浅析GW7C—800型隔离开关的故障分析及处理

陈亚宁等

【摘 要】本文主要介绍了宁夏电网750kV系统内使用的GW7C-800系列户外交流三柱双断口水平开启式高压隔离开关的结构原理；并对此系列隔离开关现场故障情况和解决方法进行了简要分析。

【关键词】GW7C-800隔离开关；故障；分析；处理

0 前言

GW7C-800系列户外高压交流隔离开关是三柱双断口水平开启式三相交流50Hz户外高压电器，用于额定电压800kV的电力系统中，供高压线路在无载流情况下进行切换，以及对被检修的高压母线、断路器等电气设备与带电的高压线路之间进行电气隔离之用。现阶段，宁夏地区电网共有750kV变电站三座，分别为银川东750kV变电站、贺兰山750kV变电站和黄河750kV变电站。三座750kV变电站关共计有800kV户外交流高压隔离开26组，其主要生产厂家为湖南长高高压开关集团股份公司生产的GW7C-800系列隔离开关和河南平高电气股份有限公司生产的GW27-800系列隔离开关。根据宁夏电网规划，在近两年内，三座750kV变电站将进行扩建工程，800kV户外交流高压隔离开关的数量将随之增加，现场运行监视与维护也将成为检修、运行部门的首要任务。现就贺兰山750kV变电站GW7C-800户外高压交流隔离开关结构原理及现场故障处理进行简要介绍和分析，希望能对以后其他同类设备的故障处理有所帮助。

1 800kVGW7C-800隔离开关结构原理

1.1 结构特点

GW7C-800系列隔离开关为三柱双断口水平开启式，每组由三个独立的单极组成，每极开关主刀闸、接地刀闸各配装单独的电动机构，通过电气汇控实现三极开关同时分、合操作。每个单极由底座，支柱绝缘子，导电部分，主刀机构及传动部分组成。另带接地开关的还附接地静触头，接地刀闸及接地刀闸机构及传动部分。

主闸刀采用翻转式结构，减轻了分合闸操作力，分合闸过程中，固定绝缘子基本不承受弯矩和扭矩，因而绝缘子承受的载荷小，合闸基本无冲击力，分合闸操作力矩小，操作轻巧；整个翻转装置置于封闭的铝箱体内，起到了防雨、防锈性能。

隔离开关触头为自净式“U形”触指机构，增大了触头触指的接触压力，提高了隔离开关的载流能力；触指与触指座间为固定连接，导电回路电阻小，结构简单，触头采用了优质不锈钢外压式弹簧。动触头处增设了引弧触头，当开合小电流及母线转换电流时，避免烧损主触头。

1.2 隔离开关动作原理

合闸过程及原理：旋转瓷瓶带动主闸刀1先水平顺时针旋转约71°进入静触头内，然后主闸刀端部动触头碰到静触头上的限位件9不能继续旋转，此时瓷瓶继续顺时针旋转，通过中间驱动盒中的锥齿轮副传动使主闸刀克服弹簧2、4的分闸保持力而绕自身轴线顺时针翻转45°，当水平锥齿轮3碰到合闸限位块11后主闸刀不再翻转完成合闸动作。

分闸过程及原理：旋转瓷瓶逆时针旋转，此时动触头被静触头上的限位勾10限制不能旋出，主闸刀只能克服大弹簧4的合闸保持力绕自身轴线逆时针翻转，直至中间传动盒内长连杆8碰到短连杆6上的限位螺栓7，主闸刀不再翻转，此时旋转瓷瓶继续逆时针旋转，带动主闸刀逆时针水平旋转约71°至分闸位置。

其中中间驱动盒内的大弹簧4在分闸位置时起分闸保持作用，在主闸刀合闸翻转过程中实现功能转换，在合闸位置时变为合闸保持作用，保证刀闸在分、合闸位置的稳定性。

1.3 隔离开关主刀、地刀机械闭锁原理

图2所示，主、地刀处于分闸位置，其中项3、5、6、7、8、9、11连接为一整体，当主刀机构合闸带动主轴顺时针旋转时，固定在主轴上的主刀闭锁板10亦顺时针旋转，从而推动位于主刀闭锁板10缺口内的锁销11向右移动，通过闭锁板9/5、调节拉杆8/6、/闭锁杆7带动锁销3向右进入地刀闭锁板4的缺口内，这样锁住了地刀闭锁板4不能旋转，亦即锁住了接地出轴1，达到主刀合闸、地刀不能合闸的闭锁功能。

