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第1章 變電設備及檢修基本要求

1.1 開關類設備

1.1.1 SF6斷路器設備

SF6氣體是20世紀初發現的,在20世紀40年代應用于電工設備,50年代初第一次被用于斷路器。由于SF6氣體與空氣和變壓器油相比,在電氣絕緣和滅弧性能方面有較多優勢。近年來,SF6在電氣設備上的應用有了很大的發展,尤其在高壓和超高壓斷路器和全封閉組合電器上,基本上都使用SF6斷路器。

1.1.1.1 基本結構及原理

通常斷路器采用彈簧式操動機構,利用已儲能的彈簧為動力使斷路器動作。彈簧式操動機構有多種形式,具備閉鎖、重合閘等其他功能,彈簧操動機構成套性強,不需要配置其他附屬設備,性能穩定,運行可靠;但結構復雜,加工工藝要求高。

1.彈簧式操動機構的組成

彈簧式操動機構主要由儲能機構、電氣系統和機械系統組成,具體如下:

(1)儲能機構,包括儲能電動機、傳動機構、合閘彈簧和連鎖裝置等。在傳動輪的軸上可以套裝儲能手柄和儲能指示器。全套儲能機構用鋼板外罩保護或裝配在同一鐵箱里面。

(2)電氣系統,包括合閘線圈、分閘線圈、輔助開關、連鎖開關和接線板等。

(3)機械系統,包括合、分閘機構和輸出軸(拐臂)等。

操動機構箱上裝有手動操作的合閘按鈕、分閘按鈕和位置指示器,在操動機構的底座或箱的側面備有接地螺釘。操動機構箱的內部布置如圖1.1所示,彈簧儲能機構如圖1.2所示。

2.電動儲能式彈簧操動機構工作原理

電動儲能式彈簧操動機構組成原理框圖如圖1.3所示,電動機通過減速裝置和儲能機構的動作使合閘彈簧儲存機械能,儲存完畢后通過閉鎖使彈簧保持在儲能狀態,然后切斷電動機電源。當接收到合閘信號后時,將解脫合閘閉鎖裝置以釋放合閘彈簧儲存的能量。這部分能量中:一部分通過傳動機構使斷路器的動觸頭動作,進行合閘操作;另一部分則通過傳動機構使分閘彈簧儲能,為分閘做準備。當合閘動作完成后,電動機立即接通電源啟動,通過儲能機構使合閘彈簧重新儲能,以便為下一次合閘動作做準備。當接收到分閘信號時,將解脫自由脫扣裝置以釋放分閘彈簧儲存的能量,并使觸頭進行分閘動作。

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圖1.1 操動機構箱的內部布置

1—裝配板;2—防護等級為IP55的具有通風和加熱功能的操作機構箱;3—合閘彈簧;
4—分閘彈簧;5—操作計數器;6—接觸器,時間繼電器;7—用于防凝露的
加熱電阻;8—就地控制

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圖1.2 彈簧儲能機構

1—電動機;2—合閘彈簧;3—分閘彈簧;4—合閘脫扣器;
5—分閘脫扣器;6—已儲能彈簧;7—未儲能彈簧

1.1.1.2 基本參數及意義

(1)額定電壓。指斷路器正常工作時,系統的額定(線)電壓。這是斷路器的標稱電壓,斷路器應能保持在這一電壓的電力系統中使用,最高工作電壓可超過額定電壓15%。

(2)額定電流。指斷路器在規定使用和性能條件下可以長期通過的最大電流(有效值)。當額定電流長期通過高壓斷路器時,其發熱溫度不應超過國家標準中規定的數值。

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圖1.3 電動儲能式彈簧操動機構組成原理框圖

(3)額定(短路)開斷電流。指在額定電壓下,斷路器能可靠切斷的最大短路電流周期分量有效值,該值表示斷路器的斷路能力。

(4)額定峰值耐受(動穩定)電流。指在規定的使用和性能條件下,斷路器在合閘位置時所能承受的額定短時耐受電流第一個半波達到電流峰值。它反映設備受短路電流引起的電動效應能力。

(5)額定短時耐受(熱穩定)電流。指在規定的使用和性能條件下,在額定短路持續時間內,斷路器在合閘位置時所能承載的電流有效值。它反應設備經受短路電流引起的熱效應能力。

