ＧＷ１０－２５２型隔离开关运行中的故障分析与处理

　　[摘要]文章对某220kV变电站隔离开关在运行中出现的故障原因进行分析，并提出有效的处理措施，有利于提高电网的安全运行。
　　[关键词]变电站；隔离开关；故障；处理
　　[作者简介]罗可杨，广东电网公司江门恩平供电局，研究方向：变电运行，广东江门，529000
　　[中图分类号]TM564.1
　　[文献标识号]A
　　[文章编号]1007-7723(2009)08-0026-0002
　　
　　一、引　言
　　
　　某220kV变电站220kV接线方式为双母线分段接线方式5回出线。该站选用新型GW10-252型和GW11-252型单柱垂直伸缩式隔离开关。其中，220kV母线隔离开关为GW10-252型，共12台。GW10-252型隔离开关额定电流2500A，配CJ6-1主轴转角90&°。机构，闸刀在垂直面上伸缩运动，分闸后形成垂直方向的绝缘断口，主要用于220kV变电站的母线隔离开关。GW10／GW11-252型隔离开关具有占地面积小、引线结构简单等优点，近年来得到推广使用。
　　随着GW10-252型隔离开关使用数量的增加以及运行时间的延长，其设计、工艺等方面的不足逐渐显现出来。运行以来，GW10-252型隔离开关多次发生关合不到位、机构卡涩等故障。
　　
　　二、隔离开关故障分析
　　
　　GW10-252型220kV隔离开关基本结构如图1所示(合闸位置)。其中，导电闸刀采用伸缩式结构，由动触头、上导电杆、连轴节、下导电杆、导电基座等组成。合闸操作时，动触头(上导电杆1、下导电杆两段通过连轴节串接一直线，动触头夹紧静触头；分闸操作时，动触头(上导电杆)、下导电杆两段通过连轴节折叠为水平状态。
　　根据现场观察及解体检查，隔离开关关合不到位、机构卡涩等现象与其本体、机构设计有关，同时与部件的生产工艺等有关。主要表现为以下方面。
　　
　　(一)导电闸刀中的连轴节问题
　　导电闸刀中的连轴节是动触头(上导电杆)与下导电杆的连接关节，其状态影响导电闸刀的伸缩。正常合闸操作过程中，随着下导电杆的旋转，连轴节中的顶杆上平面由斜面旋转至水平面，同时，连轴节中的合闸滚轮恰好运动至顶杆上平面中间位置，从而保证上导电杆伸直并与顶杆上平面垂直，使动触头(上导电杆)与下导电杆保持在一条直线上。因此，顶杆上平面(斜面)的作用是保证隔离开关在向合闸方向运动的过程中滚轮沿斜面向上运动；同时，与滚轮相连的顶杆克服复位弹簧的反作用力使上导电杆的轴向上移动，最终保证动触头座内的对称式滑块增力机构把顶杆的推移运动转换成触指的相对钳加运动。由此可见。滚轮与顶杆上平面必须装配合理，以保证滚轮活动灵活且具有充分的活动范围。只有合闸滚轮运动到斜面的水平位置，动静触头才能良好接触，如图2圆圈所示。
　　
　　现场实际操作过程显示，变电站CW10-252型隔离开关由于顶杆上平面(斜面)的角度设计偏大(实际角度26&°)、斜面的长度偏短(实际长度36ram)，造成合闸滚轮运动不到斜面的顶杆上平面水平位置，如图3所示。另一方面，由于上导电杆密封不良，杆内进水使顶杆和轴套部位锈蚀，顶杆上下活动不灵活，合闸过程中滚轮与顶杆上斜面接触时，滚轮不能顺利地向上运动踏上斜面而在斜面下沿受阻，多次积累的作用致使斜面端部变钝，减小了作用在滚轮上轴向的分力，增加了滚轮踏上斜面的阻力，从而使滚轮运动在此处受阻。上述缺陷导致上导电杆无法伸直、动静触头无法良好接触。这也是GW10-252型隔离开关合不到位的主要原因。
　　
　　(二)操作机构卡涩问题
　　GW10-252型隔离开关配CJ6-1型操作机构，由电动机驱动，通过机械减速装置将力矩传递给机构主轴。机械减速传动系统包括齿轮、涡轮、蜗杆及输出主轴，整个减速机构为敞开式。由于操作机构的减速齿轮转速偏高(设计转速1400r／min，转速与减速齿轮转速比800／1)，润滑脂不易附着，在操作过程时常出现润滑脂脱落现象。另外，减速机构传动系统密封性欠佳，易受污染，导致传动部件润滑不良、机构摩擦严重，操作过程中经常出现机构卡涩甚至部件变形和损坏。
