论文部分内容阅读
摘要：西门子公司生产CR2型220kV隔离开关具有设计先进，运行可靠，维护工作量少等优点，目前在电网的基建及改造项目中广泛使用，但由于各种外部因素影响，该型号隔离开关也避免不了出现缺陷，本文针对CR2型隔离开关导电回路卡滞缺陷的进行了分析，对今后预防及处理类似问题提出了参考。
关键词：隔离开关；卡滞；缺陷分析处理
高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，需与高压断路器配套使用，其主要功能是：保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能。西门子（杭州）高压开关设备有限公司生产CR2型220kV隔离开关具有设计先进，运行可靠，维护工作量少等优点，目前在电网的基建及改造项目中广泛使用。但受外部因素影响，也避免不了出现缺陷。
1 缺陷情况
某供电公司220kV西乡站、龙塘站220kV隔离开关使用西门子CR2型220kV隔离开关（即水平旋转中心断口式隔离开关，型式与早期国产GW4型隔离开关相同），分别在2004-2006年期间技术改造项目中投产。在倒闸操作过程中均出现了卡滞缺陷，影响了计划停电工作的进行。隔离开关及铭牌相片如图1所示。
2 缺陷定位及分析
2.1 缺陷定位
通常隔离开关出现拒动可能为电气回路原因或机械卡滞原因，如操作机构箱内接触器能正常吸合、电机能正常运转则可排除电气回路原因。而机构箱内转动部件、传动部件（包括传动杆拐臂、转台、瓷瓶等）以及主导电回路均可能出现机械卡滞，一般通过观察就可以定位。在观察定位遇到困难时则可以通过解开隔离开关垂直连杆并分别对机构、主导电回路进行人工操作的形式来定位卡滞点。通过上述方法，发现220kV西乡、龙塘站两起CR2型隔离开关卡滞均由主导电回路引起。
2.2 导电回路结构分析
对主导电回路的结构作进一步了解：该刀闸的主导电回路与杭州西门子110kV电压等级CR型隔离开关略有不同（有防滑脱抓钩），如下图所示：
上图中，接线端子板4.2连接两侧导线，与旋转端子头4.1之间可以相互旋转，旋转端子头内部有镀锡铜软辫作导电通路。
合闸操作时，机构的输出力矩通过传动杆、拐臂、转台使两边的导电杆4.3同步旋转并合闸，进入合闸位时，触指4.6/4.7合上鼓触头4.4并向外张开产生弹性变形，从而产生必须的触头接触压力，同时，防滑脱抓钩抓钩4.8进入锁定位置。反之则为分闸过程。图3为分合闸过程中触指与鼓触头刚刚接触时。
防滑脱抓钩4.8的主要用于主回路的机械位置闭锁，避免短路电流通过时产生的电动力造成纵向触头分离现象。
另对于触头系统及抓钩的调节要求如下：1）两侧主导电回路应保持水平，高低差不超过±1mm，触指夹4.5与鼓状触头4.4之间的距离应在258mm±5mm；2）抓钩4.8和直杆4.9之間应有25mm±1mm的距离。如
图4所示.