(6)額定短路關合電流。指在規定的使用和性能條件下,斷路器保證正常關合的最大預期峰值電流。

(7)分閘時間。斷路器分閘時間是指從接到分閘指令開始到所有極弧觸頭都分離瞬間的時間間隔。在以前的有關標準中,分閘時間又稱為固分時間。

(8)開斷時間。指斷路器從分閘線圈通電(發布分閘命令)起至三相電弧完全熄滅為止的時間。開斷時間為分閘時間和電弧燃燒時間(燃弧時間)之和。

(9)合閘時間。合閘時間是指從合閘命令開始到最后一極弧觸頭接觸瞬間的時間間隔。在以前的有關標準中,合閘時間又稱為固合時間。

(10)金屬短接時間。指斷路器在合閘操作時從動、靜觸頭剛接觸到剛分離時的一段時間。這個時間如果太長,則當重合于永久故障時持續時間長,對電網穩定不利;如果太短,會影響斷路器滅弧室斷口間的介質恢復,而導致不能可靠地開斷。

(11)分(合)閘不同期時間。指斷路器各相間或同相各斷口間分(合)的最大差異時間。

(12)額定充氣壓力。指標準大氣壓下設備運行前或補氣時要求充入氣體的壓力。

(13)相對漏氣率(簡稱漏氣率)。指設備(隔室)在額定充氣壓力下,在一定時間間隔內測定的漏氣量與總氣量之比,以年漏百分率表示。

(14)無電流間隔時間。指由斷路器各相中的電弧完全熄滅到任意相再次同過電流為止的所用時間。

1.1.2 真空斷路器設備

1.1.2.1 設備特點

(1)熄弧過程在密封的容器中完成,電弧和熾熱的電離氣體不向外界噴濺,因此不會對周圍的絕緣間隙造成閃絡或擊穿。

(2)燃弧時間短,電弧電壓低,操作能量少,因而觸頭電磨損率低,使用壽命長,適于頻繁操作。

(3)觸頭行程短,開斷速度低,對操動機構要求的操作功小,對傳動機構的強度要求低,體積小,重量輕。

(4)真空滅弧室和觸頭不需檢修,維護工作簡單。

(5)滅弧介質為真空,無火災和爆炸危險。

(6)環境污染小。

1.1.2.2 結構和工作原理

1.外殼

外殼由絕緣筒、靜端蓋板、動端蓋板組成,構成密封真空容器,同時作為動、靜觸頭之間的絕緣支持。絕緣筒材質為玻璃、陶瓷、微晶玻璃,外殼金屬材料和絕緣材料的焊接采用過渡金屬。

2.波紋管

波紋管分液壓成型和薄片焊接兩種,是最薄弱的環節,決定了真空滅弧室的壽命。

3.屏蔽罩

真空滅弧室內常用的屏蔽罩有主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩。

(1)主屏蔽罩。

1)主屏蔽罩環繞著電弧間隙,主要作用如下:

a.真空滅弧室開斷電流時,電弧會使觸頭材料熔化、蒸發和噴濺。有了主屏蔽罩后可以有效地防止金屬蒸氣噴濺到絕緣外殼的內表面,避免內表面絕緣性能下降。

b.屏蔽罩可使交流電流過零時,滅弧室內剩余的金屬蒸氣和導電粒子徑向快速地擴散到屏蔽罩上,冷卻、復合和凝結,有利于電流過零后弧隙介質強度的提高,改善了滅弧室的開斷性能。屏蔽罩的溫度越低,冷凝效果越好。顯然在一定程度上加大屏蔽罩的表面積可增大散熱效果,將有利于開斷性能的提高。

c.屏蔽罩的存在會影響動、靜觸頭間的電場分布。屏蔽罩設計得當將有利于觸頭間絕緣強度的提高。

2)主屏蔽罩要求散熱性能好,材料大多采用銅和不銹鋼,厚度為1mm左右。主屏蔽罩的固定方式分兩大類,即固定電位式和懸浮電位式。

a.固定電位式將屏蔽罩固定在動觸頭(或靜觸頭)上,因而電位是固定的。這種方式的優點是結構簡單。但在開斷大電流時電弧可能轉移到靜觸頭與屏蔽罩間,導致屏蔽罩損壞。另外,也可將屏蔽罩固定在動觸頭上,這可能導致觸頭間電場分布惡化,影響電流過零后介質強度的恢復。因而這種固定方式只用在電壓不高、開斷電流不大的真空接觸器和負荷開關中。

b.懸浮電位式主屏蔽罩有四種不同的固定方式:①中間封接式,主屏蔽罩固定在絕緣外殼中部的金屬圓環上,觸頭間的電場分布比較均勻;②絕緣支柱式,由瓷柱或玻璃圓筒來支撐屏蔽罩,生產工藝簡單,成本較低;③外屏蔽罩式,絕緣外殼焊在主屏蔽罩的兩端,主屏蔽罩是外殼的組成部分、有利于屏蔽罩散熱;④絕緣端蓋式,主屏蔽罩就是真空滅弧室的外殼。動、靜觸頭間的沿面放電距離由高氧化鋁瓷盤制成的端蓋承擔,因而沿面放電距離受到滅弧室直徑的限制,一般只用于12k V及以下的真空滅弧室中。

