GIS 设备隔离开关（地刀）分、合闸位置精确指示装置的研究与应用

姜俊和 杨冠华 吴建文 李泽方 郭佳庆

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528400）



GIS 设备隔离开关（地刀）分、合闸位置精确指示装置的研究与应用

姜俊和 杨冠华 吴建文 李泽方 郭佳庆

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528400）

摘要GIS（气体绝缘金属封闭开关）设备因其金属封闭的特点，判断其内部的刀闸是否分、合闸到位需通过操动机构上的指示牌指示。通过分析当前刀闸分、合闸位置指示方式的缺点，针对性研制出一种安装在直接与刀闸静触头连接的拐臂上，能测量刀闸操动机构旋转角度的精确指示装置，可以通过其旋转角度与刀闸行程的对应关系判断刀闸分、合闸是否到位，达到提高设备运行可靠性、减少设备运行人员误操作的作用。

关键词：GIS；隔离开关；刀闸位置；精确指示装置

GIS设备因其占用空间少，维护简单，性能稳定等优点在电力系统内广泛采用，但其金属封闭气体绝缘的设计使得隔离开关（地刀）分、合闸位置只能通过分、合闸时操动机构相应动作间接体现。当前主流的指示方式是操动机构带动机构箱内的分合闸指示牌指示刀闸分合闸位置，有些型号通过套在主轴上的传动连杆的位置改变指示分合闸位置，但是这两种指示方式均存在不精确的缺点，需要设计一种新的刀闸位置指示装置。该装置要能测量操动机构的转动角度，对刀闸分、合闸不到位有精确的指示功能。本文不考虑刀闸分、合闸位置在其所在间隔的汇控柜和后台监控机上的指示。

1　GIS设备隔离开关（地刀）分、合闸位置指示方式与原理

1.1 常用的刀闸分合闸指示方式

GIS设备隔离开关（地刀）分、合闸指示方式一般有两种，安装在刀闸机构箱内的分合闸指示牌的分、合闸指示和刀闸操动机构传动连杆的变位指示。几乎所有型号的刀闸都会采用分合闸指示牌，少部分分相式机构的刀闸还会采用传动连杆指示。

操动机构接到操作命令后，带动主轴及套在主轴上的拐臂板旋转特定角度，拐臂板推动导向套、绝缘拉杆及动触头沿隔离开关的中心线作直线运动，实现分、合闸操作。同时操动机构带动分合闸指示牌转动，指示与刀闸位置相对应的分合闸位置，有传动连杆时，其一端会变位靠近规定的代表刀闸分、合闸到位的点[1]。

1.2 当前常用的分合闸指示存在的缺点

现有指示装置能充分利用机构箱内空间和分合闸时连杆位置的变化，结构简单，但指示牌装设在机构箱内部，对于安装位置较高的，不容易观察其位置，且指示牌无刻度，指示不精确。而且在实际使用中，持续运行多年的GIS设备隔离开关（地刀）操动机构由于老化、锈蚀等会存在机构卡滞、连杆变位等情况，这时现有指示装置的缺点会很明显，若合闸指示牌有倾斜，刀闸的合闸超行程是否符合规定，超行程过小，接触电阻必然增大，运行过程中可能因为发热严重而发生安全事故；若分闸指示牌有倾斜，刀闸分闸时行程是否足够就不能准确判断，若刀闸分闸时行程不足或者干脆没有分开，会给运行及检修工作带来极大的危险，若此时合上相应地刀将会导致严重的安全事故；还有一种情况，刀闸分合闸到位但是指示牌指示偏差很大，这种情况在实际使用中比较常见，需要检查刀闸分、合闸到位的前提下调整指示牌。

2　GIS设备隔离开关（地刀）分、合闸精确指示装置的研究

2.1 精确指示装置的结构

针对指示牌无刻度，安装位置远离刀闸的缺点而改进的精确指示装置应由两部分组成——有刻度的读数盘和指示拐臂转动角度的指示针。读数盘上每条刻度线均指向转轴圆心，刻度线蚀刻而成，避免指示针在其上方转动时受阻，定位刻度指示线可根据具体刀闸调整，定位后牢固可靠。读数盘、指示计采用的材料均为厚1.5mm的304不锈钢，使其坚固、不变形、不生锈。读数盘、指示计的尺寸及着色可根据现场实际情况定做。简单设计图如图1、图2所示。