2 GW7C-800隔离开关现场故障原因分析及处理

2.1 合闸提前翻转，分闸过位

2.1.1 故障现象

隔离开关合闸时主刀闸在未进入静触头之前就翻转，继续分闸则出现分闸过位情况。分闸后，主闸刀角度在116°（技术要求：分位主闸刀角度应71°）。

2.1.2 原因分析

（1）隔离开关主闸刀分为三个部分，即与旋转瓷瓶固联的轴及水平锥齿轮、中间驱动盒、导电管，此三部分之间可以相互转动，整体来说是个柔性系统，但是因为中间驱动盒内部有受预拉力较大的弹簧和分合闸限位件，所以在分合闸位置主闸刀有一定刚性，在没有受到外力（除旋转瓷瓶驱动力以外的力）作用或外力不大时各部分之间不会相对运动，实现主闸刀的正常水平转动过程；但如果存在除静触头上限位件阻力以外的异常力且主闸刀刚性稍弱时就容易导致主闸刀在静触头外面翻转45°，这种情况继续分闸，主闸刀受合闸保持弹簧力作用而没有限位勾的帮助就不会自动向分闸方向翻转复位，一直在旋转瓷瓶的带动下水平转动约116°，也就是分闸翻转的行程加到了水平转动的行程上，致使主闸刀分闸过位到了另一个方向。

（2）贺兰山750kV变电站的GW7C-800系列隔离开关主要受风力、接线端子拉力等影响发生偏摆，致使结构有点紧凑的弧触头装置有可能轴向顶撞，且主刀闸翻转阻力不大，以致开关合闸时主刀闸未进入静触头，其动弧触头端面已经碰撞到静弧触杆或限位板，产生异常阻力使主刀闸不能进入静触头只能提前在外面发生翻转；继续分闸时，因为没有静触指的摩擦阻力及限位勾的帮助，主闸刀不会自动向分闸方向翻转复位，而是一直水平逆时针转116°分闸过位。（见图3、图4）

2.1.3 故障处理过程

主要从两方面着手解决：即消除产生翻转的异常阻力，将碰撞部份易位；提高主闸刀系统刚性，使主闸刀即使遇到异常阻力也不会轻易提前翻转。

（1）消除产生翻转的异常阻力：原引弧触头装置位于静触头内侧（结构有点紧凑），导致受风力等影响偏摆时主闸刀动弧触头端面敏感地碰到静触头元件形成异常阻力；现场看到其实静触头接线后其外侧仍有较大空间，如果将弧触头装置从静触头内侧移到外侧（见图5、图6）就宽阔多了，即可以消除碰撞因素。

（2）提高主闸刀传动系统刚性（见图7）：在主闸刀中间驱动盒6外侧加装一离合器装置，固定块1（内有弹簧2和销轴3）通过抱夹方式固定在导电杆4上，钢板5固定在中间传动盒6上，当导电杆分闸翻转到位后，固定块1的销轴3在其弹簧力2作用下轻松跌入钢板5的凹槽内，而合闸时销轴需克服较大的力才能跃出凹槽，这样使导电杆4不会轻易对传动盒6产生转动，从而提高了传动系统的刚性 ，可有效解决主闸刀碰到阻力时异常翻转的情况。

（3）GW7C-800kV隔离开关分合闸速度为7800mm/24s=325mm/s，隔离开关的弧触头装置通过了恢复电压400V，母线转换电流2500A，分合次数为100次的母线转换电流试验；隔离开关的母线转换电流开合能力仅取决于试验回路的特性值和隔离开关的操作速度，而与隔离开关的绝缘性能和电流额定值无关，也就是说只要保证装置比原试验产品分合闸速度高，即可不再做型式试验而直接采用。GW7C-800kV隔离开关进行翻转阻力矩测量结果为：

①未加装离合器装置前，在离中间驱动盒2.5m外测量：4～5kg；

②加装离合器装置后，在离中间驱动盒2.5m外测量10～12kg。同时对此装置主要叠件材料的选用和处理情况为：弹簧材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢材质；轴销和带凹槽的钢板为2CrB不锈钢材质经调压处理，以增强其强度和硬度。这样在抗腐蚀和防止点接触高应力副易变形方面均能可靠地保证。

2.2 静触头上的限位勾与主闸刀两端抱头碰撞

2.2.1 故障现象

大部分隔离开关隔离开关主闸刀合闸后，插入深度较大，导致动触头导电板翻转后未卡到限位勾上，部分限位勾碰撞主闸刀两端抱头的现象，还将动触头刮出深印。

2.2.2 原因分析

静触头上的限位勾有碰撞主闸刀两端抱头的现象，这主要是因为累积误差所致，其影响是使开关在合闸过程中操作力稍微增大。

2.2.3 故障处理过程

（1）考虑到导电杆10m长，在贺兰山地区最大温差为60℃，导电杆轴向线膨胀最大为13mm，所以要求导电杆端头铝铸件抱夹锥形收尾处至静触头限位勾距离为15～30mm。

（2）GW7C-800隔离开关是在静触指的摩擦力及限位勾的作用下实现自动分闸翻转复位的，所以至少要保证一端限位勾有效勾过动触片（长度为5mm以上）。

3 结束语

隔离开关是电力一次系统的主设备，主要起到隔离电源的作用，并于断路器配套使用，在设备检修时，造成明显的断开点，使检修设备和电网隔离，从而保证检修人员的安全。本文对GW7C-800户外高压交流隔离开关的常见故障进行了详细地分析，并提出相应的解决措施，确保同型号隔离开关的正确分合，保证了整个电网的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]GW7C-800系列户外高压交流隔离开关使用说明书[Z].

[责任编辑：汤静]