GW16型隔離開關(guān)觸頭打火故障分析及處理

孫濤

摘 要：托電公司220KV升壓站GW16型隔離開關(guān)因動(dòng)觸頭夾緊力不足，發(fā)生運(yùn)行中打火現(xiàn)象。通過對(duì)隔離開關(guān)加緊運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中關(guān)鍵部件——滾輪的尺寸進(jìn)行微小改動(dòng)，在不影響相關(guān)部件配合精度的同時(shí)，動(dòng)觸頭夾緊力有效增加。使用該方法不僅可以保證夾緊力持續(xù)可靠，使觸頭接觸良好，長(zhǎng)期載流運(yùn)行不致過熱燒損，而且使用該方法具有直觀的成本費(fèi)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：GW16；隔離開關(guān)；動(dòng)觸頭；夾緊力；滾輪

中圖分類號(hào)：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0087-02

隔離開關(guān)屬于高壓載流主設(shè)備，就拿220kV電壓等級(jí)來說，其額定電流三千多千安培，隔離開關(guān)觸頭如果因夾緊力不足導(dǎo)致接觸不良從而發(fā)生過熱，輕則灼傷動(dòng)靜觸頭，重則燒熔斷線，對(duì)設(shè)備安全甚至電網(wǎng)穩(wěn)定造成極大威脅。觸頭過熱的原因，在不考慮電網(wǎng)因素的情況下多為觸頭接觸不良，而導(dǎo)致接觸不良的主要原因是動(dòng)觸頭的夾緊力不足，因此有效可靠保持動(dòng)觸頭夾緊力便是本文所要討論的重點(diǎn)。

1 背景

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司對(duì)外供電通過6條線路，其中220kV兩條，500kV四條，另外還通過3條35kV出線，對(duì)自備水廠進(jìn)行供電，為可靠對(duì)電網(wǎng)供電以及聯(lián)絡(luò)各廠用電電壓等級(jí)，托電公司建有3個(gè)升壓站，一個(gè)500kV升壓站，兩個(gè)220kV升壓站。三個(gè)升壓站內(nèi)所使用的隔離開關(guān)大部分均使用GW16型，每組隔離開關(guān)分三相按3臺(tái)計(jì)算的話，共有兩百多臺(tái)。如此眾多的隔離開關(guān)，發(fā)生缺陷的概率較高，尤其是運(yùn)行中觸頭過熱這種常見缺陷。

今年僅只呼熱220kV升壓站已發(fā)生兩次隔離開關(guān)觸頭過熱事件：

（1）2022隔離開關(guān)C相運(yùn)行中觸頭打火花已灼傷觸指及靜觸頭引弧桿；（2）2522隔離開關(guān)C相運(yùn)行中觸頭打火花。

這已足夠引起我們對(duì)隔離開關(guān)觸頭夾緊力的高度重視，所以利用升壓站母線停電的機(jī)會(huì)，檢修部變配電班決定對(duì)2022隔離開關(guān)C相進(jìn)行檢修，并且在該次檢修中首次運(yùn)用了基于滾輪尺寸的改進(jìn)方法。

2 原因分析

2.1 隔離開關(guān)的夾緊運(yùn)動(dòng)

隔離開關(guān)由分閘位置向合閘運(yùn)動(dòng)的過程中，在接近合閘位置（上、下導(dǎo)電管快要伸直）時(shí)，上導(dǎo)電管中頂桿端部的滾輪開始與齒輪箱上的斜面接觸，并沿斜面繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，與滾輪軸向垂直相連的頂桿便克服復(fù)位彈簧（分閘時(shí)張開觸指）的反作用力向上推移，同時(shí)動(dòng)觸頭座內(nèi)的對(duì)稱式滑塊增力機(jī)構(gòu)（剪刀式力學(xué)原理）把頂桿的推移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成觸指的相對(duì)鉗夾運(yùn)動(dòng)。當(dāng)靜觸桿被夾住后，滾輪繼續(xù)沿斜面上移3-5mm行程（夾緊彈簧的二次壓縮），滑入斜面頂部的弧形限位槽，此時(shí)完全合閘，上導(dǎo)電管及其內(nèi)部頂桿完全伸直，滾輪及弧形限位槽承受頂桿和克服彈簧的垂直應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)觸指的夾緊并保證持久的夾緊力。