图1 精确指示装置读数盘设计图

图2 精确指示装置指示针设计图

2.2 精确指示装置的工作原理

根据隔离外侧的拐臂直径及转动方向现场定制出设备的适用精确指示装置后，将指示针固定在隔离外侧的拐臂上，读数盘固定同一位置的外壳上，拐臂转动时指示针随之转动，指示读数盘上的某一个刻度，即指示针指示的角度隔离外侧拐臂的转动角度确定。将刀闸合闸到位时，指示针指示的读数盘上的角度定为合闸位置，并将合闸定位刻度指示线固定在该角度上，刀闸分闸时亦然，这样就能确保刀闸的实际位置与指示针指示的位置相对应。

安装前先检查刀闸的行程、超行程及操动机构转动角度符合厂家设计标准，安装在隔离开关上时，将合闸定位刻度指示线（红色）固定在厂家技术标准中机构转动角度的一半位置，在隔离开关合闸到位时，画出拐臂与外壳的参照线，然后安装指示针及读数盘，指针指向读数盘上的合闸定位刻度指示线，在将隔离开关分闸到位时指示针指向的刻度线定为分闸位置，将分闸定位刻度指示线（绿色）固定在该位置，这样隔离开关合闸到位时，指示针就指示读数盘上的合闸位置，分闸到位时，指示针就指示读数盘上的分闸位置。安装接地开关时，应先在接地开关分闸到位时确定读数盘上的分闸定位刻度指示线（绿色），在确定合闸定位刻度指示线（红色），这是为了确保隔离开关合闸到位而接地开关分闸到位。若刀闸是三相分箱的，则三相的读数盘安装角度应一致，满足整齐美观的要求。该装置安装在GIS后的实物图如图3、图4所示（在该实物图

图3 指示刀闸在合闸位置

图4 指示刀闸在分闸位置

由于指示装置直接安装在隔离外侧的拐臂上，保证了指示位置与刀闸实际位置的一致性，若由于操动机构卡滞等原因造成刀闸分、合不到位，该指示装置能精确地指示出来。

3 结论

本文所研究的刀闸分、合闸位置精确指示装置，直接安装在隔离外侧的拐臂处，通过装置上面的转角刻度盘可以指示刀闸分、合闸是否到位，有可视性、精确性、可靠性、永久性等特点。我公司已经对部分型号的GIS设备刀闸加装了该精确指示装置，从实际运维经验看，该装置能够较好地解决已投运GIS设备刀闸操作时位置不能精确判断的问题。但由于国内外厂家生产的GIS设备型号繁多，有些型号的刀闸操动机构不能加装此设备，希望有同事能想出对策。鉴于南方电网公司在2014版110～500kV组合电器（GIS和HGIS）技术规范中对GIS设备中隔离开关和接地刀闸的位置指示有了明确要求：隔离开关和接地开关应有可靠的分、合闸位置和便于巡视的指示装置。对分相式机构(H)GIS，隔离开关和接地开关为三相机械联动且有外部连杆的，应每相装设一个位置指示器[2]，在此希望GIS设备生产厂家能积极响应客户需求，认真对待刀闸位置指示问题，为减少电力安全事故，提高供电可靠性努力。

参考文献

[1] ZF11-252(L)型气体绝缘金属封闭开关设备使用说明书[Z]. 河南平高电气股份有限公司, 2005.

[2] 110～500kV组合电器（GIS和HGIS）技术规范[Z].中国南方电网有限责任公司, 2014.

姜俊和（1989-），男，江西上饶人，助理工程师，大学本科，从事变电检修工作。

Research and Application on the New Precise Indicator Used to Indicate the Closing or Opening Position of Isolators inside GIS Equipment

Jiang Junhe Yang Guanhua Wu Jianwen Li Zefang Guo Jiaqing
(Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Grid Co., Ltd, Zhongshan, Guangdong 528400)

Abstract To judge whether the isolator inside GIS equipment is in closing or opening position, it needs reading the indicator fixed on the operating mechanisms of GIS equipment, because of the metal-enclosed feature of GIS equipment. By analyzing the shortcomings of the indicator used to indicate the open and close positions of isolators, a new indicator which is more precise than the old one can be developed. The new precise indicator is fixed on a crank arm which is connecting directly with the moving contact of isolator, and can measure the turning angle of the operating mechanisms. By using the relation between the turning angle and the isolator travel, it can be judged that whether the isolator is in closing or opening position. Thus, the operation reliability of isolators is improved, and the misoperation of operators is lessened.

Keywords：GIS; disconnector; position of isolator; precise indicator

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