逯文佳，李永明，韓翊，沈?yàn)t涵

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250018）

0 引言

GIS 因其結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)工作量小，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛， 但是GIS 的全封閉式結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其內(nèi)部隱患難以直接觀察判斷，其中傳動機(jī)構(gòu)故障引起的分合閘不到位而導(dǎo)致的接觸不良、過熱、甚至放電燒損等故障頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運(yùn)行水平［1-3］。

本文結(jié)合兩起GIS 隔離開關(guān)傳動裝置故障的典型案例，通過現(xiàn)場檢查、故障后試驗(yàn)、返廠解體，分析了事故原因，制訂了處理方案并提出了預(yù)防措施。

1 220 kV GIS隔離開關(guān)傳動機(jī)構(gòu)介紹

220 kV GIS 隔離開關(guān)的分合閘操作一般是通過安裝在邊相或者中間相的操作機(jī)構(gòu)帶動相間連桿運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。 常見的傳動方式有兩種：一種是齒輪-旋轉(zhuǎn)軸連接的傳動方式，即軸傳動，如圖1 所示；一種是拐臂-拉桿連接的傳動方式，即連桿傳動，如圖2所示。對于軸傳動方式，齒輪基座與旋轉(zhuǎn)軸之間的連接是一個薄弱環(huán)節(jié)， 一旦設(shè)計不合理或者工藝質(zhì)量不滿足要求， 在操作過程中易造成齒輪基座與主軸之間傳動失效，引起隔離開關(guān)分合閘不到位［4-7］。 連桿傳動的方式，會出現(xiàn)機(jī)械部位磨損、機(jī)械阻力、部件卡澀、 緩沖裝置失效而引起隔離開關(guān)分合閘不到位的狀況［8-11］。

圖1 軸傳動機(jī)構(gòu)示意圖

圖2 連桿傳動機(jī)構(gòu)示意圖

2 軸傳動的隔離開關(guān)故障分析

2.1 故障介紹

2019 年6 月， 某站新擴(kuò)建主變202 間隔驗(yàn)收過程中，需要相鄰某220 kV 線路218-1、218-2 刀閘以及218 斷路器配合操作， 發(fā)現(xiàn)218-2 刀閘在合閘時雖然合閘指示已經(jīng)到位， 但是通過觀察孔發(fā)現(xiàn)A 相動觸頭未動，且齒輪聲音異常。

2.2 現(xiàn)場檢查與試驗(yàn)

對傳動機(jī)構(gòu)現(xiàn)場檢查情況如下： 打開傳動軸的護(hù)盒，在合閘時觀察A 相的齒輪動作情況，主動齒輪與傳動軸存在空轉(zhuǎn)，從動齒輪未動，特高頻檢測結(jié)果如圖3 所示，結(jié)果正常。 拆除A、B 相之間的傳動模塊，手動轉(zhuǎn)動傳動軸，主動齒輪與傳動軸之間同樣存在空轉(zhuǎn)，從動齒輪未動。 初步分析，懷疑為218-2 刀閘內(nèi)部動觸頭處卡澀，需更換。

圖3 軸傳動隔離開關(guān)帶電檢測圖譜

2.3 處理措施及原因分析

針對故障情況，對218-2 刀閘進(jìn)行了更換，對更換下來的刀閘進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)此次故障的原因?yàn)?18-2 刀閘A 相動觸頭處卡澀， 電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動導(dǎo)致齒輪與傳動軸之間連接的平鍵斷裂， 從而出現(xiàn)傳動軸空轉(zhuǎn)的情況，致使A 相未合閘。

從此次事故可以看出，GIS 隔離開關(guān)在機(jī)械位置指示正常、智能終端位置指示正常、監(jiān)控后臺信號指示正常情況下， 只能通過觀察孔來確認(rèn)隔離開關(guān)實(shí)際分合閘狀態(tài)。 通過觀察孔觀測實(shí)際位置的方法實(shí)施難度大，若是動靜觸頭虛接的情況，更加增加誤判的可能性。因此，有必要采取其他有效的方法來定量判斷隔離開關(guān)三相分合閘狀態(tài)。

3 連桿傳動的隔離開關(guān)故障

3.1 故障介紹

2019 年8 月， 某變電站220 kV 線路送電時發(fā)現(xiàn)213 開關(guān)C 相無電流，213 間隔所屬開關(guān)、刀閘電氣指示及機(jī)械位置正常， 三相拐臂均動作且方向基本一致；線路及母差保護(hù)、測控、故錄裝置電流均為零，電流回路無開路象征?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)213-1 刀閘一級、二級連桿備緊螺栓有松動現(xiàn)象，測量發(fā)現(xiàn)該刀閘C 相本體拐臂與其他相相比行程不夠。 初步判斷為內(nèi)部導(dǎo)電回路動觸頭插入深度不足。

