一起典型的GIS刀闸机构分闸位固死的故障处理及二次原理解析

徐文

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

一起典型的GIS刀闸机构分闸位固死的故障处理及二次原理解析

徐文

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

刀闸机构是GIS操作的重要部件，不能电动分合的故障时有发生，而产生故障的原因也有很多方面，此次缺陷原因非机械故障、非电机控制回路和电机转动回路的故障，是由电制动回路故障引起。下文将结合我局某变电站一起GIS刀闸机构分闸位固死故障为例，从多个角度寻找原因，最后再采取有效措施从根本上解决了问题，并提出了相关经验总结。

GIS;刀闸机构;电制动

1 引言

22024刀闸分闸后不能合闸的故障，经现场检查处理，缺陷原因非分闸缓冲器损坏导致，直接原因是由于机构分闸继电器常闭接点(71-72)损坏导致，此常闭接点是电机电刹车回路中的常闭接点，若此接点断开，电机分合闸会过位，导致机构在分闸后与机构转轮摩擦固死，再次合闸后电机功率不足以使机构合闸。经确认故障原因后，已将继电器内部打开，发现此常闭接点弹簧片变形，确认此故障是由继电器内部弹簧片变形导致。经处理后，机构恢复正常。这是一起二次回路缺陷导致一次机械故障表象的典型缺陷，在以后刀闸机构故障的处理中能起到很好借鉴作用。

2 缺陷报告

型号SDA 542的电容式电压互感器是由山东鲁能恩翼帕瓦电机有限公司生产的产品。我局某220kV变电站220kV GIS使用该型号产品，出厂日期为2006年12月，投产日期为2007年08月。运行进行22024刀闸操作时，刀闸在分位不能合闸(合闸继电器吸合),合位可以分闸。此刀闸缺陷存在了多年，每次操作时都需要班组人员到现场以手动方式向合闸方向摇出一点，电动即可合闸。

3 缺陷初步分析

根据现场缺陷报告的描述可以进行初步分析：

(1)刀闸在分位转动合闸旋钮时，合闸继电器吸合，说明刀闸控制回路正常；

(2)22024刀闸分位不能合闸，摇出一点后电动即可合闸。摇出一点的过程中改变了两个方面：机械—机构摆脱分闸死位、电气—分闸限位行程开关由分转为常闭。电气方面分闸限位行程开关的动作对合闸无影响，所以是机构分闸终点位卡滞导致机构固死。

电机的功率是有限的，阻力过大电机将无法带动机构。机构分闸终点位卡滞的可能原因有两方面：

图1

(1)机械原因

①机构分闸终点位摩擦较大，常见在机构转动或滑动位置有明显杂质，经过润滑剂处理后可得到解决；(22024刀闸非此原因)

②机构油缓冲器的缓冲力不够，在分闸到达极限位后，滑块停止距离过长导致过冲。观察其它刀闸分闸时缓冲器的位置并未与机构滑块接触，说明此厂家的油缓冲器为机械限位作用，不作为电机停止惯性消耗用。(22024刀闸非此原因)

同时根据与相邻机构对比，机构分闸时过位，使滑块与齿轮摩擦固死。

(2)电气原因

①限位行程开关问题

限位行程开关的位置出现偏移，在分闸到达极限位后，使电机控制回路断开较推迟，导致滑块停止距离过长而使机构分闸位固死；现场观察22024刀闸限位行程开关的位置为定死状态，所以也不存在偏移。(22024刀闸非此原因)

②电机制动(刹车)回路的问题

电动机在停止后，仍存在较大动能，为使此动能及时消除，直流电动机一般采用电制动的方式。直流电动机的电制动有三种方式：能耗制动、反接制动、回馈制动。此刀闸电制动为能耗制动方式，电机在控制电源断路后，为了使机构快速停止，增加了泄放能量的通路，串接制动电阻R，并在此通路中电机产生反向感应电动势，产生的反向转动力加速电机的停止，同时也加速了机械滑块的停止。(可能原因)

经分析后，初步判断为电机制动回路故障导致机构分闸过位。

4 刀闸及二次元件标识和二次图分析

此项流程节点的重点在于根据图纸确认各个二次元件的名称、位置和作用，再分析各个功能的实现，最后分析可能导致缺陷的情况。

合闸二次图如图2所示。

图2

二次元件汇总： 43R2：断路器选择用开关(远方/就地)8D5：控制电源

3-ES1/ES2：刀闸就地分合开关 89C5/89T5：合/分闸辅助继电器

33C1/33T1：电机控制用合/分闸限位开关(行程开关)

331L：手柄插入防止用联锁限位开关(行程开关)

1LM：电磁铁 33L：手动操作联锁用限位开关接点(行程开关)

M：电机 R5：串联电阻 联锁回路：五防闭锁回路

二次原理：

①手动操作闭锁电气回路

若手柄插入手孔中，打开手孔板后，行程开关331L闭合并与电磁铁1LM形成闭锁回路，使在电机控制回路中的33L手动操作闭锁接点由常闭状态打开，断开电机控制回路。防止在手动操作时电动分合，造成设备及人员伤害。

