淺析GW7C—800型隔離開關(guān)的故障分析及處理

陳亞寧等

【摘 要】本文主要介紹了寧夏電網(wǎng)750kV系統(tǒng)內(nèi)使用的GW7C-800系列戶外交流三柱雙斷口水平開啟式高壓隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理；并對此系列隔離開關(guān)現(xiàn)場故障情況和解決方法進(jìn)行了簡要分析。

【關(guān)鍵詞】GW7C-800隔離開關(guān)；故障；分析；處理

0 前言

GW7C-800系列戶外高壓交流隔離開關(guān)是三柱雙斷口水平開啟式三相交流50Hz戶外高壓電器，用于額定電壓800kV的電力系統(tǒng)中，供高壓線路在無載流情況下進(jìn)行切換，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電氣設(shè)備與帶電的高壓線路之間進(jìn)行電氣隔離之用。現(xiàn)階段，寧夏地區(qū)電網(wǎng)共有750kV變電站三座，分別為銀川東750kV變電站、賀蘭山750kV變電站和黃河750kV變電站。三座750kV變電站關(guān)共計(jì)有800kV戶外交流高壓隔離開26組，其主要生產(chǎn)廠家為湖南長高高壓開關(guān)集團(tuán)股份公司生產(chǎn)的GW7C-800系列隔離開關(guān)和河南平高電氣股份有限公司生產(chǎn)的GW27-800系列隔離開關(guān)。根據(jù)寧夏電網(wǎng)規(guī)劃，在近兩年內(nèi)，三座750kV變電站將進(jìn)行擴(kuò)建工程，800kV戶外交流高壓隔離開關(guān)的數(shù)量將隨之增加，現(xiàn)場運(yùn)行監(jiān)視與維護(hù)也將成為檢修、運(yùn)行部門的首要任務(wù)?，F(xiàn)就賀蘭山750kV變電站GW7C-800戶外高壓交流隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)原理及現(xiàn)場故障處理進(jìn)行簡要介紹和分析，希望能對以后其他同類設(shè)備的故障處理有所幫助。

1 800kVGW7C-800隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)原理

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

GW7C-800系列隔離開關(guān)為三柱雙斷口水平開啟式，每組由三個(gè)獨(dú)立的單極組成，每極開關(guān)主刀閘、接地刀閘各配裝單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過電氣匯控實(shí)現(xiàn)三極開關(guān)同時(shí)分、合操作。每個(gè)單極由底座，支柱絕緣子，導(dǎo)電部分，主刀機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)部分組成。另帶接地開關(guān)的還附接地靜觸頭，接地刀閘及接地刀閘機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)部分。

主閘刀采用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，減輕了分合閘操作力，分合閘過程中，固定絕緣子基本不承受彎矩和扭矩，因而絕緣子承受的載荷小，合閘基本無沖擊力，分合閘操作力矩小，操作輕巧；整個(gè)翻轉(zhuǎn)裝置置于封閉的鋁箱體內(nèi)，起到了防雨、防銹性能。

隔離開關(guān)觸頭為自凈式“U形”觸指機(jī)構(gòu)，增大了觸頭觸指的接觸壓力，提高了隔離開關(guān)的載流能力；觸指與觸指座間為固定連接，導(dǎo)電回路電阻小，結(jié)構(gòu)簡單，觸頭采用了優(yōu)質(zhì)不銹鋼外壓式彈簧。動(dòng)觸頭處增設(shè)了引弧觸頭，當(dāng)開合小電流及母線轉(zhuǎn)換電流時(shí)，避免燒損主觸頭。

1.2 隔離開關(guān)動(dòng)作原理

合閘過程及原理：旋轉(zhuǎn)瓷瓶帶動(dòng)主閘刀1先水平順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約71°進(jìn)入靜觸頭內(nèi)，然后主閘刀端部動(dòng)觸頭碰到靜觸頭上的限位件9不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)瓷瓶繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過中間驅(qū)動(dòng)盒中的錐齒輪副傳動(dòng)使主閘刀克服彈簧2、4的分閘保持力而繞自身軸線順時(shí)針翻轉(zhuǎn)45°，當(dāng)水平錐齒輪3碰到合閘限位塊11后主閘刀不再翻轉(zhuǎn)完成合閘動(dòng)作。

分閘過程及原理：旋轉(zhuǎn)瓷瓶逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)動(dòng)觸頭被靜觸頭上的限位勾10限制不能旋出，主閘刀只能克服大彈簧4的合閘保持力繞自身軸線逆時(shí)針翻轉(zhuǎn)，直至中間傳動(dòng)盒內(nèi)長連桿8碰到短連桿6上的限位螺栓7，主閘刀不再翻轉(zhuǎn)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)瓷瓶繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主閘刀逆時(shí)針?biāo)叫D(zhuǎn)約71°至分閘位置。