3.2 檢測與試驗(yàn)

帶電檢測發(fā)現(xiàn)213-1 刀閘C 相氣室存在懸浮放電信號，PRPS 圖譜內(nèi)八字放電信號不明顯，但PRPD圖譜上部有較為明顯的兩簇分布，如圖4 所示。經(jīng)分析，開關(guān)分閘后，因213-1 刀閘C 相合閘不到位導(dǎo)致動靜觸頭存在壓差，引起異音和放電。

圖4 連桿傳動隔離開關(guān)帶電檢測圖譜

213 間隔氣體組分測試結(jié)果如表1 所示，從測量結(jié)果可以看出213-1 刀閘C 相SO2含量稍高且明顯高于 A、B 相，得出結(jié)論：一是 213-1 刀閘 C 相氣室有輕微放電情況，并無嚴(yán)重放電或長期放電可能；二是213-1 刀閘A、B 兩相氣室 SF6氣體未受C 相氣體污染。

為了進(jìn)一步判斷213-1 刀分合閘狀況， 對其進(jìn)行了機(jī)械特性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表2 所示。通過分析行程數(shù)據(jù)可以判斷隔離開關(guān)觸頭分閘距離和合閘插入深度， 通過分析分合閘同期時間可以判斷三相分合閘同步情況。 從表 2 的數(shù)據(jù)可以看出，213-1 刀閘 C 相動觸頭行程已小于技術(shù)要求， 存在合閘插入深度不足的問題。

表1 SF6 氣體組分測量結(jié)果 單位：μL／L

表2 213-1 隔離開關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.3 處理措施及原因分析

針對213-1 刀閘傳動連桿螺栓松動的情況，對刀閘行程進(jìn)行了詳細(xì)測量。 經(jīng)測量，213-1 刀閘C 相本體拐臂向合閘側(cè)運(yùn)動方向角度不足，C 相本體拐臂上端與下端的垂直橫向距離為6 cm，A、B 兩相同樣位置距離為7 cm， 一級連桿與其他間隔相比長約1.5 cm。 一級連桿主要控制C 相拐臂行程，相間二級連桿分別控制A、B 兩相拐臂行程，現(xiàn)場判斷為一級連桿松動導(dǎo)致C 相拐臂行程不夠， 內(nèi)部導(dǎo)電回路動觸頭插入深度不足。

現(xiàn)場縮短一級拉桿1.5 cm， 使C 相本體拐臂向分閘方向運(yùn)動， 同時緊固B、C 兩相相間二級連桿備緊螺栓，使C 相最終角度其他兩相一致，并與其他間隔內(nèi)同類設(shè)備基本一致， 同時對三相拐臂進(jìn)行分閘位置標(biāo)記。 213-1 刀閘操作合閘后，C 相刀閘本體異音消失，對三相拐臂進(jìn)行了合閘位置標(biāo)記。

根據(jù)上述情況分析，220 kV 線路送電后C 相無電流是由于213-1 刀閘C 相未合閘到位引起。 經(jīng)檢查測量，C 相拐臂一級連桿備緊螺栓松動導(dǎo)致行程拉長，從而造成C 相合閘不到位。

4 結(jié)論

本文通過對兩起典型案例的分析，得出以下結(jié)論：

1）GIS 隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)大都安裝在邊相或中間相，通過相間傳動實(shí)現(xiàn)三相分合閘，一旦傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，極易出現(xiàn)合閘不到位的情況，而帶電檢測、 導(dǎo)電回路電阻等常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目無法定量判斷合閘狀態(tài)。

2）GIS 隔離開關(guān)的開距和行程是表征內(nèi)部動靜觸頭分合閘狀態(tài)的重要參數(shù)， 隔離開關(guān)的機(jī)械特性試驗(yàn)?zāi)苡行z測出分合閘是否到位， 目前出廠時機(jī)械特性試驗(yàn)已廣泛開展， 有條件的單位可以在設(shè)備運(yùn)行階段開展GIS 隔離開關(guān)的機(jī)械特性試驗(yàn)。

3）GIS 隔離開關(guān)傳動機(jī)構(gòu)的故障很大程度上和設(shè)備出廠時裝配工藝與精度有關(guān)， 設(shè)備制造廠應(yīng)提高機(jī)構(gòu)制造工藝和裝配精度。

4）GIS 隔離開關(guān)傳動機(jī)構(gòu)故障時相間傳動失效導(dǎo)致機(jī)構(gòu)上的分合閘指示不能準(zhǔn)確反應(yīng)設(shè)備本體狀況，因此有必要裝設(shè)三相獨(dú)立的分合閘指示標(biāo)志。