關(guān)于夾緊彈簧，應(yīng)無銹蝕和嚴(yán)重變形，其自由長(zhǎng)度為340mm。夾緊彈簧存在預(yù)裝壓力，夾緊彈簧的預(yù)裝壓力由柔性連接的頂桿實(shí)現(xiàn)，頂桿安裝夾緊彈簧的位置并不是實(shí)心的，而是兩段式槽型可伸縮連接，通過限位銷釘來預(yù)裝夾緊彈簧的壓力。出廠設(shè)計(jì)及裝配滿足夾緊力的要求，現(xiàn)場(chǎng)檢查調(diào)整夾緊力主要依靠定位螺栓來判斷，標(biāo)準(zhǔn)尺寸如圖2：滾輪中心距上導(dǎo)電管插接上限259mm，由圖3中連接叉上的頂絲固定上導(dǎo)電管插入的深度實(shí)現(xiàn)。測(cè)量夾緊力可以用彈簧秤拉，單個(gè)觸指夾緊力220kV應(yīng)不低于200N，500kV應(yīng)不低于240N。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)還已抓住上導(dǎo)電管沿靜觸頭導(dǎo)電桿軸向晃動(dòng)，看是否存在滑動(dòng)或竄動(dòng)。

2.2 過熱現(xiàn)象分析及原因確認(rèn)

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，呼熱220kV升壓站2022隔離開關(guān)C相運(yùn)行中打火花并灼傷動(dòng)觸頭及靜觸頭引弧桿，合閘狀態(tài)下觀察動(dòng)靜觸頭接觸存在縫隙，且彈簧秤測(cè)量單個(gè)觸指夾緊力均不足200N判定該隔離開關(guān)觸頭夾緊力不足，且上導(dǎo)電管的限位孔已然銼大，使頂絲位移，導(dǎo)致夾緊彈簧預(yù)裝壓力不足。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙分析，隔離開關(guān)在夾緊運(yùn)動(dòng)中，夾緊彈簧的壓縮量行程僅為3-5mm，所以頂絲限位略有偏差，即可能導(dǎo)致夾緊力不足。

3 處理方案

根據(jù)GW16型隔離開關(guān)加緊運(yùn)動(dòng)的原理，我們知道：當(dāng)靜觸桿被夾住后，滾輪繼續(xù)沿斜面上移3-5mm行程（夾緊彈簧的二次壓縮），滑入斜面頂部的弧形限位槽，此時(shí)完全合閘，上導(dǎo)電管及其內(nèi)部頂桿完全伸直，滾輪及弧形限位槽承受頂桿和克服彈簧的垂直應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)觸指的夾緊并保證持久的夾緊力。

具體方案是：滾輪半徑增加1.5mm，原滾輪直徑為30mm，現(xiàn)直徑33mm，理論上滾輪直徑增大與齒輪箱斜面頂部限位槽弧面配合精度存在偏差，但實(shí)際使用偏差比率可忽略不計(jì)。利用廠內(nèi)的機(jī)加工車床，用小塊不銹鋼材料車削打孔等簡(jiǎn)單操作，便可快速、精確的加工出新的滾輪，更換時(shí)只需拔插兩個(gè)固定輪軸的卡子，如此避免重新更換一整套上導(dǎo)電管的勞民傷財(cái)，更可避免犧牲可靠性勉強(qiáng)矯正帶來的隱患。從經(jīng)濟(jì)性方面，不僅節(jié)約了昂貴的隔離開關(guān)上導(dǎo)電管備件及人工等技術(shù)支持費(fèi)用，而且對(duì)于網(wǎng)調(diào)顯示停電工期緊迫的情況下大大節(jié)省了工時(shí)成本；可靠性方面，對(duì)于隔離開關(guān)上導(dǎo)電管內(nèi)部頂桿底端滾輪尺寸所做的改動(dòng)相比原裝滾輪尺寸所產(chǎn)生的偏差比率，在實(shí)際與下導(dǎo)電管齒輪箱斜面全行程配合精度上完全可以忽略不計(jì)，從結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面根本上確保夾緊力保持可靠。

