一起500 kV GIS隔离开关操作机构故障分析

李 鑫，李宝磊，杨 超

（国网华中电力调控分中心，湖北 武汉 430077）

一起500 kV GIS隔离开关操作机构故障分析

李 鑫，李宝磊，杨 超

（国网华中电力调控分中心，湖北 武汉 430077）

介绍一起500 kV GIS隔离开关操作机构故障的事故分析过程。综合该设备历史运行和检修情况，通过现场解体检查，模拟还原故障过程，对比分析交直流电机特性曲线和输出参数，认为该隔离开关操作机构错误使用了不匹配的电机，异常特性输出的积累导致操作时电机无法正常带动机构动作，最终引起电机堵转烧毁。通过对这起故障的分析，可为今后GIS隔离开关类似故障的分析处理提供借鉴和参考。

隔离开关；操作机构；电机；输出特性

0 引言

隔离开关是GIS设备的重要组成部分，近年来因隔离开关故障引发的非计划停运事件表现得较为突出。常见的故障类型有机构分合闸不到位、拒动、机构卡涩，导电回路过热、异常放电，触指断裂、部件变形、脱落等。其中机构故障多为设计结构不满足完善化要求、产品材质选用质量不高、日常运维不到位等原因造成[1-2]。

通过分析一起典型的因装配错误引起的隔离开关操作机构故障，进一步说明每个零部件的装配质量直接关系到GIS和隔离开关的安全可靠运行。制造厂家应加强装配工艺、装配质量控制，运维单位应加强过程督导和项目管理，防止类似故障发生。

1 故障概况

1.1 故障主要经过

2016年，某换流站根据调度命令进行交流滤波器由冷备用转热备用操作过程中，在合上56111刀闸时，现场检查发现B相刀闸拒动，手动分、合闸操作发现操作机构卡死，无法进行手动操作，测量电机直阻为3.5 MΩ（正常值不超过100 Ω），电机烧损。

1.2 故障前运行方式

故障发生前，该换流站500 kV 1号母带电运行，56111刀闸处于冷备用状态。5611间隔与1号母线主接线图见图1。

图1 故障间隔主接线图Fig.1 The main wiring diagram of fault interval

1.3 设备运行和检修情况

此次发生故障的设备56111刀闸为HGIS设备，2014年4月投运。2015年4月，56111刀闸B相气室曾发生内部闪络跳闸，并对故障刀闸气室及操作机构进行了更换后投入运行。在2016年度该站检修期间，56111刀闸进行了检修及试验，各项结果合格，详细数据见表1。

表1 56111刀闸检修后试验结果Tab.1 The test results after overhaul of 56111 isolation switch

2 现场检查情况

故障发生后，在现场对56111刀闸B相操作机构进行了解体检查分析。现场检查情况如下：

（1）操作机构使用电机型号错误，原采购技术文件和出厂说明书均标明为交流220 V、300 W，实际为直流220 V、200 W；

（2）给电机通交流220 V电源，可听到电机“滋滋滋”的放电声；

（3）通过正常手动操作机构，发现无卡涩情况，机构传动系统未损坏；

（4）拆除表面部分传动齿轮，通过传动盘正常将传动行程调整至完全分闸后，突然给予一个较大力矩，出现明显的卡死现象，借助工具敲打转盘转杆，方能恢复正常。

现场图片见图2～4。

图2 操作机构电机Fig.2 The operating mechanism motor

图3 正常手动操作传动机构Fig.3 The normal manual operated transmission mechanism

图4 异常力矩下操作传动机构Fig.4 The abnormal manual operated transmission mechanism

3 使用电机型号差异分析

隔离开关电动操作机构使用的电机，从供电电源上分为交流电机和直流电机，两种电机的功率、额定电流、转速和输出扭矩有着明显差异，如果将直流电机的供电电源改为交流电源，电机的输出特性将会有显著改变，详细特性曲线(图5～6)和输出参数（表2）对比如下（对比试验采用本次故障机构中同型号直流电机）。

图5 交流电机在交流电源下正常分闸的特性曲线Fig.5 The characteristic curve of normal switching of AC motor under AC power supply

图6 直流电机在交流电源下正常分闸的特性曲线Fig.6 The characteristic curve of normal switching of DC motor under AC power supply

表2 两种工况正常分闸模式下输出参数Tab.2 Under two conditions the output parameters in normal switching mode

4 故障原因分析

结合现场解体检查和两种电源工况下电机输电特性对比情况，综合分析认为：本次故障原因是由于56111刀闸B相操作机构使用了完全错误的电机型号。电机异常的输出特性不能满足原定使用的交流电机在交流工况下应该达到的输出特性，这种异常特性输出的积累，致使传动链处于异常的咬合位置，导致后续操作时电机无法带动机构动作，从而引起电机堵转烧毁。本次机构解体试验中，通过异常力矩操作也有效再现手动合闸操作机构时的卡死现象，验证本次隔刀机构故障的真实原因。

另外，进一步了解到，在2015年4月56111刀闸B相气室发生内部闪络跳闸后，由于无备品备件，且停电时间十分紧张，厂家临时调用异地某项目的其它型号操作机构，其工作疏忽直接导致本次故障发生。

5 措施和建议

针对本次故障情况，建议后续将采取如下处理措施：（1）运维单位应加强隔离开关设备的全过程管理，强化在该类产品出厂试验、安装调试等环节关键节点的见证和督导，严把设备质量关；（2）生产厂家应出具保证书，确保该站其它隔离开关的操作机构未出现电机和继电器型号使用错误的情况；（3）在该型号隔离开关操作机构的日常运维和年度大修中，应特别注意此类隐患，发现后应及时处理。

（References）

[1] 崔景春，袁大陆，宋杲.高压隔离开关运行分析及其完善化[J].电力设备，2006，7(4)：1-6.CUI Jingchun,YUAN Dalu,SONG Gao.Operation analysis and its perfection for HV switch-disconnector[J].Electrical Equipment,2006,7(4):1-6.

[2] 黄聿琛,阮江军,邱志斌，等．隔离开关操动机构电机输出轴扭矩和电流关系的研究[J]．高压电器，2015,51（6）：139-144．HUANG Yuchen,RUAN Jiangjun,QIU Zhibin,et al.Study on the relationship between motor output shaft torque and motor current ofdisconnectoroperation mechanism[J].High Voltage Apparatus,2015,51(6):139-144.

Analysis on a Fault Accident of 500 kV GIS Disconnector Operating Mechanism

LI Xin，LI Baolei，YANG Chao
（Central China Electric Power Dispatching and Control Branch of State Grid Company of China，Wuhan Hubei 430077,China）

The accident analysis process of 500 kV GIS disconnector operating mechanism failure is introduced.Integrating the history of the equipment operation and maintenance,through the disintegration of the scene,the failure process is simulated,the characteristic curves and output parameters of AC and DC machines are compared and analyzed.It is considered that the operating mechanism of the disconnector using the motor which is not matched，the accumulation of the abnormal characteristic output causes the motor to fail to drive the mechanism normally in operation,and finally the motor is jammed and burned.Through the analysis of this fault,reference for the analysis and treatment of similar faults of GIS disconnector are provided.

disconnector；operating mechanism；motor；output characteristics

TM85

A

1006-3986(2017)05-0001-03

10.19308/j.hep.2017.05.001

2017-04-15

李 鑫（1986），男，湖南长沙人，硕士，工程师。