折臂式隔离开关分闸故障分析及改造方法

杨玉磊，李博，张玉伟

(江苏省电力公司检修分公司，江苏 徐州 221000)

1 引言

220kV折臂式隔离开关具有优良的结构和机械电气性能，其结构紧凑，外观简洁，占用空间小，深受用户欢迎，被广泛采用。此型隔离开关在我公司应用较多，且大部分在20世纪90年代末投运，由于其运行年限较长，近年出现了不少问题，徐州地区的220kV折臂式隔离开关近半年出现了多起无法分闸的严重故障。本文将结合现场故障消除过程，对此类故障进行深入分析，确定改造方案彻底解决折臂式隔离开关无法分闸的问题，并总结出折臂式隔离开关日常运行维护注意事项。

2 事故案例

目前，徐州地区变电站应用的220kV折臂式隔离开关主要有河南平高的GW16/17和AREVA的SPV/SPO几种，近期典型故障如下:

故障一:2010年10月5日220kV郎山变电站郎堡4698线2#母线46982隔离开关(SPV型)发生无法分闸的严重故障，检修人员到达现场，发现隔离开关电动分闸至如图1所示位置，动触头的动触片卡住静触杆，电机堵转，热继电器过流跳开，几次电动及手动试分、试合后，静触头已被拉至椭圆形状，动触头的触头啮合导向器仍然卡住静触头静触杆，隔离开关无法分闸。

图1 SPV隔离开关无法分闸

图2 拆除一侧触头啮合导向器

故障二:2010年12月8日晚8时500kV三堡变电站堡沈4694线2#母线46942隔离开关(GW16型)再次出现类似无法分闸故障，情况与故障一类似，由于黑夜抢修，现场未及拍照。

3 故障分析及处理

3.1 故障一分析及处理

检修人员进行停电检修消缺。由于动触头触指与静触头的静触杆紧紧卡住，检修人员拆下动触头上一侧的触头啮合导向器，如图2所示，手摇操作机构将隔离开关分开，拆下导电臂上臂，进行解体检修。

检修人员对隔离开关上导电臂及传动部分、机构进行认真检查后，发现如下问题:

(1)隔离开关上导电臂顶杆下端与轴封接触处氧化腐蚀严重，发生卡涩，如下图3所示，顶杆无法移动，导致紧压静触头导电杆的动触头触指无法分开，解体隔离开关上导电臂，打磨顶杆和轴封，解决卡涩问题。

图3 顶杆下端卡涩打磨现场图

(2)SPV型隔离开关旋转瓷瓶法兰盘上端固定转盘、轴套、小拐臂的轴销孔变形至椭圆形状，如图4所示，几个轴销孔的变形叠加，导致旋转失去大约30度角度，导致分合闸不到位。更换配件解决问题。

3.2 故障二分析及处理

故障二中，GW16型隔离开关无法分闸，其上导电臂顶杆下端与轴封接触处同样发生了氧化、卡涩现象，但其卡涩不太严重，隔离开关慢分操作中，动触头触指可以略微分开一点，然后动触头触指啮合导向器扣住静触头静触杆，隔离开关无法分闸。

图4 轴销孔变形现场图

检修人员采用如故障一类似处理措施，拆除动触头触指一侧啮合导向器，处理了卡涩部位。检修人员将隔离开关安装完毕，试合分时，发现三相联动时隔离开关B相的分、合闸正常，但A、C相分闸越位且合闸不到位。此时，检修人员首先调整了三相相间水平拉杆的长度，但是两个边相还是分闸越位且合闸不到位，检修人员随后调节了导电臂内的拉杆下端调节装置，仍没有达到理想的同期效果。

研究隔离开关传动机构发现，GW16型隔离开关旋转瓷瓶上方是通过齿轮与齿条传动(和SPV型隔离开关不同)，是B相旋转瓷瓶上方齿轮与齿条跳齿导致隔离开关三相不同期。经调整齿轮齿条间啮合，解决了三相不同期问题。在调整伞齿轮的时候应注意齿轮与齿条啮合的啮合度，如果齿轮与齿条啮合不稳，隔离开关在合闸过程中，有时会出现动触头运动轨迹成蛇行，即动触头合闸方向运动的同时伴有左右摆动的现象。齿轮与齿条啮合的啮合度的调整方法是:在分闸状态松开中间接头装配与下导臂相连的紧固螺栓及定位塞，然后将中间接头装配沿导电臂轴线按顺时针和时针方向适当转动，使齿轮与齿条啮合可靠，再把固螺栓及定位螺塞紧固。