　　在对隔离开关解体处理时发现，操作机构中蜗杆轴承滚珠卡死、轴套断裂。
　　
　　(三)锈蚀问题
　　机构、传动杆和齿轮盘等部件的锈蚀也是造成操作失灵、关合闸不到位的重要原因。部件的锈蚀造成转动和传动联结卡涩，零部件机械强度降低，甚至部件变形损坏。
　　
　　(四)齿轮轴公差配合不当问题
　　隔离开关的转动瓷瓶(绝缘支柱)的转动与齿轮箱中的齿轮轴旋转有关。解体检查发现，由于齿轮轴与其轴套的公差配合不当，使齿轮轴以及转动瓷瓶在旋转时受阻。另外，齿轮箱的侧面开有一个直径3em的小孔，雨水可通过小孔进人齿轮箱内，如图4圆圈所示。长期的积水造成齿轮轴及轴套严重锈蚀，最终导致齿轮轴卡涩甚至完全不能转动。
　　
　　三、隔离开关故障的处理
　　
　　GW10-252型隔离开关作为220kV变电站母线用隔离开关，其缺陷的反复出现，严重影响了220kV变电站的安全运行，引起了有关方面的高度重视。对220kV变电站开展了大规模集中检修工作，其中重点是解决隔离开关关合不到位、机构卡涩等故障。根据生产厂家的意见，最初的整改方案将重点放在改变斜面与滚轮运动卡涩方面。具体方法是，将上导电杆从连轴节插头中抽出约3～5mm，同时打磨顶杆部位的锈蚀，使顶杆在铜套内可以上下灵活运动。这一结果可使顶杆与滚轮高度得到相应提高，也就是等于提高了滚轮上斜面时与斜面的接触点，使滚轮更容易踏上斜面，避免滚轮在斜面处卡涩。另外，通过修整斜面形状，减小斜面底部的角度使滚轮易于踏上斜面。但是，上述方法的致命缺点是牺牲了动触头的加紧力，对隔离开关的接触不利。
　　变电站借鉴同类型隔离开关结构特点，提出以改造连轴节结构为主、更换并局部处理为辅的改造方案，有效地解决了隔离开关关合不到位、机构卡涩等缺陷。
　　
　　(一)连轴节改造
　　根据连轴节存在的问题，对连轴节进行重新设计制造。新的连轴节增加了斜面长度，由原36mm增加到42mm；斜面的几何形状由直线改为弧线，这样的形状使滚轮更容易地踏上斜面，有利于滚轮在斜面上的运动。另外，将连轴节齿轮盒内的支持轴两端增加了带密封盖的滚针轴承，使传动平稳，减少了摩擦力。
　　
　　(二)机构更换
　　采用改进型的CJ6-A机构，取代原CJ6-1机构。CJ6-A机构虽然也是齿轮、蜗杆减速机构，但机构内的轴承及两级涡轮减速器都是密封式结构，采用油脂润滑，可不加油、免维护，其各项参数都符合刀闸的配套要求，更换简便。
　　
　　(三)局部改造
　　针对齿轮轴公差配合不当、齿轮箱进水锈蚀等情况，将伞形齿轮的轴套改为含石墨成分的自润滑轴套，以提高传动水平。同时，考虑采用无油轴承或无油聚甲醛绝缘轴承，取替黄铜套。这一措施可有效地避免转轴锈死，确保产品长期转动灵活轻便。另外，将伞形齿轮箱的小孔封闭，以彻底改善旋转齿轮箱的密封状况。
　　
　　(四)防雨措施
　　原GW10-252上部导电杆管的防水、排水性能存在一定的缺陷，其上部剪刀活动带动防雨罩随之活动，因此，难以排除雨水的浸入，丧失了防雨罩的应有功能。为了克服这一缺陷，改善GW10-252上部导电杆的密封状况，在导电杆上端与动触座的连接部以及下端与连轴节插头的连接部涂防水胶，并且在导电杆下部开排水小孔，从而有效解决了导电杆内积水、锈蚀问题，使部件活动顺畅。
　　
　　(五)新材料应用
　　为了防止隔离开关导电触指盘发生脆裂，将原触指盘材料更换为PBT材料。PBT材料是一种新型耐磨有机材料，其特点是耐热、耐水解、耐腐蚀、介电强度高、弯曲蠕变性好等。PBT触指盘的应用有望解决隔离开关导电触指盘的寿命问题。
　　
　　四、结　语
　　
　　220kV变电站隔离开关关合不良是由连轴节、减速齿轮转速设计以及部件工艺缺陷、锈蚀等原因造成的。通过改造有效解决了隔离开关的缺陷。