(2)波紋管屏蔽罩包在波紋管四周,防止金屬蒸氣濺落在波紋管上,妨礙波紋管工作和降低其使用壽命,波紋管屏蔽罩的厚度較薄,為0.5~1mm,材料為銅,也可采用不銹鋼。

(3)均壓屏蔽罩裝置在觸頭附近,用以改善觸頭間的電場分布。觸頭是真空滅弧室內最為重要的元件,決定其開斷能力和電氣壽命。目前真空開關的觸頭的接觸方式都是對接式的。

觸頭結構包括平板圓柱形觸頭、橫向磁場觸頭、縱向磁場觸頭。

對觸頭的基本要求如下:

1)開斷能力。

2)截流水平。

3)耐電壓強度。

4)抗熔焊能力。

5)含氣量。

6)高電導率、高導熱系數、小接觸電阻以及高機械強度。

7)電磨損率小。

8)低熱電子發射能力。

觸頭材料是影響滅弧室性能的重要因素,這是因為真空電弧是由觸頭材料蒸發出的金屬蒸氣來維持的。真空觸頭材料的要求是十分苛刻的,而且上述要求有些還是相互矛盾的。

當前真空斷路器采用最多的合金觸頭材料是銅鉻合金。銅鉻合金材料的質量取決于鉻粉的質量,特別是其中的含氣量。國外生產的鉻粉的含氣量很低,因而用這種鉻粉制成的銅鉻材料的質量高。

銅鉻合金觸頭的開斷性能比銅碲硒觸頭高10%,同時具有更好的絕緣性能,更低的觸頭燒損和弧后重燃概率,在燃弧過程中還具有吸氣作用。缺點是抗熔焊性能稍差。銅鉻合金材料適宜用在高電壓、大開斷電流的真空斷路器中。

1.1.3 隔離開關設備

1.1.3.1 GW4型隔離開關的結構

GW4型隔離開關是由三個獨立的單相隔離開關(圖1.4)組成的三相高壓電氣設備。采用聯動操作,主開關由電動(或手動)操作機構操動,接地開關由手動操作機構操動。主開關與接地開關設有防止誤操作的機械閉鎖裝置,手動操作機構可配置有電磁鎖和輔助開關,構成電氣防止誤操作連鎖回路,以實現機械閉鎖或電氣連鎖,達到防止誤操作的目的。

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圖1.4 單相GW4型隔離開關

GW4型隔離開關為雙柱單斷口水平旋轉式結構,由底座裝配、軸承座裝配、導電系統、傳動系統、操動機構等組成。根據現場使用需要可在單側或雙側安裝接地開關,也可以不安裝接地開關。

(1)底座裝配如圖1.5所示。底座裝配由槽鋼做成,每相底架兩端裝有軸承座裝配,槽鋼上安裝有主開關操作底座和接地開關操作底座安裝孔,可根據用戶需要安裝一個或兩個接地開關,左、右接地可以任意組合。

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圖1.5 底座裝配

1—軸承座裝配;2—接頭;3—交叉連桿;4—轉軸;5—槽鋼;6—限位釘;7—銘牌

(2)軸承座裝配如圖1.6所示。軸承座采用全密封組合式結構,可任意配置成A、B、C三相的各種結構,軸承座內裝圓錐滾子軸承,加二硫化鉬鋰,兩端設有密封裝置,可確保防雨、防潮、防凝露。金屬表面全部熱鍍鋅處理,可確保20年不生銹。能承受較大的徑向負荷及隔離開關的軸向重力且不產生間隙,穩定性好、旋轉靈活。

(3)導電系統如圖1.7所示。導電系統分成左、右兩部分,分別固定在支柱絕緣子的頂端。導電系統由接線夾、接線座、導電桿、軟銅導電帶、觸指臂導電管、觸指(左觸頭)、觸頭(右觸頭)、觸頭臂導電管組成。具體接線座裝配及觸指裝配分別如圖1.8和圖1.9所示。

