一起GIS设备隔离开关自动分闸故障分析

吴亚军

摘要：GIS系统是电力系统的重要组成部分，它的安全和稳定运行对电力系统的安全、稳定运行有着重要的影响。针对某变电所GIS装置在倒闸操作中出现一起隔离开关不能正常合闸的缺陷，对故障进行了原因分析和拆解，认为造成这种现象的主要原因是其电气机构与原来的设计不相符，更换后的电控机构在安装时，无法对过冲、过位等进行机构上的保护，造成了分合闸时电机发生堵塞，甚至完全卡死，因此本文对这起故障进行分析，提出合理有效的防范措施，确保电网安全稳定运行。

关键词：GIS设备隔离开关;自动分闸;电网;运维管理

0.引言

随着我国经济的快速发展，人民的生活水平不断提高，各类工业、农业生产对电力的依赖性不断增强，对电力的需求也在逐年增加。GIS设备在电力系统中的应用日益广泛。GIS具有耐用性高、使用寿命长、维护工作量少等优点，但GIS设备也存在一个致命的缺点，那就是一旦发生故障，相比其他的常规设备，GIS设备的故障定位和维修更加困难，维修周期长，造成大面积断电，对工农业生产造成严重影响。通常情况下，绝隔离开关分合闸异常既有机构方面的原因。本文针对某变电站GIS设备隔离开关的异常现象进行了全面的调查，最后找出了故障的根源，为现场操作人员在操作过程中的操作提供了依据，从而能够及时地分析和判断出故障的原因，从而提高了对绝缘开关的处理能力。

1.隔离开关分合闸故障简要情况

某天，操作人员在操作500kV开关从冷备用转热备用过程中，在操作关闭绝缘开关时，发现在闭合期间A、B相没有工作，C相电动机开始工作大约0.5秒，隔离开关电机电源空开跳开，并显示出绝缘开关的状态。然后，操作人员将此隔离开关电气地分离，没有任何反应，隔离开关A，B处于断开状态，C相为不稳定。

2.故障原因排查及原因分析

为了找到故障的根源，现场操作人员联合检修、继保自动化人员对设备进行了全面的检修。

2.1机构内部现场检查情况

对隔离开关机构进行拆分检查。开启机构的防水外壳，检查机构内部的密封性，没有被水浸湿，各个零件没有生锈，内部的油脂保持完好。

经过实地检验，隔离开关A、B相机箱的电机轴和传动杆、传动杆和外壳转轴的连接良好，没有松动，传动杆、电机轴、辅助开关和位置指示牌显示了开关位置。检查隔离开关C照相机构箱，发现机构箱中的继电器和基座已脱落，电机轴和传动杆、传动杆和外壳转轴的连接完好，没有松动。

该分离切换机构的工作原理是：齿轮1与扇形齿轮连接，齿轮1带动蜗杆2运行，蜗杆2带动连杆3运动，连杆3带动隔离开关内部拐臂运动。

2.2返厂拆装检验

为进一步查明机构合闸的异常原因，对此次发生合闸故障的隔离开关机构进行了返厂解体检查。针对这一回厂分解的故障机构，采用标准的2.5牛米力矩扳手进行手动合闸，发现机构合闸阻力超过规定的2.5牛米，说明合闸异常隔离开关机构普遍存在合闸时阻力大于厂家规定值的情况。

选择了分离开关B相传动的变速箱（原装进口）进行拆分。按顺序拆卸机构蜗杆封盖、大齿轮盘、蜗杆、缓冲垫片、缓冲垫片的挤压推片等关键零件，无明显划痕、磨损、锈蚀、油脂断裂等现象。手摇式涡杆式传动轴机构的各个主要驱动元件也能进行正常的动作，没有明显的碰撞、松脱等不协调的现象。

选择了一种A相位的隔离开关，在工厂进行了一次分闸过冲的仿真实验。在机构电动分闸到位后，利用扭矩扳手对机构进行分闸过冲力的控制。通过对本次仿真中的过冲力进行了多次实验，结果表明，当过冲力逐渐增加時，机构的卡滞现象就会更加突出。也就是说，当过载的速度变慢的时候，即使出现了一些卡滞，也能勉强关上，但当过载的速度超过一定的时候，卡滞现象最终会严重到导致机构无法正常合闸。说明这种机构装置在发生分闸过冲时，有可能会因为分闸过冲而造成合闸过程中的卡滞。

2.3机构性能确认

隔离开关机构原国外生产厂家原设计为直流电机，原来是用直流电动机来实现的，而且二次电路中有一个制动电阻和直流电动机相匹配，可以在机构分闸就位的情况下，使电动机在停电后立即停止动作。但是，在生产GIS装置时，我国的合资企业为了达到相应的技术规范，没有进行相关的测试，就把原来的直流电动机的设计换成了交流电动机，这就造成了在交流供电下电动机的不匹配问题。这种断路器没有机构限位、行程开关等结构，所以在分合闸就位时，不能从机构上对过冲、过位等问题进行机构防护。另外，由于采用了交流电源，电动机在起动时的转矩较低，因此当重新合闸时，电动机可能会发生堵塞，甚至完全卡住。

2.4解决办法

通过现场设备检查、机构返厂分解及相关实验验证，认为造成此次断路器合闸异常的主要原因是采用国产交流电动机与原设计不相适应，尤其是在分闸时，转速高、功率大，并且国产交流电动机克服阻转性能较差。为了彻底解决上述问题，提出将GIS的这种类型的绝缘开关机构全部替换成直流电动机构。

3.结束语

综上所述，GIS设备的安全稳定性对于提高电网的稳定运行起着举足轻重的作用，GIS系统具有结构紧凑、可靠性高、维护工作量少等特点，目前已广泛用于高压领域。GIS设备的生产、制造和安装都要严格按照图纸进行，以防止设备的设计变化和安装的质量问题。同时，变电站操作人员要严格遵守有关规定，加强对GIS设备的管理和管理，对设备的异常现象给予高度的关注，并对其进行及时处理，以提高其运行的可靠性。

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