楊新明

【摘 要】隨著電網(wǎng)的發(fā)展，GIS 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)中。但其一旦發(fā)生故障，停電影響范圍較大、修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，后果一般比較嚴(yán)重。本文介紹了一起GIS 中斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的處理過程。通過故障現(xiàn)象深入分析彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)合閘不到位的各種因素，結(jié)合故障機(jī)構(gòu)的調(diào)試解體，提出相應(yīng)的解決措施。

【關(guān)鍵詞】GIS；斷路器；彈簧

引言

SF6 氣體絕緣金屬全封閉開關(guān)（簡(jiǎn)稱 GIS）由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器、避雷器等組成，具有占地面積小、維護(hù)工作量少、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 故障經(jīng)過

某220kV 變電站220kV 采用GIS 設(shè)備，戶外布置，斷路器機(jī)構(gòu)為 CT20 彈簧機(jī)構(gòu)。2017 年9 月29 日，220kV 格后線241開關(guān)間隔送電過程中，發(fā)現(xiàn)241 開關(guān)B 相儲(chǔ)能電機(jī)空轉(zhuǎn)，后臺(tái)報(bào)彈簧未儲(chǔ)能信號(hào)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，B 相合閘彈簧未儲(chǔ)能。隨后，檢修人員趕至現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)B 相合閘不到位。

2 故障原因分析

2.1 CT20 彈簧機(jī)構(gòu)工作原理

CT20 型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能保持合閘脫扣系統(tǒng)、合閘保持分閘脫扣系統(tǒng)、合閘彈簧裝配及分閘彈簧裝配等部分組成。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出拐臂通過連接板（桿）與開關(guān)連接，機(jī)構(gòu)的分、合操作通過連接板（桿）、軸密封桿、絕緣拉桿帶動(dòng)動(dòng)觸頭進(jìn)行快速分、合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)斷路器的分、合閘操作。

2.2 合閘不到位原因分析

造成斷路器合閘不到位一般有以下幾方面原因：

1）斷路器本體裝配不良，阻力過大；

2）機(jī)構(gòu)連接部位卡滯，阻力過大；

3）操作功不足。機(jī)構(gòu)出力不足或機(jī)構(gòu)調(diào)試不當(dāng)，如卡滯、彈簧性能不足等，都會(huì)導(dǎo)致斷路器合閘不到位；機(jī)構(gòu)調(diào)試不當(dāng)，如合閘彈簧尺寸調(diào)整不當(dāng)使得合閘操作功降低等，都會(huì)導(dǎo)致斷路器合閘不到位。

4）分閘掣子磨損，無(wú)法保持合閘，即出現(xiàn)合后即分的情況。經(jīng)檢查斷路器與機(jī)構(gòu)連接部位未出現(xiàn)機(jī)械變形及機(jī)械磨損，合閘彈簧壓縮調(diào)整螺栓未出現(xiàn)松動(dòng)跑位，結(jié)合線路帶顯指示其已帶電，斷路器本體主回路已接觸，可排除前兩種情形。進(jìn)一步檢查彈簧機(jī)構(gòu)本體，發(fā)現(xiàn)其中除棘輪盤不到位，棘爪無(wú)法正常蹬踏棘輪盤，導(dǎo)致電機(jī)空轉(zhuǎn)不能儲(chǔ)能外；分閘彈簧已部分儲(chǔ)能且輔助開關(guān)已切換，分閘回路已接通，但分閘脫扣系統(tǒng)未復(fù)位；本體提升桿也未完全合閘到位。具體位置如圖1 所示，正常合閘未儲(chǔ)能工作位置如圖2 所示。通過對(duì)比圖1、圖2 凸輪A點(diǎn)位置可知此故障現(xiàn)象為合閘過程未結(jié)束，結(jié)合分閘掣子外觀完好可排除第四個(gè)原因，即此缺陷現(xiàn)象為操作功不足導(dǎo)致的合閘不到位。

