GW4型隔离开关完善化方案.doc

GW4型隔离开关完善化方案1 引言 GW4型隔离开关结构简单，安装维修方便，在电力系统中有大量的应用。由于绝大多数隔离开关都是运行在户外，南方空气环境炎热、潮湿，而且空气污染情况也越来越严重，隔离开关的转动部分、导电部分在恶劣的自然环境的作用下，经常发生转动不灵活，导电接触不良、温升过高等故障，危害电网的安全运行。近年来，随着电网的不断扩大，GW4型隔离开关的数量也不断增多，缺陷故障也越来越突出，为解决这一问题，广东电网对该型隔离开关提出进行完善化的要求，希望提高质量，更好地保证电网的安全运行。经过对运行中产品的深入分析，以及对有关的新技术、新工艺应用情况的了解，笔者提出了以下几方面的完善化建议。2 隔离开关整体(1) 隔离开关的材料 目前的隔离开关通常在安装完成一年后即开始出现锈迹，底座及拉杆锈蚀现象比较严重。拉杆两端的螺纹经常因锈蚀导致拉杆不能转动，无法进行调整。拉杆两头的接头在现场焊接，不但增加了现场安装的工作量，而且因现场条件、工人技术水平的不同，导致焊接工件质量不稳定，在现场焊接后，焊接口往往难以达到防锈蚀的效果。瓷瓶的强度也是隔离开关的一项重要指标，运行中曾出现过瓷瓶断裂等事故，部分瓷柱与法兰浇装不严实、填料不足，多次出现裂缝，给电网的安全运行造成严重的威胁。国产瓷瓶本身弯曲现象比较多，不但影响美观，也给瓷瓶的调整造成困难。完善方案： 隔离开关应采用防污型（防污能力满足安装点污秽级别要求）、高强度的瓷瓶，强度不低于DL 486-92交流高压隔离开关订货技术条件的要求，以防止发生瓷瓶污闪、断裂等严重故障。隔离开关的钢质部件表面必须采用热镀锌处理，拉杆、万向接头、机械限位等装置如须焊接，则应在焊接工作完成后统一进行热镀锌处理，否则必须改用可靠的螺栓固定。连接螺栓表面应采用热镀锌处理或不锈钢材质，防止因螺栓锈蚀影响隔离开关的安全运行。机构箱体应用足够强度的不锈钢板或铝合金材料制作，以防止机构箱锈蚀、变形影响其密封。(2) 隔离开关的安装 现场安装时，除了传动杆部分焊接比较麻烦外，还经常会出现由于转动角度（开距）不符合要求的问题，现象是“内八”、“外八”或一边向内偏一边向外偏，这些缺陷在现场调整比较困难。完善方案： 为加快隔离开关的安装速度，提高隔离开关的安装质量，厂家应提供隔离开关的本体、拉杆及底座等全部元件。用户订货时向生产厂家提供隔离开关间距离、本体及操作机构的高度等有关尺寸，由厂家进行完成全部生产工作，隔离开关在出厂前应进行整体调试，以下参数应列入调整报告中： 三相合直情况； 三相分闸距离； 各瓷瓶旋转角度； 触头相对位置、插入深度； 触头接触电阻（或塞尺检查情况）； 三相合闸同期。 以上参数应符合厂家说明书要求，现场安装工作仅包括底座、本体的吊装，固定操作机构，连接拉杆，在现场不再进行烧焊等工作。安装后对上述各项参数进行校验。厂家向用户提供隔离开关底座固定螺栓的有关尺寸，由用户进行基础的预制工作。3 导电部分(1) 触指部分 国产GW4型隔离开关活动接触处发热故障较多，例如，触指与触头的接触压力是靠触指弹簧的弹力来保证的，隔离开关长期运行，由于环境影响，弹簧容易生锈发生塑性变形，弹力下降，导致接触电阻增大发热，促使弹簧生锈加剧，形成恶性循环。