2.3 原因分析
基于对该类刀闸主导电回路结构的了解，同时结合220kV西乡站、龙塘站一次设备状况，判断引起分合闸卡滞缺陷的原因可能如下：
两站220kV一次设备先后经历过多次技术改造（开关、隔离开关、CT等先后进行了改造），其220kV隔离开关更换调试及验收投产后，两侧导线作用力（拉力、重力）增大使已调试好的隔离开关两边的支柱绝缘子向外侧微小角度倾斜，同时对调节好的触头系统或抓钩产生一定的影响。使触头系统的距离的发生改变，抓钩接触到直杆，进而在分合闸操作时出现卡滞。
在此需特别对说明：一般情况下产品设计时已充分考虑了抗拉强度的裕度，支柱绝缘子也必须存在一定的韧性和抗弯能力。导线对支柱绝缘子作用力增大其一种可能：隔离开关改造后两侧导线有更换过。比如：在隔离开关改造后再进行同间隔内的断路器或CT改造，与隔离开关的连接导线随之更换（如由单导线更换成双导线或线径更大的单导线）。其二种可能：间隔内的发热处理、 绝缘子更换、技术改造等施工过程中使导线对隔离开关的拉力，导致支柱绝缘子产生微小变形。其三种可能：导线设计的弧垂改变，导线太紧，长期作用力导致支柱绝缘子微小变形。
3 缺陷处理方法
在分析得知缺陷原因后，进一步分析得知缺陷的几种处理方法如下：
1、在确保触指夹与鼓状触头之间的距离满足258mm±5mm技术条件的前提下，可以拆卸抓钩，通过调整抓钩的位置使其脱离直杆后，确保不会再出现卡滞现象。
2、针对瓷瓶微小倾斜的调试办法：卸隔离开关瓷瓶固定螺丝，检查是否有虚位可作微调；同样可通过在底部瓷瓶、上部瓷瓶、导电座下端外侧嵌入垫片来进行纠正微调，同样可以在上部瓷瓶、导电杆下端嵌入垫片来做微调。如
4 缺陷预控及处理措施
3、如上述两种方法效果不明显，则可以通过在接线掌处加装过渡片的形式来减小导线的张紧度，减小对支柱瓷瓶的拉力。
4 缺陷预控措施
综上所述，该缺陷并非隔离开关本身质量原因，而是隔离开关支柱绝缘子所受导线作用力增大产生微小形变所致。此类缺陷的预控措施有：
1、严格按照厂家的技术要求，做好220kV隔离开关改造的施工监督及验工作。特别注意：1）两侧导线跟隔离开关连接后再进行调试及验收。2）确保触指夹与鼓状触头之间的距离满足258mm±5mm，抓钩和直杆之间满足25mm±1mm；3）支柱绝缘子、接线端子板及个法兰面的连接螺栓处力矩严格符合厂家的技术要求；4）调试合格后，各传动连杆、拐臂、的锁紧螺母、锁紧垫片务必按要求紧固或折弯，避免长时间运行后螺母松脱。
2、对于必须在隔离开关支柱绝缘子和两侧导线上的工作，尽量避免隔离开关支柱绝缘子所受拉力过大。如具备条件，在该类工作完成后需对隔离开关进行试分合检查。
3、设备改造时，综合考虑好开关、CT、刀闸之间连接导线的配套改造，避免出现隔离开关改造后两侧导线拉力改变。
4、利用综合停电机会，加强对设备的检查和维护，确保设备的正常可靠运行。
关键词：隔离开关；卡滞；缺陷分析处理
高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器，需与高压断路器配套使用，其主要功能是：保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作，即是说它不具有灭弧功能。西门子（杭州）高压开关设备有限公司生产CR2型220kV隔离开关具有设计先进，运行可靠，维护工作量少等优点，目前在电网的基建及改造项目中广泛使用。但受外部因素影响，也避免不了出现缺陷。
1 缺陷情况
某供电公司220kV西乡站、龙塘站220kV隔离开关使用西门子CR2型220kV隔离开关（即水平旋转中心断口式隔离开关，型式与早期国产GW4型隔离开关相同），分别在2004-2006年期间技术改造项目中投产。在倒闸操作过程中均出现了卡滞缺陷，影响了计划停电工作的进行。隔离开关及铭牌相片如图1所示。
2 缺陷定位及分析
2.1 缺陷定位
通常隔离开关出现拒动可能为电气回路原因或机械卡滞原因，如操作机构箱内接触器能正常吸合、电机能正常运转则可排除电气回路原因。而机构箱内转动部件、传动部件（包括传动杆拐臂、转台、瓷瓶等）以及主导电回路均可能出现机械卡滞，一般通过观察就可以定位。在观察定位遇到困难时则可以通过解开隔离开关垂直连杆并分别对机构、主导电回路进行人工操作的形式来定位卡滞点。通过上述方法，发现220kV西乡、龙塘站两起CR2型隔离开关卡滞均由主导电回路引起。
2.2 导电回路结构分析
对主导电回路的结构作进一步了解：该刀闸的主导电回路与杭州西门子110kV电压等级CR型隔离开关略有不同（有防滑脱抓钩），如下图所示：
上图中，接线端子板4.2连接两侧导线，与旋转端子头4.1之间可以相互旋转，旋转端子头内部有镀锡铜软辫作导电通路。
合闸操作时，机构的输出力矩通过传动杆、拐臂、转台使两边的导电杆4.3同步旋转并合闸，进入合闸位时，触指4.6/4.7合上鼓触头4.4并向外张开产生弹性变形，从而产生必须的触头接触压力，同时，防滑脱抓钩抓钩4.8进入锁定位置。反之则为分闸过程。图3为分合闸过程中触指与鼓触头刚刚接触时。
防滑脱抓钩4.8的主要用于主回路的机械位置闭锁，避免短路电流通过时产生的电动力造成纵向触头分离现象。
另对于触头系统及抓钩的调节要求如下：1）两侧主导电回路应保持水平，高低差不超过±1mm，触指夹4.5与鼓状触头4.4之间的距离应在258mm±5mm；2）抓钩4.8和直杆4.9之間应有25mm±1mm的距离。如
图4所示.
