認，分合閘拐臂至止釘距離23 mm符合要求，為了提高設備運行安全，分合閘區域以拐臂至止釘距離20 mm為標準。依據區域圖設計分合閘標識牌，分閘位置采用綠色標識，合閘位置采用紅色標識，標識牌具有粘貼功能，可靈活布置。再依據拐臂旋轉運動路徑，設置與拐臂一起運動指示裝置，相當于班組日常使用密度繼電器顯示方式，把密度繼電器指示針指向不同顏色來標識額定、報警、閉鎖區域。因此設置指示針裝置，與分合閘指示牌一起使用。該指示裝置能夠直觀、準確地反映GIS設備分合閘到位情況。

圖1 拐臂至止釘距離

3.1 制作分合閘位置標識牌

依據220 kV GIS隔離開關連桿位置變位指示，確定設備能準確分合到位，測量隔離開關轉動角度以及測試隔離開關行程、超行程，計算出隔離開關分合閘到位區域間隙2～20 mm；在此區域制作分合閘標識牌，為了解決運行不到位風險，把自作標識牌設置在10 mm或者15 mm區域內，具體設備依據需求制定；制作標識牌以1 mm為刻度，刻度清晰反映區域范圍；標識牌模型頭是三角形，可以與指示針對接，直接反映標識牌偏差大小，下面是正方形，都是分合閘到位區域（見圖2）；標識牌采用不銹鋼材料，合閘粘貼紅色熒光指示貼，分閘粘貼綠色熒光指示貼。

圖2 分合閘標識牌

3.2 制作指示針裝置

根據隔離開關外側的拐臂直徑及轉動方向現場定制適用指示針裝置，如密度繼電器顯示的指示針。指示針與標識牌一起配套使用，指示針的規格在標識牌范圍；利用點對點關系，把指示針頭也做成三角形（見圖3），指示針插入深度和寬度結合現場拐臂實際情況確定，指示針長度結合標識牌接觸行程再確定；指示針采用不銹鋼材料，粘貼黃色熒光指示貼，便于夜間觀察分合閘指示到位。依據220 kV GIS隔離開關拐臂結構圖（見圖4），可以把指示針尾部插入拐臂，將指示針固定在隔離開關外側的拐臂上，拐臂轉動時指示針隨之轉動，指示到隔離開關分合閘標識牌。當隔離開關合閘到位時，指示針指示為合閘標識牌，隔離開關分閘時也一樣運動原理，保證隔離開關的實際位置與指示針指示的位置統一性，無誤差。

圖3 指示針裝置

圖4 某站220 kVGIS隔離開關拐臂

具體安裝步驟如下。

安裝前先檢查隔離開關的分合閘操作行程及操動機構轉動角度滿足廠家技術標準，保證隔離開關分合閘到位。

隔離開關合閘到位時，畫出拐臂與外殼的參照線，畫出到位后拐臂指示針與合閘指示牌中心線，然后依據中心線安裝指示針及合閘標識牌，指示針指向標識牌上的合閘區域中心線（紅色），指針三角頭對應標識牌三角頭，而偏差多少，依據刻度可以反映出來；隔離開關分閘到位時，也是依照這種方法安裝分閘標識牌，指示針指向分閘標識牌中心線（綠色）。這樣隔離開關合閘到位時，能直觀觀察隔離開關分合閘到位情況（見圖5）。

3.3 反光功能材料

在實際使用時，考慮夜間操作判斷GIS隔離開關（地刀）分合到位，有必要選用具有反光功能的材料；由于是戶外設備使用，最好有防水、抗腐蝕、使用壽命長及絕緣等功能。班組選擇3種符合現場使用材料進行對比，如表1所示，選出最優材料。

綜合考慮后最終選定了最優材質熒光標示牌作為顯色模塊材質。

圖5 安裝分合閘到位指示裝置

表1 材料對比

3.4 制作標識牌和指示針材料

依據現場環境，從抗腐蝕性、抗彎性、使用壽命及絕緣等因素考慮，選擇不銹鋼、鐵及鈦合金3種材料對標識牌和指示針的材質進行篩選，如表2所示，以選出最優材料。

綜合這些因素，最終選定了不銹鋼作為板身的材質。

3.5 粘貼功能材料

為了把制作標識牌和指示針牢固安裝在拐臂外側和GIS設備上，拐臂外側和GIS設備應是金屬材料，拐臂外側應是方形通孔結構。結合設備、安全、質量等考量，采用粘貼類緊固措施更符合實際運行需求。同時，粘貼材料應當經受住風吹雨打，并應具有絕緣、抗腐蝕性、防水及使用壽命長等功能，從502膠水、AB膠及環氧樹脂膠3種材料進行篩選，如表3所示，選出最優材料。

綜合這些因素，最終選定了環氧樹脂膠作為粘貼材料。

4 結 論

該指示裝置是直接安裝在GIS隔離開關拐臂上，通過指示裝置上面的指示針指示隔離開關分、合閘牌到位情況，具有安全性、準確性、可靠性及直接性等特點，可以準確指示GIS隔離開關（地刀）到位。

中國南方電網有限責任公司110～500 kV組合電器（GIS和HGIS）技術規范中要求，GIS設備中隔離開關和接地開關應有可靠的分、合閘位置和便于巡視的指示裝置。班組會繼續改善到位指示，努力解決隔離開關到位指示問題，減少電力安全事故，提高設備供電可靠性。

表2 不銹鋼、鐵、鈦合金三種材料對比

表3 502膠水、AB膠，環氧樹脂膠對比表