完善方案： 厂家应对该部分重新设计，取消弹簧结构，用其他的方法来保证接触压力和接触电阻符合要求，否则应将弹簧完全密封起来，并加入足够的油脂，防止弹簧生锈。触指片应固定良好。目前GW4型隔离开关的触指片仅靠弹簧的弹力来固定，在开合动作中容易发生移位变形，要求隔离开关完善化后触指片在分闸及合闸过程中都能良好固定。 目前的GW4型隔离开关为了使触头能够顺利地插入触指内，往往需要在触指表面涂一层润滑脂，润滑脂在自然的环境下，容易附着灰尘，并发生凝结硬化，影响润滑、导电性能。厂家应对触指与触头的材料进行研究，希望能够开发出一种接触电阻低、导电性能良好，且在无润滑脂的条件下能够顺利完成分合闸动作的材料。(2) 接线座部分 GW4型隔离开关接线座转动部分的导电连接主要有两种。一种是以软铜带导电，导电接触是固定的，另有转轴方便转动；一种是通过多个镀银铜滚子完成转动和导电功能。第一种方式的不足之处在于固定软铜带的螺栓容易生锈，不能保证长期运行下的导电接触压力，转动部分不能防水，容易锈蚀卡滞，在运行一段时间后就不能转动了。第二种方式下导电接触面较小，镀银铜滚子会出现开裂现象，压紧弹簧容易生锈，转动部分也会通过电流造成发热，影响转动性能。 总结长期的运行经验，笔者认为第一种方式的导电性能较好，但需要进行完善，软铜带接头及与其接触处应做镀银处理，其转轴部分应采用干润滑膜等先进技术，或采用非金属材料，并应密封良好，防止水份进入转动部分造成锈蚀、卡滞；紧固螺栓、开口销、垫圈等配件应用不锈钢材料制成。4 机械传动部分(1) 操作机构箱 运行中的隔离开关的机构箱大部分是用钢板制成的，内部端子排座、挡板等是用普通镀锌钢板制成，容易生锈，影响机构箱的密封性能。大量CJ6型操作机构电动机行程开关由于长期受较大的压力而变形破裂，使电动机不能自动停机，发生电机烧毁、金属件爆裂等事故。端子排螺栓容易生锈，影响使用和美观。齿轮、涡轮、蜗杆等部件生锈现象也很严重，手动摇把在操作过程中容易脱落。另分、合到位限位开关难更换。完善方案： 操作机构箱应用足够强度的不锈钢板制成，三侧开门；机构箱应有两个通风口，使空气能够形成对流。箱内端子排支架、挡板等应用不锈钢或铝合金材料制成，端子排位置应方便接线，全部应采用不锈钢螺栓，机构箱内应有温湿度控制器和加热器，在必要时自动启动，保证箱内温湿度符合要求。行程开关安装位置应保证开关正确动作，不受过大的压力。手动操作时摇把与机构应接合良好，方便操作，闭锁装置应动作正确。机构箱内齿轮、涡轮、蜗杆等部件表面均应有防腐蚀措施，转动部分涂有足够的润滑脂。更改分、合到位限位开关的安装位置。(2) 传动杆 传动杆的锈蚀现象非常严重，影响刀闸的正常操作。黄铜轴套和钢轴在酸雨的作用下容易发生化学反应，造成锈蚀和卡滞；部分开口销因锈蚀严重，完全失去作用，在大修时往往需要对转轴进行热处理后才能拆开。部分传动杆两端螺栓锈死，在大修时无法对其进行调整。调角联轴器容易生锈失去弹性。完善方案： 传动杆应由厂家完成制作，在现场不再进行气、电焊等工艺的处理，制作好后再对其整体进行热镀锌处理。调角联轴器、转动轴、轴套、开口销、垫圈等均应采用不锈钢材料。应设法将转动轴、轴套与空气隔绝开来，或采用干润滑膜等技术，保证在长期运行的条件下，转动轴与轴套之间有良好的滑动效果。传动杆的其他部分均应进行热镀锌处理。