4 改造方法及建议

针对现场出现问题，文章体提出了从以下几个方面对隔离开关进行改造的方法:

(1)抗腐蚀处理

采用不锈钢材质替代现有顶杆，以避免腐蚀。对零部件进行内外面的防锈蚀处理并添加二硫化钼润滑剂。同时，针对部分隔离开关上导电臂进水而导致夹紧弹簧、复位弹簧、顶杆、接管锈蚀等易发生的缺陷，装配时将这些部件涂满二硫化钼，提高润滑能力和防腐性能。并且，下导电臂和齿轮的传动部位也涂满润滑脂。

(2)材质变形处理

如图4所示，SPV型隔离开关旋转瓷瓶法兰盘上端固定转盘、轴套、小拐臂的轴销孔在受到较大的力矩后变形至椭圆形状，这几个部分应更换为强度、刚性更好的材质。隔离开关上导电臂连接的动触头座，较易聚积水分，应加硅橡胶，防止水分渗入轴套，产生锈蚀、氧化等问题。

(3)动触头啮合导向器改造

无论是GW16/17型还是SPV/SPO型折臂式隔离开关，它们动触头的触指上均带有动触头啮合导向器，如图5所示，而且它们的啮合导向器相对于动触头触指均有一定的凸起。在上文所述故障二中，这个凸起的存在和上导电臂顶杆下端卡涩共同导致了隔离开关无法成功分闸。

图5 隔离开关动触头啮合导向器有凸起示意图

动触头啮合导向器的作用是:在合闸过程中，使钳式触头与静触头静触杆正确耦合且引导二者正常地插入;文章认为，可以打磨去掉这个凸起，如图6所示，这样，在隔离开关上导电臂顶杆下端略微卡涩，动触头触指分开幅度有限的情况下，隔离开关仍然可以成功分闸。

图6 隔离开关动触头啮合导向器无凸起示意图

5 运维建议及总结

目前，电力公司设备均采取状态检修策略，各单位顾及可靠性指标，许多设备检修周期相对拉长，对于220kV隔离开关这种室外设备，长期保持于一个位置(分闸或者合闸位置)，传动部分较易发生腐蚀、卡涩等问题;笔者总结多年变电检修工作经验，参照相关资料，给出如下日常运行维护建议:

(1)公司应当从调度层面，保证隔离开关在2年内至少操作一次。多数说明手册中都有定期操作隔离开关的相关规定。对于长期不动的一些间隔的母线隔离开关，应当在适当周期内进行倒母线操作;

(2)加强新建间隔验收。严格按照公司出台的隔离开关标准验收卡进行验收，确保设备不出现由安装问题产生的隐患。重视安装基础的检查与随工质检工作，基础的刚性不足或者稍许形变都会导致隔离开关分合阻力变大，甚至分合不到位;

(3)操作隔离开关时，应注意地刀、主刀闭锁关系，防止拉坏;电动操作时，电动回路保护跳开，不能使用过大力度手摇操作手柄，防止敏感易损的部件如拐臂、法兰盘上方固定盘、轴套的轴销孔等损坏;操作隔离开关时，还应注意观察隔离开关传动系统及导电杆的运动，尽量缩短燃弧时间，以减少动静触头的电弧烧损，如出现电机分合闸速率过慢应更换电机;

(4)停电检修隔离开关时，应检查其导电回路接触部位。清扫紧固拐臂、连杆、传动杆各处螺丝的转动、传动部位并加涂二硫化钼润滑脂;用凡士林清洗静触头与动触头触指，更换生锈的螺丝并进行防腐处理;

(5)冬季气温较低、温差大地区，隔离开关材质热胀冷缩现象严重，同时润滑脂也会冷凝变稠，这些因素会导致操作阻力增大，操作人员操作时应做到心中有数。

目前，隔离开关已成为电力系统设备管理中缺陷率较高的设备种类，保证其可靠稳定运行是一项紧迫、重要的任务。

[1]SPV/SPVT垂直半剪刀式隔离开关安装和维护说明手册[Z].

[2]GW16型隔离开关安装和维护说明手册[Z].

[3]梁方建，张道乾.GW5－110型隔离开关触头发热缺陷分析及检修处理[J].高压电器，2004.

[4]史智萍，张征，杨春.隔离开关的可靠性分析及对策[J].华北电力技术，2007，增刊.