其中中間驅(qū)動(dòng)盒內(nèi)的大彈簧4在分閘位置時(shí)起分閘保持作用，在主閘刀合閘翻轉(zhuǎn)過程中實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，在合閘位置時(shí)變?yōu)楹祥l保持作用，保證刀閘在分、合閘位置的穩(wěn)定性。

1.3 隔離開關(guān)主刀、地刀機(jī)械閉鎖原理

圖2所示，主、地刀處于分閘位置，其中項(xiàng)3、5、6、7、8、9、11連接為一整體，當(dāng)主刀機(jī)構(gòu)合閘帶動(dòng)主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定在主軸上的主刀閉鎖板10亦順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)位于主刀閉鎖板10缺口內(nèi)的鎖銷11向右移動(dòng)，通過閉鎖板9/5、調(diào)節(jié)拉桿8/6、/閉鎖桿7帶動(dòng)鎖銷3向右進(jìn)入地刀閉鎖板4的缺口內(nèi)，這樣鎖住了地刀閉鎖板4不能旋轉(zhuǎn)，亦即鎖住了接地出軸1，達(dá)到主刀合閘、地刀不能合閘的閉鎖功能。

2 GW7C-800隔離開關(guān)現(xiàn)場故障原因分析及處理

2.1 合閘提前翻轉(zhuǎn)，分閘過位

2.1.1 故障現(xiàn)象

隔離開關(guān)合閘時(shí)主刀閘在未進(jìn)入靜觸頭之前就翻轉(zhuǎn)，繼續(xù)分閘則出現(xiàn)分閘過位情況。分閘后，主閘刀角度在116°（技術(shù)要求：分位主閘刀角度應(yīng)71°）。

2.1.2 原因分析

（1）隔離開關(guān)主閘刀分為三個(gè)部分，即與旋轉(zhuǎn)瓷瓶固聯(lián)的軸及水平錐齒輪、中間驅(qū)動(dòng)盒、導(dǎo)電管，此三部分之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)，整體來說是個(gè)柔性系統(tǒng)，但是因?yàn)橹虚g驅(qū)動(dòng)盒內(nèi)部有受預(yù)拉力較大的彈簧和分合閘限位件，所以在分合閘位置主閘刀有一定剛性，在沒有受到外力（除旋轉(zhuǎn)瓷瓶驅(qū)動(dòng)力以外的力）作用或外力不大時(shí)各部分之間不會(huì)相對運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主閘刀的正常水平轉(zhuǎn)動(dòng)過程；但如果存在除靜觸頭上限位件阻力以外的異常力且主閘刀剛性稍弱時(shí)就容易導(dǎo)致主閘刀在靜觸頭外面翻轉(zhuǎn)45°，這種情況繼續(xù)分閘，主閘刀受合閘保持彈簧力作用而沒有限位勾的幫助就不會(huì)自動(dòng)向分閘方向翻轉(zhuǎn)復(fù)位，一直在旋轉(zhuǎn)瓷瓶的帶動(dòng)下水平轉(zhuǎn)動(dòng)約116°，也就是分閘翻轉(zhuǎn)的行程加到了水平轉(zhuǎn)動(dòng)的行程上，致使主閘刀分閘過位到了另一個(gè)方向。

（2）賀蘭山750kV變電站的GW7C-800系列隔離開關(guān)主要受風(fēng)力、接線端子拉力等影響發(fā)生偏擺，致使結(jié)構(gòu)有點(diǎn)緊湊的弧觸頭裝置有可能軸向頂撞，且主刀閘翻轉(zhuǎn)阻力不大，以致開關(guān)合閘時(shí)主刀閘未進(jìn)入靜觸頭，其動(dòng)弧觸頭端面已經(jīng)碰撞到靜弧觸桿或限位板，產(chǎn)生異常阻力使主刀閘不能進(jìn)入靜觸頭只能提前在外面發(fā)生翻轉(zhuǎn)；繼續(xù)分閘時(shí)，因?yàn)闆]有靜觸指的摩擦阻力及限位勾的幫助，主閘刀不會(huì)自動(dòng)向分閘方向翻轉(zhuǎn)復(fù)位，而是一直水平逆時(shí)針轉(zhuǎn)116°分閘過位。（見圖3、圖4）

2.1.3 故障處理過程

主要從兩方面著手解決：即消除產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)的異常阻力，將碰撞部份易位；提高主閘刀系統(tǒng)剛性，使主閘刀即使遇到異常阻力也不會(huì)輕易提前翻轉(zhuǎn)。