由于强度不够，在操作过程中发生过传动杆、拐臂变形的事故，有些大电流刀闸，由于触头加紧力较大，在安装时同相拐臂会发生微小变形，有时需要在拐臂上焊接筋板以提高其强度。由于同相拐臂角度不同，许多隔离开关在安装调整过程中传动杆出现与瓷瓶底座或其他传动杆发生摩擦或碰撞，影响刀闸的正常操作。完善方案： 传动杆应用高强度的水煤气管制成，拐臂在分合闸操作过程中不应出现任何变形，各连接头的焊接应牢固，能够承受正常操作力。垂直传动杆上端的轴承必须用不锈钢轴承，涂抹足够的润滑脂，并密封良好。各传动杆在分合闸过程中不应与其他传动杆或瓷瓶底座接触。(3) 瓷瓶底座转轴 GW4型隔离开关较多发生由于瓷瓶底座轴承锈蚀卡滞造成的隔离开关机械传动部分严重变形、焊口断裂等事故，严重影响了刀闸的安全运行。造成这种现象的原因是轴承座密封性能不好，润滑油很容易流失，导致轴承生锈。运行中曾在底座上钻孔以便在运行中注入润滑油脂，在实践中，由于隔离开关长期带电运行，给加油造成困难，而且油脂很难直接加在轴承上，钻孔处的防水也比较困难。实践经验证明，在轴承处涂满润滑油脂对于隔离开关的长期良好运行是至关重要的。完善方案： 瓷瓶底座应采用不锈钢轴承，底座内加满二硫化钼润滑脂，整体应密封良好，防止水分进入和润滑脂的流失。隔离开关运至现场后，对上述项目进行抽检，未采用不锈钢轴承或未加满二硫化钼润滑脂的隔离开关做不合格处理。对于密封达不到要求的隔离开关，亦应拒绝其进网运行。5 接地刀闸 型接地刀闸结构简单，安装维修方便，但操作功比较大，短时耐受电流值较小，为8kA10kA。型接地刀闸结构比型的复杂，安装调试也困难一些，但操作功比型的小，短时耐受电流值较大，可以达到与主刀相同的短时耐受电流值。现在电网容量越来越大，短路电流也越来越大。以佛山分公司所辖变电站母线三相短路电流计算值为例，220kV母线短路电流可以达到20kA左右，110kV母线三相短路电流值约8kA16kA，故认为110kV及35kV电压等级可采用型接地开关，220kV及以上电压等级应采用型接地开关。(1) 型接地刀闸本体 型接地刀闸的转动轴为钢材料，轴套为黄铜材料，在南方炎热的气候条件下，由于酸雨的作用，容易发生电化腐蚀，导致操作困难。每组接地开关共有6个衡弹簧用于减轻操作力，由于平衡弹簧通过定位套上的螺杆固定，如果地刀分闸时平衡弹簧受力太大，弹簧容易脱出，受力太小又起不到减小操作力的作用。平衡弹簧的防锈蚀能力不足，在运行一段时间后会发生锈蚀，产生塑性变形，影响地刀的操作。地刀导电杆端部定位弹簧容易生锈断开，若合闸操作时用力过大，导电杆会越过地刀的静触头，导致无法分闸。传动杆及接头的故障现象与隔离开关本体的相似，在此就不再赘述。完善方案： 对于型接地刀闸，转轴及轴套应处应采用干润滑膜技术进行处理，或采用不锈钢材料制成。应改变平衡弹簧的固定方式，保证弹簧固定良好，使其可以正常地起到减小操作功的作用。加强平衡弹簧的防腐能力，在隔离开关运行期间平衡弹簧不应因锈蚀而出现故障。导电杆表面应进行热镀锌处理，定位弹簧应用不锈钢材料制成，其强度应可以承受操作力的冲击。对其余传动部分的完善与隔离开关本体相似，在此不再赘述。