胡宇航，丁海龍，唐　敏

（昆山市供電公司，江蘇昆山215300）

故障診斷與檢修策略

一種隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)缺陷的改進(jìn)措施

胡宇航，丁海龍，唐敏

（昆山市供電公司，江蘇昆山215300）

隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)中重要的變電設(shè)備，如能有效解決隔離開關(guān)的常見故障問題，無疑可以提高供電可靠性。針對一種隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)傳動滑塊碎裂缺陷，通過原因分析和方案對比，找到了一套較理想的解決方案，徹底消除了此類故障。

隔離開關(guān)；傳動滑塊；故障；改進(jìn)措施

眾所周知，隔離開關(guān)是電網(wǎng)中不可缺少的變電設(shè)備，關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，因此，隔離開關(guān)的故障對供電的安全性和可靠性具有重要意義。昆山吳淞變110 kV、220 kV全部采用加拿大進(jìn)口EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關(guān)，自2006年12月份投運(yùn)以來，多次出現(xiàn)無法操作的故障，經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)傳動滑塊碎裂，傳動系統(tǒng)失靈。截止2010年為止，已經(jīng)出現(xiàn)了十幾次滑塊碎裂故障，故障率高達(dá)10%以上。

1　原因分析

通過對操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，判斷導(dǎo)致滑塊碎裂的主要原因可能如下：

（1）如果滑塊在隔離開關(guān)分閘結(jié)束時發(fā)生碎裂，說明在滑塊觸動分閘限位開關(guān)后，電機(jī)電源已斷開，但滑塊仍受到電機(jī)慣性所產(chǎn)生的作用力使其碎裂。

（2）如果滑塊在分、合閘啟動的瞬間損壞，其原因應(yīng)是滑塊強(qiáng)度不夠（滑塊材質(zhì)為工程塑料），不能承受啟動時的沖擊作用力。

（3）對備品滑塊進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，滑塊設(shè)計(jì)工藝上存在缺陷，滑塊內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角為直角，因此分合閘操作過程中受到的橫向剪切力較大。

2　方案對比

針對上述分析的原因，制定以下解決方案。

2.1原因一解決方案

目前，電機(jī)快速制動常采用以下幾種方法［1］：

（1）機(jī)械制動。利用機(jī)械裝置使電動機(jī)在斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)。常使用電磁抱閘方式。

（2）反接制動。將電機(jī)定子3根電源線中的任意2根互換從而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩反向產(chǎn)生制動，或在轉(zhuǎn)子電路上串接較大附加電阻使轉(zhuǎn)速反向，而產(chǎn)生制動。

（3）能耗制動。在電動機(jī)脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用達(dá)到制動的目的。

（4）短接制動。依照楞次定律，利用轉(zhuǎn)子上剩余磁勢切割定子上短接的三相繞組，使得繞組的感應(yīng)電流產(chǎn)生與原方向相反的感應(yīng)磁場，從而達(dá)到使轉(zhuǎn)子制動的目的。

技術(shù)工藝比較如表1所示，選擇方案（4）消除電機(jī)慣性。

表1　技術(shù)工藝對比表

短接制動原理如圖1所示，定子繞組在電源斷開的同時，將定子繞組用KM2短接，使轉(zhuǎn)子上的剩磁切割定子繞組，在短接回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，起到制動作用。該方式對原電路改動較小，占用空間不大，需要器件少。

圖1　短接制動原理

2.2原因二解決方案

原有滑塊為工程塑料材質(zhì)，強(qiáng)度較低，更換材質(zhì)制作滑塊能提高滑塊抗沖擊強(qiáng)度。由于滑塊是通過螺紋套在絲杠上，絲杠的材質(zhì)為合金，因此，在選擇滑塊的材質(zhì)上還應(yīng)該考慮不能超過絲杠的強(qiáng)度。市場上幾種典型的加工材料性能對比見表2。

表2　強(qiáng)度對比表

如選用不銹鋼材質(zhì)制作滑塊，強(qiáng)度高，但一旦受力較大，會導(dǎo)致絲桿變形。結(jié)合考慮強(qiáng)度及加工成本問題，選擇強(qiáng)度與絲杠強(qiáng)度相當(dāng)?shù)蔫T鐵制作新的滑塊，足以滿足抗沖擊強(qiáng)度。

2.3原因三解決方案

塑料滑塊的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角為90°的直角，在受到橫向應(yīng)力時無法有效將應(yīng)力分散，易造成滑塊碎裂。為分散受力，預(yù)防滑塊從轉(zhuǎn)角處斷裂，將新的滑塊內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角改成弧形，從而分散受到的應(yīng)力（如圖2所示）。