(4)傳動系統。GW4隔離開關傳動系統主要由垂直連桿、水平連桿及傳動裝配等組成。GW4型隔離開關傳動系統如圖1.10所示。

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圖1.6 軸承座裝配

1—轉動板;2—上端圓錐滾子軸承;3—軸承座;
4—下端圓錐滾子軸承;5—并緊螺母;6—防塵罩

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圖1.7 導電系統

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圖1.8 接線座裝配

1—接線端子;2—螺釘

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圖1.9 觸指裝配

1—觸指座;2—觸指;3—墊圈;4—螺母;5—彈簧;6—螺桿;7—定位板

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圖1.10 傳動系統

1—接地開關合閘限位拐臂;2—機械連鎖拐臂;3—接地開關合閘限位拐臂;4—主開關合閘限位螺桿;
5—主開關分閘限位螺桿;6—機械連鎖拐臂;7—接地開關分閘限位螺桿;8—雙接地開關;
9—絕緣子下降件;10—調節螺桿;11—調節螺母;12—導電管;13—導電管

(5)操動機構。電動操動機構主要由電動機、機械減速傳動系統、電氣控制系統和箱體等組成。電動操動機構如圖1.11所示。

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圖1.11 電動操動機構

1—減速箱;2—輸出軸;3—箱體;4—輔助開關連接頭;5—輔助開關;6—接線端子;7—電路板

1.1.3.2 GW4型隔離開關工作原理

隔離開關(俗稱刀閘)是高壓開關電器中使用最多的一種電氣設備,在電路中起隔離作用。它本身的工作原理及結構比較簡單,但是由于使用量大,工作可靠性要求高,對變電所和電廠的設計、建立與安全運行的影響均較大。隔離開關的主要特點是無滅弧能力,只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。

1.GW4型隔離開關傳動系統

隔離開關工作由其分合體現,而使其分合主要借助于傳動系統。隔離開關操作由操動機構帶動底座中部轉動軸旋轉180°,通過水平連桿帶動一側支柱絕緣子(安裝于轉動杠桿上)旋轉90°,并借交叉連桿使另一支柱絕緣子反向旋轉90°,于是兩閘刀便向一側分開或閉合。另外兩相(從動相)則通過三相連桿聯動,同步于(主動相)分合。

另外,部分隔離開關根據設計要求配備接地開關。接地開關操動機構分合時,借助傳動軸及水平連桿使接地開關軸旋轉一角度達到分合目的。由于接地開關轉軸上有扇形板與緊固于瓷柱法蘭上的弧形板組成連鎖,故能確保主分—地合—主合的順序動作。

2.操動機構

隔離開關的分合由操動機構實現,通常配備手動操動機構或電動操動機構。手動操動機構以人力為操作動力,由凸輪、連桿等組成,操作方式多為水平操作。電動操動機構以電動機為操作動力,通過齒輪、蝸桿渦輪減速后將轉矩傳至輸出軸。其與手動操動機構最大的區別在于它包含電氣回路,同時電動操動機構具備手動操動功能。

機構設有遠方、停止、就地切換開關,當機構調整或檢修時撥到就地位置,可在機構前操作(此時遠動電力已切斷);撥至遠方位置時,機構分合按鈕不起作用,只可遠動。機構箱內裝有加熱器,可以驅散箱內潮氣,防止電器元件受潮引起故障。

1.1.3.3 隔離開關的巡檢項目及要求

隔離開關的巡查項目及要求包括以下各項:

(1)絕緣件檢查。瓷件應無破損、無異物附著。

(2)引線檢查。引線應無松動、無扭勁、無損傷,無嚴重擺動,接地線連接正確。

(3)異常聲檢查。應無異常聲。

(4)傳動部件檢查。潤滑應良好、外觀無異常。

(5)觸頭檢查。接觸應良好、軟連接無折斷現象

(6)分、合閘位置判斷。分、合閘位置應正確。

(7)金屬件檢查。應無銹蝕情況。

(8)機構箱體檢查。密封應良好、無進水現象。

(9)加熱器檢查。工作應正常,無功率過大現象。

(10)端子排。外觀應無異常。

(11)二次元件。應無破損及老化現象。

(12)電纜孔。封堵應完好。

(13)平衡彈簧。應完好無損傷。

(14)傳動機構連桿。應無彎曲變形、松脫、銹蝕。

(15)閉鎖裝置。應準確到位。

1.1.3.4 隔離開關常見故障原因分析、判斷及處理

1.隔離開關常見故障

隔離開關故障從整體結構分類可分為導電回路故障、支柱絕緣子故障、傳動部分故障、操作機構故障四種。

(1)導電回路故障。

1)觸頭過熱。

a.觸指與觸頭接觸不良,引起觸頭過熱。

b.觸指、觸頭燒損嚴重,接觸不良引起過熱。

c.觸指彈簧失效,壓力不夠引起過熱。

d.各連接部分松動引起過熱。

2)接線座過熱。

a.導電桿與接線座接觸不良引起過熱。

b.接線座內導電帶兩端接觸面接觸不良引起過熱。

c.出線端子與接線板接觸不良引起過熱。

(2)支柱絕緣子故障。

1)支柱絕緣子外絕緣閃絡。

2)支柱絕緣子斷裂。

(3)傳動部分故障。

1)傳動連桿軸銷生銹卡死。

2)轉動軸承生銹損壞卡死。

3)主刀與地刀閉鎖板卡死。

4)傘形齒輪脫齒。

5)垂直連桿進水,冬天冰凍,嚴重時使操動機構變形,無法操作。

(4)操作機構故障。

1)電動機主回路故障。

a.電動機缺相。

b.電動機匝間或相間短路。

c.分、合閘交流接觸器主觸點斷線或松動,可動部分卡住。

d.熱繼電器主觸點斷線或松動。

e.電動機用小型斷路器觸點斷線、松動或接觸不良。

2)控制回路公用部分故障。

a.控制用小型斷路器觸點斷線、松動或接觸不良。

b.急停按鈕常閉觸點斷線、松動或接觸不良。

c.熱繼電器輔助常閉觸點斷線、松動或接觸不良。

d.手動機構輔助開關常閉觸點斷線、松動或接觸不良。

e.轉換開關就地操動觸點接線斷線、松動或接觸不良。

f.熱繼電器控制用觸點卡滯。

3)控制回路分閘部分故障。

a.分閘回路不通。

(a)分閘行程開關接線斷線、松動或接觸不良。

(b)合閘交流接觸器常閉觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(c)分閘交流接觸器啟動線圈觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(d)分閘按鈕觸點接線斷線、松動或接觸不良。

b.分閘回路通,但無法保持。

(a)分閘交流接觸器常開觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(b)熱繼電器電流動作值調整得太小,通電后馬上就切斷控制回路。

(c)就地、遠方切換開關連接線斷線、松動或接觸不良。

4)控制回路合閘部分故障。

a.合閘回路不通。

(a)合閘行程開關接線斷線、松動或接觸不良。

(b)分閘交流接觸器常閉觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(c)合閘交流接觸器啟動線圈觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(d)合閘按鈕觸點接線斷線、松動或接觸不良。

b.合閘回路通,但無法保持。

(a)合閘交流接觸器常開觸點接線斷線、松動或接觸不良。

(b)熱繼電器電流動作值調整得太小,通電后馬上就切斷控制回路。

(c)就地、遠方切換開關連接線斷線、松動或接觸不良。

5)分閘終了時電動機不停止或分閘不到位。

a.分閘定位行程開關常閉觸點短路。

b.分閘定位形成開關彈片過于靈敏,導致沒有完全分閘時就把分閘控制回路切斷。

6)合閘終了時電動機不停止或合閘不到位。

a.合閘定位行程開關常閉觸點短路。

b.合閘定位形成開關彈片過于靈敏,導致沒有合閘到位時就把合閘控制回路切斷。

2.常見故障原因分析

隔離開關運行中,主要存在的缺陷和故障有絕緣子斷裂、傳動機構問題、導電回路過熱、進水銹蝕問題等。在各種缺陷和故障中,比較普遍發生的包括銹蝕、進水受潮、潤滑干涸、機構卡澀、輔助開關失靈等,這些缺陷不同程度上導致隔離開關分合閘不正常,因此,拒動和分合閘不到位發生最多;其次是導電回路接觸不良,正常運行時發熱,嚴重時可使隔離開關退出運行。其主要原因是隔離開關觸頭彈簧失效,使接觸面接觸不良。對安全運行威脅最大的是絕緣子斷裂。

(1)絕緣子斷裂。通常絕緣子斷裂所造成的事故重大,影響極大。該問題每年都有發生,以運行多年的老產品居多,同時不排除剛投運的新產品。

絕緣子斷裂事故至今仍不能有效地予以防止。目前電網內普遍采用超聲波探傷技術對支柱絕緣子進行定期檢測,但該手段只局限于靜態試驗,而隔離開關本身是動態設備,所以對于絕緣子斷裂故障,超聲波探傷只能做初步的篩查,并不能在運行時起到理想的預防效果。

(2)傳動機構問題。傳動機構問題多為操作失靈,如拒動或分、合閘不到位,往往在倒閘操作時易發生。很多情況下故障不會擴大,現場可以進行臨時檢修和處理,當然也會耽誤停送電時間。

隔離開關在出廠時或安裝后剛投運時,分、合閘操作還比較正常。但運行幾年后,就會出現各種各樣的問題。有的因機構進水,操作時轉不動;有的會發生操作時連桿扭彎;還有的在連桿焊接處斷裂而操作不動。由于機構卡澀問題會引起各種故障,操作失靈首先是機械傳動問題,早先使用的機構箱容易進水、凝露和受潮,轉動軸承防水性能差,又無法添加潤滑油。隔離開關長期不操作,機構卡澀,軸承銹死時強行操作往往導致部件損壞變形。