(2) 型接地刀闸本体 型接地刀闸短时耐受电流值与主刀相同，对电网的适应能力较好，型接地刀闸外形与型有较大的差别，但是其转动轴、传动杆的材料却是大同小异，在在运行中也会出现转动不灵活、操作困难等故障，而且部分刀闸在导电杆旋转动作完成后，动触头经常不能对准静触头的导向位置，使动触头不能顺利插入静触头内；在分闸时，导电杆伸缩运动未完成即转入旋转运动，使分闸操作不能顺利完成。220kV的接地刀闸在运行一段时间后，还会出现三相同期差别大，使合闸操作不能顺利完成的故障。这些故障与平衡弹簧的拉力有关。若平衡弹簧因腐蚀生锈，发生塑性变形，弹力变小，就有可能出现上述的部分故障；导电杆定位弹簧锈蚀失去应有的作用也会出现上述的部分故障。完善方案： 对于型接地刀闸的机械传动部分的完善可以参照隔离开关本体的方案进行，对于平衡弹簧，应提高其防腐蚀的能力，平衡弹簧的挡水板应采用不锈钢材料制成，M10及以下规格螺栓应全部采用不锈钢材料，其余螺栓可采用不锈钢或热镀锌处理。导电杆托板和定位弹簧均应用不锈钢材料制成，以免锈蚀。静触头座表面应进行热镀锌处理。上述两种接地刀闸的静触头夹紧弹簧应采用不锈钢弹簧或自力型结构触头结构，保证长期运行时触头接触电阻、接触压力符合要求。(3) 接地刀闸操作机构 型接地刀闸通常配CS14G型手力操作机构，这种手力机构一般由铸铁件制成，耐腐蚀性能也不好，其下部遮盖辅助开关的罩经常由于锈蚀导致穿孔脱落，完全失去作用。罩本身无密封功能，潮气容易进入，导致辅助开关接点故障。完善方案： CS14G型手力操作机构辅助开关罩应用不锈钢制成，且密封应良好，能有效防止潮气进入。辅助开关固定装置表面应做有效的防腐处理。操作手柄、机械锁等部件表面应做热镀锌处理。 型接地刀闸通常配CS9-G或CSA型手力操作机构，在运行和检修工作中，常发现这两种机构的齿轮箱内进水，原因是齿轮箱封板仅靠4口螺栓固定，其横向连口两口螺栓间距离约220mm，雨水可以从中间进入齿轮箱。完善方案： 对于CS9-G和CSA型手力操作机构，其对表面应进行热镀锌处理，以改善防水性能，避免辅助开关接点接触不良。增加齿轮箱封板的固定螺栓，改善其防水性能。齿轮处应涂抹足够的二硫化钼锂基脂，保证良好的润滑效果。6 结语 GW4隔离开关结构简单，在20世纪80年代大量应用以来曾经出现过不少的缺陷及事故，针对一系列存在的问题，建议厂家应根据情况，改进生产工艺、材料，对产品的不断完善，提高产品的质量。但是在生产运行中，仍需加强对设备的维护，根据GW4隔离开关运行情况作出相应的现场完善，保证电网的安全、可靠运行。GW4系列高压隔离开关问题浅析1引言隔离开关在电力系统中起着隔离电源、改变系统运行方式、分合小负荷电流、进行倒闸操作等重要作用。由于其操作原理和结构较简单，通常没有严格的大修周期规定，按惯例一般随主设备大修而进行。但随着近几年断路器 断路器C45N 的无油化改造、无人值班变电站改造及变电设备由定期检修制向状态检修制的逐步过渡，主设备的大修周期在逐渐延长，因而运行中的户外式隔离开关出现的问题大幅上升，直接影响系统的供电可靠性和安全性，更严重的甚至造成变电站一条母线全停的严重故障。本文就白鹤发电厂110kv新建#161间隔中的西开GW4-126型刀闸安装调试中的一些问题进行了分析，并结合GW4-110型刀闸就两者的不同之处进行了一些比较，并结合问题提出解决办法。