2.3 原因分析
基于对该类刀闸主导电回路结构的了解，同时结合220kV西乡站、龙塘站一次设备状况，判断引起分合闸卡滞缺陷的原因可能如下：
两站220kV一次设备先后经历过多次技术改造（开关、隔离开关、CT等先后进行了改造），其220kV隔离开关更换调试及验收投产后，两侧导线作用力（拉力、重力）增大使已调试好的隔离开关两边的支柱绝缘子向外侧微小角度倾斜，同时对调节好的触头系统或抓钩产生一定的影响。使触头系统的距离的发生改变，抓钩接触到直杆，进而在分合闸操作时出现卡滞。
在此需特别对说明：一般情况下产品设计时已充分考虑了抗拉强度的裕度，支柱绝缘子也必须存在一定的韧性和抗弯能力。导线对支柱绝缘子作用力增大其一种可能：隔离开关改造后两侧导线有更换过。比如：在隔离开关改造后再进行同间隔内的断路器或CT改造，与隔离开关的连接导线随之更换（如由单导线更换成双导线或线径更大的单导线）。其二种可能：间隔内的发热处理、 绝缘子更换、技术改造等施工过程中使导线对隔离开关的拉力，导致支柱绝缘子产生微小变形。其三种可能：导线设计的弧垂改变，导线太紧，长期作用力导致支柱绝缘子微小变形。
3 缺陷处理方法
在分析得知缺陷原因后，进一步分析得知缺陷的几种处理方法如下：
1、在确保触指夹与鼓状触头之间的距离满足258mm±5mm技术条件的前提下，可以拆卸抓钩，通过调整抓钩的位置使其脱离直杆后，确保不会再出现卡滞现象。
2、针对瓷瓶微小倾斜的调试办法：卸隔离开关瓷瓶固定螺丝，检查是否有虚位可作微调；同样可通过在底部瓷瓶、上部瓷瓶、导电座下端外侧嵌入垫片来进行纠正微调，同样可以在上部瓷瓶、导电杆下端嵌入垫片来做微调。如
4 缺陷预控及处理措施
3、如上述两种方法效果不明显，则可以通过在接线掌处加装过渡片的形式来减小导线的张紧度，减小对支柱瓷瓶的拉力。
4 缺陷预控措施
综上所述，该缺陷并非隔离开关本身质量原因，而是隔离开关支柱绝缘子所受导线作用力增大产生微小形变所致。此类缺陷的预控措施有：
1、严格按照厂家的技术要求，做好220kV隔离开关改造的施工监督及验工作。特别注意：1）两侧导线跟隔离开关连接后再进行调试及验收。2）确保触指夹与鼓状触头之间的距离满足258mm±5mm，抓钩和直杆之间满足25mm±1mm；3）支柱绝缘子、接线端子板及个法兰面的连接螺栓处力矩严格符合厂家的技术要求；4）调试合格后，各传动连杆、拐臂、的锁紧螺母、锁紧垫片务必按要求紧固或折弯，避免长时间运行后螺母松脱。
2、对于必须在隔离开关支柱绝缘子和两侧导线上的工作，尽量避免隔离开关支柱绝缘子所受拉力过大。如具备条件，在该类工作完成后需对隔离开关进行试分合检查。
3、设备改造时，综合考虑好开关、CT、刀闸之间连接导线的配套改造，避免出现隔离开关改造后两侧导线拉力改变。
4、利用综合停电机会，加强对设备的检查和维护，确保设备的正常可靠运行。