(3)導電回路發熱。GW4型隔離開關為轉動水平開啟式,動觸頭插入靜觸頭后,靠靜觸指壓緊彈簧保持合閘接觸狀態。運行中常常發生導電回路異常發熱,可能是靜觸指壓緊彈簧壓力(拉力)達不到要求,也可能是靜觸指接觸不良造成的,還有可能是長期運行后,接觸面氧化、銹蝕使接觸電阻增加而造成。運行中彈簧長期受壓縮(拉伸),并由于工作電流引起發熱,使彈性變差,惡性循環,最終造成燒損。有些觸頭鍍銀層工藝差,厚度得不到保證,易磨損露銅,導電桿被腐蝕等。導電回路接觸不良發熱的主要原因是彈簧銹蝕、變細、變形,以致彈力下降;機構操作困難引起分、合位置錯位及插入不夠;接線板螺栓年久銹死,接觸壓力下降;接觸面藏積污垢,清理不及時等。

涂抹導電物質不當會造成隔離開關接觸電阻增大從而發熱。據有關資料,早先檢修安裝中經常使用的中性凡士林熔點太低,只有54℃,在夏天正常的運行溫度70℃時就已經液化,使隔離開關接觸部位間產生間隙,灰塵和水分隨之進入間隙中,增加了接觸電阻,引起接頭發熱。而近年來使用的電力復合脂,當涂抹過厚時,經過運行操作,將在觸指表面產生堆積,由此引起對觸頭放電,導致觸頭燒損露銅發熱。

GW4型隔離開關觸頭接觸處是過熱發生頻率較高的部位,而觸指發熱一般不被注意,因為觸指緊靠接頭接觸處,其發熱現象容易被接頭接觸處發熱所掩蓋。在現場測量時經常發現左觸頭溫度明顯高于觸頭接觸處,這兩處發熱的主要原因有:合閘不到位或合閘過度,造成接觸面接觸壓力不夠,導致發熱;因過熱或銹蝕等原因引起觸指彈簧彈性下降,造成觸指與觸指座、右觸頭之間的接觸壓力不夠,導致發熱;左右觸頭燒傷,表面不平整,造成有效接觸面減小,導致發熱等。

(4)進水銹蝕問題。隔離開關機構箱進水以及軸承部位進水現象很普遍,金屬零部件的銹蝕問題也十分嚴重。老產品,凡是金屬部件,大多會發生不同程度的銹蝕,銹蝕包括外殼、連桿、軸銷等。加之連桿、軸銷潤滑措施不當,導致機械傳動失靈。

隔離開關運行中,雨水順著連接頭的鍵槽流入垂直連桿內。因連桿下部與連接頭焊死不通,進入垂直連桿內的雨水,日積月累后造成管內壁生銹嚴重,致使鋼管強度大幅度降低,操作中造成多起垂直連桿扭裂的故障。冬季來臨時管內結冰,體積的膨脹可能造成鋼管破裂,致使本體與機構脫離。此時隔離開關失去閉鎖能力,有可能在運行中自動分閘,形成嚴重的誤分事故。

3.常見故障處理

(1)接觸部分過熱處理。

1)應停電處理,處理時應認真執行導電回路檢修工藝及質量標準。

2)解體檢修時,嚴禁使用有缺陷的劣質線夾、螺栓等零部件,用壓接式設備線夾替換螺栓式設備線夾,接頭接觸面要清洗干凈并及時涂抹導電脂,螺栓使用正確、緊固力度適中。

3)對過熱頻率較高的母線側隔離開關,要保證檢修到位,保證檢修質量。對接線座部位要重點檢查導電帶兩端的連接情況,保證兩端面清潔、平整、涂抹導電脂、壓接緊密。對觸頭部位,要保證觸頭的光潔度,并涂抹中性凡士林,檢查觸頭的燒傷情況,必要時要更換觸頭、觸指,觸指的觸指座要打磨干凈,有過熱、銹蝕現象的彈簧應更換。要保證三相分合閘同期,右觸頭的插入深度符合要求和兩側觸指壓力均勻。為檢驗檢修質量,還應測量回路接觸電阻,保證各接觸面接觸良好。

4)對老型號的GW4型隔離開關觸指處過熱,應采取加裝分流帶的處理方法,即在每個觸指和觸指座相應的地方,各鉆一個6mm螺孔,然后用螺釘將疊起的銅質軟連接片固定在觸指與觸指座之間。