2.3 彈操機(jī)構(gòu)操作功分析

上述220kV GIS 斷路器用CT20 彈簧機(jī)構(gòu)合閘彈簧在合閘的過程中釋放的功主要用于四個(gè)方面：第一，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件完成合閘運(yùn)動(dòng)，保證合閘特性；第二，給分閘彈簧儲(chǔ)能，保證進(jìn)行分閘操作時(shí)所需的分閘操作功；第三，克服緩沖阻力所做的功；第四，克服運(yùn)動(dòng)過程中各種摩擦力做的功。在合閘過程中，為保證機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，合閘彈簧釋放的功與克服所有阻力所做的功的差值必須大于零。在合閘過程中，一旦合閘彈簧力、分閘彈簧力、緩沖阻力、滅弧室阻力或摩擦力發(fā)生波動(dòng)，如果合閘彈簧壓縮量小或與分閘彈簧不匹配時(shí)，可能會(huì)造成剩余功小于零，此時(shí)彈簧機(jī)構(gòu)的可靠合閘裕度也比較小，可能會(huì)出現(xiàn)開關(guān)進(jìn)行合閘操作時(shí)由于阻力的偶然增大，此時(shí)機(jī)構(gòu)將在某一平衡點(diǎn)停止。

2.4 斷路器機(jī)械特性測(cè)試。

數(shù)次測(cè)試后，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)速度值數(shù)據(jù)每次偏差較大，分閘速度小于7.2m/s、合閘速度小于2.9m/s，均不合格。同時(shí)在合分試驗(yàn)過程中C 相也發(fā)生合閘不到位現(xiàn)象。綜上分析241 斷路器合閘操作中出現(xiàn)B 相未儲(chǔ)能且處于半分合現(xiàn)象系因合閘彈簧釋放功不足導(dǎo)致合閘過程提前中止即合閘不到位。

3 故障處理過程

3.1 手動(dòng)完成合閘過程

上文中已分析241 開關(guān)合閘不到位原因?yàn)楹祥l彈簧釋放功不足，故現(xiàn)場(chǎng)制定了手動(dòng)助力儲(chǔ)能方案，合閘到位后（此時(shí)分閘彈簧儲(chǔ)能到位且脫扣器就位）。

3.2 調(diào)整合閘彈簧壓縮量

數(shù)次測(cè)試后，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)三相機(jī)構(gòu)速度值數(shù)據(jù)每次偏差較大，斷路器的分、合閘時(shí)間偏大，分、合閘速度偏小，均不合格。同時(shí)在合分試驗(yàn)過程中C 相也發(fā)生合閘不到位現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)241 開關(guān)三相機(jī)構(gòu)的合閘彈簧M 值及分閘彈簧M1 值進(jìn)行調(diào)整，并就調(diào)整前后做速度試驗(yàn)。

3.3 更換合閘彈簧

通過調(diào)整合閘簧壓縮量發(fā)現(xiàn)當(dāng)分閘彈簧處于廠家規(guī)定值25mm 時(shí)，隨著合閘彈簧壓縮量的增加，合閘速度增大，當(dāng)壓縮量達(dá)到廠家規(guī)定極限值時(shí)，合閘速度仍不能滿足要求。對(duì)比此斷路器出廠試驗(yàn)報(bào)告及交接試驗(yàn)報(bào)告，結(jié)合其未出現(xiàn)機(jī)械跑位情況，可確定合閘彈簧彈力值已衰退不滿足要求，即需要更換合閘彈簧。

4 結(jié)語(yǔ)

本次故障是由合閘彈簧彈力值衰減引起合閘操作功不足，導(dǎo)致斷路器合閘不到位，雖未引起擴(kuò)大事故，但因合閘彈簧彈力值衰減引起引起的合分閘速度降低給斷路器運(yùn)行帶來(lái)非常嚴(yán)重的安全隱患，可能燒毀斷路器，造成電網(wǎng)事故，為防止此類故障再次發(fā)生，應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作：

1）制定停電計(jì)劃。排查該型號(hào)斷路器合閘彈簧彈力值衰減情況。2）提高GIS 設(shè)備維護(hù)質(zhì)量。結(jié)合設(shè)備例檢，應(yīng)查看各傳動(dòng)組件有無(wú)異常磨損、變形、連接部位有無(wú)卡滯、生銹等現(xiàn)象，對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)組件涂抹潤(rùn)滑脂，減小損耗功，進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，確保機(jī)構(gòu)正常動(dòng)作。3）應(yīng)加強(qiáng)斷路器投產(chǎn)前試驗(yàn)驗(yàn)收，對(duì)開關(guān)機(jī)械特性試驗(yàn)進(jìn)行項(xiàng)場(chǎng)見證或抽查試驗(yàn)，防止設(shè)備帶缺陷投運(yùn)。

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（作者單位：新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司檢修分公司）