李 鑫，李寶磊，楊 超

（國網(wǎng)華中電力調(diào)控分中心，湖北 武漢 430077）

一起500 kV GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)故障分析

李 鑫，李寶磊，楊 超

（國網(wǎng)華中電力調(diào)控分中心，湖北 武漢 430077）

介紹一起500 kV GIS隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)故障的事故分析過程。綜合該設(shè)備歷史運(yùn)行和檢修情況，通過現(xiàn)場解體檢查，模擬還原故障過程，對比分析交直流電機(jī)特性曲線和輸出參數(shù)，認(rèn)為該隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤使用了不匹配的電機(jī)，異常特性輸出的積累導(dǎo)致操作時(shí)電機(jī)無法正常帶動機(jī)構(gòu)動作，最終引起電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀。通過對這起故障的分析，可為今后GIS隔離開關(guān)類似故障的分析處理提供借鑒和參考。

隔離開關(guān)；操作機(jī)構(gòu)；電機(jī)；輸出特性

0 引言

隔離開關(guān)是GIS設(shè)備的重要組成部分，近年來因隔離開關(guān)故障引發(fā)的非計(jì)劃停運(yùn)事件表現(xiàn)得較為突出。常見的故障類型有機(jī)構(gòu)分合閘不到位、拒動、機(jī)構(gòu)卡澀，導(dǎo)電回路過熱、異常放電，觸指斷裂、部件變形、脫落等。其中機(jī)構(gòu)故障多為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不滿足完善化要求、產(chǎn)品材質(zhì)選用質(zhì)量不高、日常運(yùn)維不到位等原因造成[1-2]。

通過分析一起典型的因裝配錯(cuò)誤引起的隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)故障，進(jìn)一步說明每個(gè)零部件的裝配質(zhì)量直接關(guān)系到GIS和隔離開關(guān)的安全可靠運(yùn)行。制造廠家應(yīng)加強(qiáng)裝配工藝、裝配質(zhì)量控制，運(yùn)維單位應(yīng)加強(qiáng)過程督導(dǎo)和項(xiàng)目管理，防止類似故障發(fā)生。

1 故障概況

1.1 故障主要經(jīng)過

2016年，某換流站根據(jù)調(diào)度命令進(jìn)行交流濾波器由冷備用轉(zhuǎn)熱備用操作過程中，在合上56111刀閘時(shí)，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)B相刀閘拒動，手動分、合閘操作發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)卡死，無法進(jìn)行手動操作，測量電機(jī)直阻為3.5 MΩ（正常值不超過100 Ω），電機(jī)燒損。

1.2 故障前運(yùn)行方式

故障發(fā)生前，該換流站500 kV 1號母帶電運(yùn)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(shè)備運(yùn)行和檢修情況

此次發(fā)生故障的設(shè)備56111刀閘為HGIS設(shè)備，2014年4月投運(yùn)。2015年4月，56111刀閘B相氣室曾發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)跳閘，并對故障刀閘氣室及操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了更換后投入運(yùn)行。在2016年度該站檢修期間，56111刀閘進(jìn)行了檢修及試驗(yàn)，各項(xiàng)結(jié)果合格，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 56111刀閘檢修后試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The test results after overhaul of 56111 isolation switch

2 現(xiàn)場檢查情況

故障發(fā)生后，在現(xiàn)場對56111刀閘B相操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了解體檢查分析?，F(xiàn)場檢查情況如下：

（1）操作機(jī)構(gòu)使用電機(jī)型號錯(cuò)誤，原采購技術(shù)文件和出廠說明書均標(biāo)明為交流220 V、300 W，實(shí)際為直流220 V、200 W；

（2）給電機(jī)通交流220 V電源，可聽到電機(jī)“滋滋滋”的放電聲；

（3）通過正常手動操作機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)無卡澀情況，機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)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(diào)整至完全分閘后，突然給予一個(gè)較大力矩，出現(xiàn)明顯的卡死現(xiàn)象，借助工具敲打轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)桿，方能恢復(fù)正常。

現(xiàn)場圖片見圖2～4。

圖2 操作機(jī)構(gòu)電機(jī)Fig.2 The operating mechanism motor

圖3 正常手動操作傳動機(jī)構(gòu)Fig.3 The normal manual operated transmission mechanism

圖4 異常力矩下操作傳動機(jī)構(gòu)Fig.4 The abnormal manual operated transmission mechanism

3 使用電機(jī)型號差異分析

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

圖5 交流電機(jī)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(jī)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(shù)Tab.2 Under two conditions the output parameters in normal switching mode

4 故障原因分析

結(jié)合現(xiàn)場解體檢查和兩種電源工況下電機(jī)輸電特性對比情況，綜合分析認(rèn)為：本次故障原因是由于56111刀閘B相操作機(jī)構(gòu)使用了完全錯(cuò)誤的電機(jī)型號。電機(jī)異常的輸出特性不能滿足原定使用的交流電機(jī)在交流工況下應(yīng)該達(dá)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(dǎo)致后續(xù)操作時(shí)電機(jī)無法帶動機(jī)構(gòu)動作，從而引起電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀。本次機(jī)構(gòu)解體試驗(yàn)中，通過異常力矩操作也有效再現(xiàn)手動合閘操作機(jī)構(gòu)時(shí)的卡死現(xiàn)象，驗(yàn)證本次隔刀機(jī)構(gòu)故障的真實(shí)原因。

另外，進(jìn)一步了解到，在2015年4月56111刀閘B相氣室發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)跳閘后，由于無備品備件，且停電時(shí)間十分緊張，廠家臨時(shí)調(diào)用異地某項(xiàng)目的其它型號操作機(jī)構(gòu)，其工作疏忽直接導(dǎo)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(yùn)維單位應(yīng)加強(qiáng)隔離開關(guān)設(shè)備的全過程管理，強(qiáng)化在該類產(chǎn)品出廠試驗(yàn)、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的見證和督導(dǎo)，嚴(yán)把設(shè)備質(zhì)量關(guān)；（2）生產(chǎn)廠家應(yīng)出具保證書，確保該站其它隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)未出現(xiàn)電機(jī)和繼電器型號使用錯(cuò)誤的情況；（3）在該型號隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的日常運(yùn)維和年度大修中，應(yīng)特別注意此類隱患，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)及時(shí)處理。

（References）

[1] 崔景春，袁大陸，宋杲.高壓隔離開關(guān)運(yùn)行分析及其完善化[J].電力設(shè)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(guān)操動機(jī)構(gòu)電機(jī)輸出軸扭矩和電流關(guān)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。