5)對老型號的GW4型隔離開關觸指更換新式觸頭,新式觸頭彈簧中間有絕緣塊,消除了彈簧分流的可能性,使彈簧不易退火變形,彈性減弱。

6)涂在隔離開關動觸頭及靜觸桿上導電膏的量不易掌握,致使發熱。處理方法是針對這種活動導電接觸面,應嚴格控制導電膏的涂抹量。將活動接觸面使用無水酒精清洗干凈,在導電面上抹一層均勻少量的導電膏,馬上用布擦干凈,使導電面上只留下微量的薄層導電膏。

(2)支柱式絕緣子斷裂和閃絡放電處理。

1)應停電處理,處理時應認真執行支柱絕緣子檢修工藝及質量標準。

2)新支柱絕緣子應采用高強度瓷柱,使用超聲波無損探傷儀對瓷柱進行檢測,測試合格后方可使用。

3)對運行中的支柱絕緣子加強維護工作,在探傷診斷良好的基礎上,在瓷柱所在水泥結合面處涂敷絕緣子專用防護膠。

4)更換新的瓷柱,增加爬電距離和瓷柱高度,提高整體絕緣水平。采取帶電清掃,加強清掃力度,給隔離開關絕緣子增加硅橡膠傘裙以增大爬電距離和噴涂RTV以利用其憎水性。

(3)拒分拒合處理。

1)傳動機構及傳動系統造成的拒分拒合。

原因:機構箱進水,各部位軸銷、連桿、拐臂、底架甚至底座軸承銹蝕卡死,造成拒分拒合。

處理方法:對傳動機構及銹蝕部件進行解體檢修,更換不合格元件。加強防銹措施,涂潤滑脂,加裝防雨罩。傳動機構問題嚴重或有先天性缺陷時應更換。

2)電氣問題造成的拒分拒合。

原因:三相電源開關未合上、控制電源斷線、電源熔絲熔斷、熱繼電器誤動切斷電源、二次元件老化損壞使電氣回路異常而拒動、電動機故障等原因都會造成電動機分、合閘時,電動機不啟動,隔離開關拒動。

處理方法:電氣二次回路串聯的控制保護元器件較多,包括小型斷路器、轉換開關、交流接觸器、限位開關及連鎖開關、熱繼電器等。任一元件故障都會導致隔離開關拒動。當按分合閘按鈕不啟動時,要首先檢查操作電源是否完好,然后檢查各相關元件。發現元件損壞時應更換,并查明原因。二次回路的關鍵是各個元件的可靠性,必須選擇質量可靠的二次元件。

(4)分、合閘不到位處理。

1)機構及傳動系統造成的分、合閘不到位。

原因:機構箱進水,各部位軸銷、連桿、拐臂、底架甚至底座軸承銹蝕卡死,造成分合不到位。連桿、傳動連接部位、隔離開關觸頭架支撐件等強度不足斷裂,造成分合閘不到位。

處理方法:對機構及銹蝕部件進行解體檢修,更換不合格元件。加強防銹措施,采用二硫化鉬鋰。更換帶注油孔的傳動底座。

2)隔離開關分、合閘不到位或三相不同期。

原因:分、合閘定位螺釘調整不當。輔助開關及限位開關行程調整不當。連桿彎曲變形使其長度改變,造成傳動不到位等。

處理方法:檢查定位螺釘和輔助開關等元件,發現異常進行調整,對有變形的連桿,應查明原因及時消除。此外,在操作現場,當出現隔離開關合不到位或三相不同期時,應拉開重合,反復合幾次,操作時應符合要求,用力適當。如果還未完全到位,不能達到三相完全同期,應安排計劃停電檢修。

1.1.4 開關柜設備

1.1.4.1 中置式開關柜結構

開關柜廣泛應用于10~35k V配電設備中,主要有GG-1A、GBC、XGN、KYN等類型。其中KYN型開關柜又稱中置式開關柜,其結構緊湊,占地面積小,手車可以互換,便于快速處理故障,封閉性好,“五防”功能齊全,所有設備操作都可以在柜門關閉狀態下進行,運行安全可靠。

中置式開關柜分三層結構,上層為母線和儀表室(相互隔離),中間層為斷路器室,下層為電纜室。由于斷路器在中間層,所以稱為鎧裝型移開中置式金屬封閉開關設備,簡稱中置式開關柜。中置式開關柜由固定的柜體和可移開部件兩大部分組成。