②联锁回路

该把刀闸可以进行电动分合的五防逻辑必须满足，总联锁回路才通路，由若干个条件“逻辑与”。

图3

DS3(22024)刀闸的联锁由ES3、ES1/ES2、CB1-9(A/B/C)、110kV侧无电压，只有满足以上条件，控制回路的负端才有负电压。

③电机运转回路

电机的运转靠89C5/89T5合/分闸辅助继电器的吸合，控制回路中89C5/89T5合/分闸辅助继电器动作后，继电器常开接点闭合，常闭接点断开。合/分闸电机运转回路路径：

合闸：PD5(电源)—89C5(74、73)常开接点闭合—89C5(53、54)常开接点闭合—R5—B5接点—M—A5接点—89C5(43、44)常开接点闭合—89T5(61、62)常闭接点继续闭合—ND5

分闸：PD5(电源)—89T5(74、73)常开接点闭合—89T5(53、54)常开接点闭合—A5接点—M —B5接点—R5—89C5(61、62)常闭接点继续闭合—89T5(43、44)常开接点闭合—ND5

④电动就地合/分控制回路的开始、保持与停止

开始：PS0(电源)—ES回路电编码锁—8D5(就地控制电源)—3-ES3(1、2)/(3、4)(就地合/分按钮)—89C5/89T5：合/分闸辅助继电器—33C1/33T1(合/分极限位行程开关)—33L(手动操作闭锁接点常闭状态)—联锁回路—N满足五防逻辑、电源投上、在分/合闸位置时进行接地刀闸合/分操作，按下合/分按钮，回路接通，89C5/89T5合/分闸辅助继电器吸合。

保持：89C5/89T5的(13、14)接点接通，PS1(电源)—89C5/89T5(13、14)—89C5/89T5：合/分闸辅助继电器—33C1/33T1(合/分极限位行程开关)—33L(手动操作闭锁接点常闭状态)—联锁回路—N，形成自保持回路，使合闸/分闸继续进行。

停止：当合闸/分闸一直持续到极限位时，在机械压块的移动下，行程开关33C1/33T1接点动作，将由常闭状态变为打开，断开控制回路，使89C5/89T5合/分闸辅助继电器失电，从而断开电机运转回路。

⑤电机的制动

回路断开后，由于电机是线圈结构，线圈将保持电流不突变的特性，将在其内部产生很强的反向感应电动势，反向电动势在泄放能量的通路形成回路：M—B5接点—R5—A5接点—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，电机在驱动回路停止后在泄放能量的通路中立即产生反向的力加速电机的停止。另外一方面合/分闸缓冲器也充当了另一个加速电机停止的力。从而电机的停止也驱动了机械滑块的停止。

5 22024分闸位制动回路现场故障分析

由二次分析可知制动回路的原件较少，回路M—B5接点—R5—A5接点—89C5(31、32)—89T5(31、32)—M，摇出一点后电动正常可电机故障，制动回路故障原因：①制动电阻烧损或短路；②回路端子松动刀闸回路不通；③分合继电器(31、32)常闭接点不通或由合位到分位使复位卡阻。

经现场量取电阻为3.6Ω(7.2Ω两电阻并联)，回路各端子无松脱，分闸继电器89T5(31、32)常闭接点不通。(注意制动回路为环路，需断开一处后量通断)

拆下继电器后发现此常闭接点的弹簧片存在变形，这是故障的根本原因。

图4

继电器修复后，将机构再次试分合闸，机构恢复正常。

图5

制动回路故障修复后机构对比图—正常状态(左)、机构分闸过位状态(右)从图中可以看到机构分闸过位后与齿轮摩擦固死，电机不能正常转动，分闸缓冲器完全压死，说明电机断路后惯性力还是很大的，电制动的作用非常重要。恢复后可见缓冲器与机构滑块尚有距离，缓冲器作为机械限位用。

6 小结

电动机构产生故障的原因也有很多方面，预分析不同缺陷故障的根本原因还是要把动作原理全部掌握，有了理论依据才能更正确、快速的找到问题的症结所在。

[1] 孙旭东,王善铭.电机学[M].北京：清华大学出版社，2006.

[2] 许艳阳.变电设备现场故障与处理[M].北京：中国电力出版社,2008.

Breaker Typical GIS with the Agency Break-brake Principle of Fault Handling and Secondary of the Fixed Die Parsing

XUWen

(Zhuhai Power Supply Bureau,Zhuhai 519000,China)

Isolating switch is an important part of a GIS operations,and cannot be electric points of failure occurs frequently,and the causes of failure also have a lot of ways,the defect reason not mechanical failure,motor control circuit and turn the circuit fault,is caused by electric braking circuit fault.Below will inform a substation combine with GIS isolating switch break-brake solid die failure as an example,from various angles to find the reason,and then take effective measures to fundamentally solve the problem,and puts forward the relevant experience.

GIS;disconnecting switch;the electric brake

1004-289X(2016)03-0093-04

TM63

B

2015-08-14

徐文，男，电气工程师，工学学士，变电检修技师，主要从事变电一次设备检修及二次继电保护维护专业工作。