2、GW4-110型刀闸与GW4-126型刀闸结构上的差异GW4-110、126系列高压隔离开关 GN19-10C/630A 都为单相式双柱结构，主要由底架、棒形支柱绝缘子 FXB(W)复合绝缘子 及导电部分组成，每相有两个支柱绝缘子，分别装在底架两端的轴承座上，以交叉杆连接、可以水平旋转，其转角为90度，导电刀闸分为两半，分别固定在支柱绝缘子上，触头的接触处在两个支柱绝缘子的中间。接线端子 UK-35N/1节 可以是硬联接结构。也可以是软联接结构。白鹤发电厂110kv新建#161间隔中所用的GW4-126型刀闸为西开生产的完善化刀闸，而我局目前使用的刀闸基本上为老式的GW4-110型刀闸，两者在结构上差异如下：1）中间触头部分GW4-110型刀闸中间触头部分为圆柱型触头（见）GW4-126型刀闸中间触头部分为“凸”型触头（见：触头的正视图）2）触指部分GW4-110型刀闸触指由两排共四片触指片构成，触指间距很小，触头与触指的接触为线接触，两排触指靠两排之间的两根弹簧拉紧。西开生产的GW4-126型刀闸触指由两排共六片触指（见）构成，触指间距为1-2mm，触头与触指的接触为线间接触，两排触指片靠触指片外的六根弹簧压紧。3）分、合闸位置的限位止钉GW4-110型刀闸在每相刀闸轴承座传动板的下端各有一分、合闸位置限位止钉，调节时通过其限位止钉的调整来确定刀闸三相分、合闸的位置GW4-126型刀闸在每相刀闸的轴承座传动板的下端没有分、合闸位置限位止钉，在其操作机构上方与刀闸基座相连的圆盘型拐臂处的左、右各有一限位止钉，以此来保证分、合闸位置的确定。4）极间连杆连接部位GW4-110型刀闸每相刀闸间的极间连杆连接到轴承座传动板的下端连板上，一般下端连板都为焊接，以此保证刀闸的分、合闸操作。GW4-126型刀闸支柱绝缘子用4个M16*45螺栓，将传动板与下方两块10mm厚外角为120左右的连板(见)并接，固定于传动板上，使其刀闸旋转角度由360改变为100，在一定程度上说限制了刀闸分、合闸的位置，极间连杆将每相刀闸间的连板相连。5）关于主刀闸首相与机构的联动调试GW4-110型刀闸调试时，我们会用手柄将机构摇至分、合闸终端位置，通过连杆将联结板与首相刀闸的轴承座相连。在GW4-126型刀闸调试时，我们发现若按上述方法进行调试，当手柄摇至合闸终端位置后，会出现反弹现象，严重的反弹情况下，触头与触指处于刚接触状态，不能保证刀闸的正常运行。6）中间触头外型上的区别GW4-110型刀闸中间触头有防雨罩，起防尘、防雨作用。GW4-126型刀闸中间触头无防雨罩，长期裸露。3关于完善化刀闸的问题及解决办法1）关于接触面的问题在安装GW4-126型刀闸时发现一排中间片触指变形，造成主刀闸刚合闸时，中间触头只有5片接触，使其接触面积减校由于GW4-126型刀闸接触面为线间接触，为了保证接触面积最大化，既要保证在合闸位置时，中间触头插入深度即中间间隙应满足此型刀闸导电要求（16-21mm），其导电管与触头上下差不大于5mm，又要保证合闸过程中中间触头对弹簧触指不产生更大的横向挤压应力。触指片的质量及外观也是决定导电性能好坏的一个重要参数，其触指接触面的镀银涂层无脱落，表面无毛刺、氧化。对于运行中的刀闸，应定期着重检查导电接触面是否有镀银涂层脱落，表面毛刺、氧化等现象。2）分、合闸位置的限位GW4-126型刀闸在每相刀闸的轴承