4 實(shí)施

4.1 步驟一

在托電公司機(jī)加工中心進(jìn)行進(jìn)行滾輪車削加工，新滾輪尺寸與原滾輪在內(nèi)徑和軸向?qū)挾炔蛔兊那闆r下，外徑增加3mm。

4.2 步驟二

作業(yè)前的安全措施。

（1）停電。將呼熱220kV升壓站II母線停電，并斷開呼熱升壓站呼熱2號(hào)機(jī)主變進(jìn)行開關(guān)202斷路器及其I母線側(cè)隔離開關(guān)2021和II母線側(cè)隔離開關(guān)2022，同時(shí)在各開關(guān)操作把手上懸掛“禁止合閘，有人工作”標(biāo)示牌。（2）做好作業(yè)過程中防止工作人員高處墜落的安全防護(hù)措施，尤其是高空斗臂車的使用安全措施。

4.3 步驟三

準(zhǔn)備好廠用變電工器具如扳手、鉗子、改錐、砂紙、潤(rùn)滑油脂、凡士林、繩子等。

4.4 步驟四

在隔離開關(guān)分閘位，上導(dǎo)電管頂桿下端部，取下滾輪軸銷更換新滾輪。

4.5 步驟五

隔離開關(guān)分合閘試驗(yàn)，用彈簧秤測(cè)量夾緊力——單一觸指拉力不小于200N，并進(jìn)行合閘后回路接觸電阻試驗(yàn)，確保夾緊力合格。另外還要進(jìn)行多次電動(dòng)及手動(dòng)分合閘試驗(yàn)，確保夾緊力不致過大而使分不開合不上或者分合不到位。

4.6 步驟六

隔離開關(guān)帶載投入運(yùn)行。

5 效果檢查

5.1 質(zhì)量控制檢查

呼熱220kV升壓站2022隔離開關(guān)帶載投入運(yùn)行后，每周定期對(duì)觸頭進(jìn)行紅外成像測(cè)溫檢查，并做下記錄，該項(xiàng)定期工作持續(xù)進(jìn)行5個(gè)月。結(jié)果一如預(yù)期，觸頭過熱現(xiàn)象消失，2022隔離開關(guān)C相載流運(yùn)行溫度相較另外A、B兩相及站內(nèi)其他運(yùn)行中的隔離開關(guān)基本一致。

5.2 總體目標(biāo)檢查

使用改進(jìn)方法后，處理同類隔離開關(guān)動(dòng)觸頭因夾緊力不足導(dǎo)致的觸頭過熱缺陷，將節(jié)省客觀的設(shè)備成套備件費(fèi)用、技術(shù)支持及人力工時(shí)等成本。

6 鞏固措施

（1）加強(qiáng)定期紅外成像測(cè)溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)過熱現(xiàn)象，盡早通過倒閘操作改變運(yùn)行方式，隔離設(shè)備后及時(shí)檢查消缺。（2）把握已修間隔停電機(jī)會(huì)，不時(shí)檢查已更換滾輪的隔離開關(guān)觸頭夾緊力，跟蹤觀察更換后的滾輪及其配合斜面、限位槽的磨損形變情況，確保尺寸偏差影響無虞。（3）利用母線停電檢修，認(rèn)真檢查測(cè)量該母線下的所有隔離開關(guān)動(dòng)觸頭夾緊力，發(fā)現(xiàn)夾緊力不合格的，確認(rèn)非彈簧煺火等不可修復(fù)情況的應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)修復(fù)。

7 結(jié)語

簡(jiǎn)單加工滾輪，配合觸頭更換接觸面打磨修復(fù)，相對(duì)于常規(guī)成套更換備件及廠家強(qiáng)制限位技術(shù)解決方案來說，對(duì)隔離開關(guān)動(dòng)觸頭夾緊力的修復(fù)工作，可靠性及經(jīng)濟(jì)性更高。此改進(jìn)方法以“價(jià)值思維”和“效益導(dǎo)向”為總體思路，實(shí)際工作當(dāng)中將“經(jīng)濟(jì)性”、“可靠性”、“合理性”作為支點(diǎn)進(jìn)行操作，以對(duì)該類型隔離開關(guān)動(dòng)作原理及構(gòu)造部件的全面深入理解為依據(jù)，從結(jié)構(gòu)應(yīng)力、材料力學(xué)、配合精度等多方面綜合考慮，對(duì)于消除該類型隔離開關(guān)常見的載流觸頭因夾緊力不足所致接觸不良而導(dǎo)致的過熱、燒灼等隱患及缺陷，具有廣泛的適普性。