1.1.4.2 中置式開關柜二次回路

1.分合閘回路

圖1.12為分閘回路,圖1.13為合閘回路。

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圖1.12 分閘回路

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圖1.13 合閘回路

開關在分閘位置,開關輔助接點31-32閉合,儲能完畢的情況下,儲能接點13-14閉合。手車位置在工作位置或者試驗位置,S2接點0-2閉合。狀態對應后,遙控合閘命令發出(或者KK把手合閘,或者保護重合閘動作并且重合閘壓板投入狀態下),正電源導通到4,合閘線圈Y3勵磁,機構合閘。

開關合閘后,開關輔助接點31-32,合閘回路斷開,開關輔助接點13-14閉合,當有遙控分閘命令發出(或者是KK把手分閘,或者保護裝置分閘命令發出且分閘壓板投入狀態下),正電源導通到31(分閘回路開出到機構箱接點),分閘線圈Y2勵磁,開關分閘,分閘之后開關輔助接點13-14斷開,分閘回路斷開,開關輔助接點S3又閉合,儲能完畢后準備后下次合閘。

2.機構防跳回路

圖1.14為防跳回路。

開關在分閘位置時,合閘命令過來后,假如開關輔助接點31-32接點粘連,開關合閘后,合閘回路仍導通,此時開關輔助接點53-54閉合,繼電器K0動作,控制合閘回路接點1-2導通變為1-4導通,同時實現繼電器K0自保持,斷開合閘回路,即使合閘接點一直粘連,開關也不能合閘,這是防跳回路的基本原理。注意,機構自身防跳與微機保護防跳僅投一套,不能兩套同時投入。

3.儲能回路

圖1.15為儲能回路。

當開關未儲能時,儲能輔助接點31-32、41-42閉合,儲能空開合上,電機通電并開始儲能,儲能結束后,儲能輔助開關動作,儲能輔助接點31-32、41-42斷開,電機失電,儲能結束。

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圖1.14 防跳回路

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圖1.15 儲能回路

4.指示燈回路

圖1.16為指示燈回路。

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圖1.16 指示燈回路

BB2為開關位置輔助接點,開關在分閘位置時回路15導通,回路17斷開,指示燈HLQ顯示開關分閘,開關在合閘位置的時候回路15斷開,回路17導通,指示燈HLQ顯示開關合閘。BT1、BT2為手車位置輔助接點。手車在試驗位置時,回路19導通,指示燈HLT顯示試驗位置狀態。手車在工作位置時,回路21導通,指示燈HLT顯示工作位置狀態。QE為接地開關位置輔助接點,接地開關合閘時回路25導通,指示燈HLE顯示接地開關合閘;接地開關分閘時回路23導通,指示燈HLE顯示接地開關分閘。

5.溫濕度控制器回路

圖1.17為溫濕度控制器回路。

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圖1.17 溫濕度控制器回路

DTH1、DTH2為溫濕度傳感器,一個裝在中置柜的開關室里,另一個裝在電纜室里。

EH1、EH2為加熱器,一個裝在開關室里,另一個裝電纜室里,裝在電纜室里的加熱器功率較大。

溫濕度控制器作用是給開關柜加熱或者除濕。開關柜里很多元器件的正常工作對溫度和濕度都是有要求的,溫度過低,元器件不能正常工作或者會損壞;濕度過高,會在絕緣表層形成凝露,降低絕緣性能。

傳感器DTH1、DTH2采集開關室和電纜室里的溫度、濕度的數據,發送到控制裝置,控制裝置將設定值與收到的數據進行比較,如果達到地洞條件,加熱器ETH1、ETH2的回路就導通。13、14為溫濕度控制器的告警接點,當裝置有故障或者失電時,接點閉合,發告警信號。

6.照明回路

圖1.18為照明回路。

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圖1.18 照明回路

XN1為開關柜門的行程接點。開關柜門打開時,XN1常閉接點閉合,燈泡通電;柜門合上時,XN1接點斷開,燈泡失電。

7.帶電顯示裝置回路

圖1.19為帶電顯示裝置回路。

L1、L2、L3分別代表高壓的A、B、C三相,感應一次設備是否帶電,標正負號的位置接裝置電源,D31、D35接閉鎖接點。當高壓部分有電時,指示燈亮,同時裝置發出閉鎖信號;當高壓部分無電時,指示燈滅,裝置解除閉鎖信號。帶電顯示裝置失電或者告警的時候,會發出閉鎖信號,閉鎖地刀。

8.閉鎖回路

圖1.20為閉鎖回路。

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圖1.19 帶電顯示裝置回路

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圖1.20 閉鎖回路

S9為43-44手車工作位置輔助接點,S8為43-44手車試驗位置輔助接點。接點a連接至合閘閉鎖電磁鐵。

手車既不在工作位置也不在試驗位置時,合閘閉鎖電磁鐵失電,斷開合閘回路,防止手車在工作位置和試驗位置之間時開關合閘。

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