（1）消除產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)的異常阻力：原引弧觸頭裝置位于靜觸頭內(nèi)側(cè)（結(jié)構(gòu)有點(diǎn)緊湊），導(dǎo)致受風(fēng)力等影響偏擺時(shí)主閘刀動(dòng)弧觸頭端面敏感地碰到靜觸頭元件形成異常阻力；現(xiàn)場看到其實(shí)靜觸頭接線后其外側(cè)仍有較大空間，如果將弧觸頭裝置從靜觸頭內(nèi)側(cè)移到外側(cè)（見圖5、圖6）就寬闊多了，即可以消除碰撞因素。

（2）提高主閘刀傳動(dòng)系統(tǒng)剛性（見圖7）：在主閘刀中間驅(qū)動(dòng)盒6外側(cè)加裝一離合器裝置，固定塊1（內(nèi)有彈簧2和銷軸3）通過抱夾方式固定在導(dǎo)電桿4上，鋼板5固定在中間傳動(dòng)盒6上，當(dāng)導(dǎo)電桿分閘翻轉(zhuǎn)到位后，固定塊1的銷軸3在其彈簧力2作用下輕松跌入鋼板5的凹槽內(nèi)，而合閘時(shí)銷軸需克服較大的力才能躍出凹槽，這樣使導(dǎo)電桿4不會(huì)輕易對傳動(dòng)盒6產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提高了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛性 ，可有效解決主閘刀碰到阻力時(shí)異常翻轉(zhuǎn)的情況。

（3）GW7C-800kV隔離開關(guān)分合閘速度為7800mm/24s=325mm/s，隔離開關(guān)的弧觸頭裝置通過了恢復(fù)電壓400V，母線轉(zhuǎn)換電流2500A，分合次數(shù)為100次的母線轉(zhuǎn)換電流試驗(yàn)；隔離開關(guān)的母線轉(zhuǎn)換電流開合能力僅取決于試驗(yàn)回路的特性值和隔離開關(guān)的操作速度，而與隔離開關(guān)的絕緣性能和電流額定值無關(guān)，也就是說只要保證裝置比原試驗(yàn)產(chǎn)品分合閘速度高，即可不再做型式試驗(yàn)而直接采用。GW7C-800kV隔離開關(guān)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)阻力矩測量結(jié)果為：

①未加裝離合器裝置前，在離中間驅(qū)動(dòng)盒2.5m外測量：4～5kg；

②加裝離合器裝置后，在離中間驅(qū)動(dòng)盒2.5m外測量10～12kg。同時(shí)對此裝置主要疊件材料的選用和處理情況為：彈簧材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼材質(zhì)；軸銷和帶凹槽的鋼板為2CrB不銹鋼材質(zhì)經(jīng)調(diào)壓處理，以增強(qiáng)其強(qiáng)度和硬度。這樣在抗腐蝕和防止點(diǎn)接觸高應(yīng)力副易變形方面均能可靠地保證。

2.2 靜觸頭上的限位勾與主閘刀兩端抱頭碰撞

2.2.1 故障現(xiàn)象

大部分隔離開關(guān)隔離開關(guān)主閘刀合閘后，插入深度較大，導(dǎo)致動(dòng)觸頭導(dǎo)電板翻轉(zhuǎn)后未卡到限位勾上，部分限位勾碰撞主閘刀兩端抱頭的現(xiàn)象，還將動(dòng)觸頭刮出深印。

2.2.2 原因分析

靜觸頭上的限位勾有碰撞主閘刀兩端抱頭的現(xiàn)象，這主要是因?yàn)槔鄯e誤差所致，其影響是使開關(guān)在合閘過程中操作力稍微增大。

2.2.3 故障處理過程

（1）考慮到導(dǎo)電桿10m長，在賀蘭山地區(qū)最大溫差為60℃，導(dǎo)電桿軸向線膨脹最大為13mm，所以要求導(dǎo)電桿端頭鋁鑄件抱夾錐形收尾處至靜觸頭限位勾距離為15～30mm。

（2）GW7C-800隔離開關(guān)是在靜觸指的摩擦力及限位勾的作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分閘翻轉(zhuǎn)復(fù)位的，所以至少要保證一端限位勾有效勾過動(dòng)觸片（長度為5mm以上）。

3 結(jié)束語

隔離開關(guān)是電力一次系統(tǒng)的主設(shè)備，主要起到隔離電源的作用，并于斷路器配套使用，在設(shè)備檢修時(shí)，造成明顯的斷開點(diǎn)，使檢修設(shè)備和電網(wǎng)隔離，從而保證檢修人員的安全。本文對GW7C-800戶外高壓交流隔離開關(guān)的常見故障進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并提出相應(yīng)的解決措施，確保同型號(hào)隔離開關(guān)的正確分合，保證了整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GW7C-800系列戶外高壓交流隔離開關(guān)使用說明書[Z].

[責(zé)任編輯：湯靜]