圖2　滑塊受力分析

假設(shè)滑塊橫向應(yīng)力為F，改進(jìn)后轉(zhuǎn)角處為圓弧，可以將力延弧面的切線方向進(jìn)行分解。按正交分解法。因此，原轉(zhuǎn)角處受到的橫向應(yīng)力F被分解為2個垂直方向的力F'，從而降低單一方向受力。

根據(jù)原滑塊的尺寸，將內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角修改為半徑為3 mm的圓弧。

3　方案實(shí)施

分析操作機(jī)構(gòu)控制回路圖，繪制出電機(jī)控制主回路的現(xiàn)狀電氣接線如圖3所示。

圖3　現(xiàn)狀電氣接線

根據(jù)制定的短接制動方案，繪制出適合該機(jī)構(gòu)的帶制動回路的電機(jī)控制主回路電氣接線如圖4所示。

當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，K3閉合，K3上連接的4個常閉輔助觸頭打開。電機(jī)運(yùn)行到限位后，主控制回路K3斷開，4個常閉輔助觸頭閉合，使得電機(jī)慣性所產(chǎn)生的能量通過4個輔助觸頭所構(gòu)成的短接回路消耗在電機(jī)內(nèi)部，從而避免由于電機(jī)慣性導(dǎo)致的滑塊受力過大。

在操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)增加一個接觸器K3和4付輔助常閉接點(diǎn)。并將K3的線圈接在K1、K2的輔助常開接點(diǎn)上，將4付輔助常閉接點(diǎn)并聯(lián)接在電機(jī)的主回路上，從而實(shí)現(xiàn)K3與K1或K2聯(lián)動。

圖4　改進(jìn)電氣接線

4　經(jīng)驗(yàn)及效果

針對EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關(guān)的運(yùn)行操作和操作機(jī)構(gòu)改進(jìn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）未經(jīng)改造的隔離開關(guān)在操作前務(wù)必打開操作機(jī)構(gòu)箱檢查滑塊是否完好，仔細(xì)觀察是否存在裂痕，如有缺陷需立即停止操作，通知檢修人員進(jìn)行更換及改造，避免操作過程中出現(xiàn)故障。

（2）操作時應(yīng)將手動操作手柄放在觸手可及的地方，一旦操作過程中出現(xiàn)故障，應(yīng)立即采用手動操作將隔離開關(guān)搖至分閘位置，并通知檢修人員進(jìn)行處理。

（3）在更換滑塊，要將整個傳動機(jī)構(gòu)拆卸，需準(zhǔn)備好墊塊進(jìn)行支撐，避免檢修人員手臂力量不足而造成傷害。

（4）滑塊內(nèi)與絲桿上應(yīng)涂抹少量黃油，以增強(qiáng)潤滑作用，減少阻力。

（5）電氣回路的改造應(yīng)注意接線方式，避免錯接造成短路。

結(jié)合停電對吳淞變EMSPEC（思派柯）SP15506系列隔離開關(guān)的傳動滑塊進(jìn)行更換，并對控制回路進(jìn)行改造。2年內(nèi)共對15臺隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn)：滑塊移動至限位開關(guān)后能即刻切斷電機(jī)電源，且未發(fā)現(xiàn)任何慣性位移，近2年的運(yùn)行里未再次發(fā)生滑塊碎裂故障，改進(jìn)效果明顯。

5　結(jié)束語

以工作中實(shí)際碰到的問題為對象，通過對電機(jī)制動的原理進(jìn)行分析，選取了一種制動方式用以消除慣性對滑塊的損害，同時對滑塊的材質(zhì)和受力情況進(jìn)行分析，改進(jìn)滑塊的設(shè)計(jì)，降低滑塊的橫向受力，降低滑塊的故障率。改進(jìn)后的操作機(jī)構(gòu)大大提高了隔離開關(guān)的運(yùn)行可靠性，降低了檢修人員的勞動強(qiáng)度，同時也節(jié)約了技改費(fèi)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］張文兵，黃一彥.異步電動機(jī)制動方式比較［J］.微電機(jī)，2006（8）：91-92.

Improvement on the Operating Mechanism of a Type of Disconnector

HU Yuhang，DING Hailong，TANG Min
（Kunshan Power Supply Company，Kunshan 215300，China）

Disconnector is an important transformation/distribution device in the power systems.Effectively solving the common faults of disconnector will definitely improve the reliability of power supply.Targeting at a common crack of the driving block in disconnector operating mechanism，an acceptable scheme to eliminate this kind of defect is found after analysis on the crack and comparison of improvement measures.

disconnector；driving block；fault；improvement measure.

TM643

B

1009-0665（2015）01-0013-02

2014-07-25；

2014-09-11

胡宇航（1977），男，湖北武漢人，工程師，高級技師，從事變電檢修工作；

丁海龍（1971），男，江蘇昆山人，大專，變壓器檢修技師，從事變電檢修工作；

唐敏（1974），男，江蘇昆山人，中技，從事變電檢修工作。