220 kV GIS隔离开关分合闸指示装置分析与应用

2019-11-02黄智刚李益敏

通信电源技术 2019年10期

黄智刚，李益敏

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞 523000）

0 引言

GIS设备因其占地面积少、性能稳定等优点，在电力系统内被大量运用。由于GIS设备是密封型设备，外部不能直接观察内部设备到位情况，所以只能借助外部指示和操作机构指示牌间接体现。如果GIS隔离开关分合不到位，则会引起设备事故，且GIS设备发生事故时，处理难度较大，恢复供电慢，事故处理费用高，为GIS设备使用带来隐患。因此，在操作过程中准确判断GIS隔离开关是否到位是十分重要的。

某供电局发生过GIS内部刀闸出现故障，而机构处分合闸指示不能准确反映刀闸本体真实状态，在继续进行下一步操作时引发事故，造成该地区大面积停电的电力安全事故一级事件。自该事件发生以后，中国南方电网有限责任公司要求各地供电局在进行GIS操作时都必须采用辅助手段进行位置核实，目前的做法是测量GIS刀闸拐臂至止钉距离，以确认刀闸分合到位情况。但这种方法也存在不直观、不明确的情况，且设备运行时不宜测量。

1 目的

本次以西安西开高压电气股份有限公司生产的220 kV隔离开关GIS设备为对象，型号是ZF9-252，开展试点工作［1］。该设备主要有两种指示方式，一种是操动机构带动机构箱内分合闸指示牌指示刀闸分合闸位置，另一种是主轴上的传动连杆的角度改变指示分合闸位置。该设备存在如下主要问题，（1）指示牌装设在机构箱内部，当安装在高处位置时，观察其位置困难，并且指示牌无明显刻度标识，不能准确反应位置；（2）随着传动连杆的变位指示，当指示位置出现偏差或者移位时，判断不出分合闸到位情况、连杆位置移位情况。这两种指示方式都存在缺点，故设计一种满足工作运行需求的指示装置，满足刀闸分合闸到位。

若设备运行年限长，日常使用中GIS设备隔离开关操动机构就会由于老化、锈蚀等存在机构卡滞、连杆变位等情况；现有指示装置存在问题很明显，当合闸指示牌存在不到位时，刀闸的合闸超行程是否满足运行要求；若超行程小于出厂要求，接触电阻会有明显的增大，运动过程中可能因为发热严重而发生安全事故。

针对目前刀闸分、合闸位置指示方式的缺点，研制出一种直接安装在主轴拐臂上的指示装置，确保了指示装置位置与刀闸实际运行位置的一致，达到提高设备运行可靠性、减少设备运行人员误操作的目的。

2 指示方式和原理

该GIS设备隔离开关分、合闸指示方式有两种，即安装在隔离开关机构箱内的分合闸指示牌的分、合闸指示和隔离开关操动机构传动连杆的变位指示。它的原理是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，其一端会变位向靠近规定的刀闸分、合闸到位的点[2]。

3 解决办法

依据GIS设备原理，主轴拐臂和分合闸指示是否到位有密切联系，以拐臂为突破口，在不改变、不破坏GIS设备结构因素以及不影响GIS隔离开关和接地开关分合闸运动轨迹等条件下，设计安装在拐臂处到位指示装置，指示装置插入GIS设备拐臂的方形通孔，采用密封胶固定。

依据拐臂旋转角度，GIS设备行程划分分闸位置、合闸位置及异常等3个区域图，区域图划分依据“测量拐臂至止钉距离”（见图1），经现场测量和厂家技术员人员确认，分合闸拐臂至止钉距离23 mm符合要求，为了提高设备运行安全，分合闸区域以拐臂至止钉距离20 mm为标准。依据区域图设计分合闸标识牌，分闸位置采用绿色标识，合闸位置采用红色标识，标识牌具有粘贴功能，可灵活布置。再依据拐臂旋转运动路径，设置与拐臂一起运动指示装置，相当于班组日常使用密度继电器显示方式，把密度继电器指示针指向不同颜色来标识额定、报警、闭锁区域。因此设置指示针装置，与分合闸指示牌一起使用。该指示装置能够直观、准确地反映GIS设备分合闸到位情况。

图1 拐臂至止钉距离

3.1 制作分合闸位置标识牌

依据220 kV GIS隔离开关连杆位置变位指示，确定设备能准确分合到位，测量隔离开关转动角度以及测试隔离开关行程、超行程，计算出隔离开关分合闸到位区域间隙2～20 mm；在此区域制作分合闸标识牌，为了解决运行不到位风险，把自作标识牌设置在10 mm或者15 mm区域内，具体设备依据需求制定；制作标识牌以1 mm为刻度，刻度清晰反映区域范围；标识牌模型头是三角形，可以与指示针对接，直接反映标识牌偏差大小，下面是正方形，都是分合闸到位区域（见图2）；标识牌采用不锈钢材料，合闸粘贴红色荧光指示贴，分闸粘贴绿色荧光指示贴。

图2 分合闸标识牌

3.2 制作指示针装置

根据隔离开关外侧的拐臂直径及转动方向现场定制适用指示针装置，如密度继电器显示的指示针。指示针与标识牌一起配套使用，指示针的规格在标识牌范围；利用点对点关系，把指示针头也做成三角形（见图3），指示针插入深度和宽度结合现场拐臂实际情况确定，指示针长度结合标识牌接触行程再确定；指示针采用不锈钢材料，粘贴黄色荧光指示贴，便于夜间观察分合闸指示到位。依据220 kV GIS隔离开关拐臂结构图（见图4），可以把指示针尾部插入拐臂，将指示针固定在隔离开关外侧的拐臂上，拐臂转动时指示针随之转动，指示到隔离开关分合闸标识牌。当隔离开关合闸到位时，指示针指示为合闸标识牌，隔离开关分闸时也一样运动原理，保证隔离开关的实际位置与指示针指示的位置统一性，无误差。

图3 指示针装置

图4 某站220 kVGIS隔离开关拐臂

具体安装步骤如下。

安装前先检查隔离开关的分合闸操作行程及操动机构转动角度满足厂家技术标准，保证隔离开关分合闸到位。

隔离开关合闸到位时，画出拐臂与外壳的参照线，画出到位后拐臂指示针与合闸指示牌中心线，然后依据中心线安装指示针及合闸标识牌，指示针指向标识牌上的合闸区域中心线（红色），指针三角头对应标识牌三角头，而偏差多少，依据刻度可以反映出来；隔离开关分闸到位时，也是依照这种方法安装分闸标识牌，指示针指向分闸标识牌中心线（绿色）。这样隔离开关合闸到位时，能直观观察隔离开关分合闸到位情况（见图5）。

3.3 反光功能材料

在实际使用时，考虑夜间操作判断GIS隔离开关（地刀）分合到位，有必要选用具有反光功能的材料；由于是户外设备使用，最好有防水、抗腐蚀、使用寿命长及绝缘等功能。班组选择3种符合现场使用材料进行对比，如表1所示，选出最优材料。

综合考虑后最终选定了最优材质荧光标示牌作为显色模块材质。

图5 安装分合闸到位指示装置

表1 材料对比

3.4 制作标识牌和指示针材料

依据现场环境，从抗腐蚀性、抗弯性、使用寿命及绝缘等因素考虑，选择不锈钢、铁及钛合金3种材料对标识牌和指示针的材质进行筛选，如表2所示，以选出最优材料。

综合这些因素，最终选定了不锈钢作为板身的材质。

3.5 粘贴功能材料

为了把制作标识牌和指示针牢固安装在拐臂外侧和GIS设备上，拐臂外侧和GIS设备应是金属材料，拐臂外侧应是方形通孔结构。结合设备、安全、质量等考量，采用粘贴类紧固措施更符合实际运行需求。同时，粘贴材料应当经受住风吹雨打，并应具有绝缘、抗腐蚀性、防水及使用寿命长等功能，从502胶水、AB胶及环氧树脂胶3种材料进行筛选，如表3所示，选出最优材料。

综合这些因素，最终选定了环氧树脂胶作为粘贴材料。