高压刀闸故障分析及处理措施浅析

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　　摘 要：变电站设备除正常运行以外，有时还会出现异常、故障等不正常的运行状态。当这些情况的发生时，必将影响变电站供电可靠性，严重时将造成全站停电。在变电运行当中，刀闸是改变运行方式的重要设备，它的可靠与否直接关系到整个系统的安全。在日常运行当中，刀闸的故障率相对较低，故障往往出现在倒闸操作过程中，因此提高倒闸操作正确性，以及倒闸过程中故障处理的能力显得尤为重要。倒闸操作是变电站日常工作当中的一项重要工作，操作不当很可能造成操作事故，为了提高倒闸操作的可靠性，在日常维护以及检修当中就必须了解刀闸常见的故障，提前采取有效的防范及控制措施，将可能出现的隐患消除在故障初期，确保倒闸顺利完成，保证变电站安全稳定运行。
　　关键词：高压刀闸;故障处理;户外
　　中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）10-0233-01
　　引言
　　隔离开关俗称刀闸，是变电站输配电线路中与断路器配合使用的设备，其主要作用是在高压设备检修时形成明显断开点，确保与带电部位隔离，保证人身安全。由于隔离开关长期运行且大都为户外型，环境因素以及检修机会少等原因，导致刀闸运行当中会出现各种突发故障，一旦发生故障将改变变电站的运行方式，降低变电站的供电可靠性，严重时发生全站停电的重大事故，给电网的安全稳定运行造成重大的隐患。托电公司户外高压隔离刀闸是大多采用GW16型产品，刀闸配备CJ11型电动操动机构，该刀闸在设计上存在一些缺陷，再加上厂内运行环境恶劣，设备停运机会少，未能按周期安排检修及保养等因素，大大降低了其运行的可靠性。首先，自然因素的影響，导致刀闸导电部分、机械传动部分锈蚀;其次，操作机构箱密封胶条老化，密封不严，接触器等电子元件受潮气影响绝缘强度下降，触点接触电阻增大，导致电动、手动操作失灵;最后，部分电气五防闭锁功能失效，存在人员误动的风险，对检修以及运行操作人员造成了极大的安全隐患。
　　一、刀闸的故障类型
　　1.一次设备的故障类型
　　刀闸一次故障，常见的类型有分、合闸不到位、触头发热、传动机构故障、支柱瓷瓶断裂以及闪络放电等。通常此类故障只能停电处理，进行相关的倒闸操作将故障设备转检修。一次故障包括普通故障和紧急故障两类，刀闸合闸不到位，但可以分闸为普通故障，此类故障可以按照正常停电程序申请停电处理。刀闸动、静触头未完全分开，且机构存在卡滞，导致无法分闸，动、静触头之间持续放电，瓷瓶断裂或出现重大裂纹等属于紧急故障。出现紧急故障，首先需制定事故处理的紧急方案，其次准备好备品备件做好抢修准备，方案审批后，迅速将故障设备隔离，安排检修。下面从刀闸过热、锈蚀以及隔离刀闸分（合）故障等三个方面故障及处理方法做一下简要的阐述：
　　1.1刀闸过热与设备运行环境、负荷电流、运行年限等因素有关，主要原因表现在如下方面：环境温度升高、静触头压紧弹簧拉力下降夹紧力不足、接触面氧化接触电阻增大、动静触头接触面变小、过负荷、在刀闸拉合过程中刀闸操作不当、拉合过程中产生的电弧烧伤触头等。
　　1.2锈蚀故障，连杆、轴销、伞齿轮、滚轮锈蚀是造成刀闸操作失灵、不到位的主要原因。部件的锈蚀引起零部件机械强度下降，锈渣的存在导致动作行程轨迹改变，刀闸动静触头接触部分错位，无法正常合闸。
　　1.3处理方法：在进行刀闸送电时，要仔细检查动静触头的啮合情况，确保动静触头完全啮合，对运行超过10年的刀闸尽量要求手动就地合闸，合闸完毕后，及时开展红外测温，防止刀闸过热，损坏设备事件发生。实际运行当中发生刀闸过热问题，要根据具体情况进行处理，具体如下： （1）针对母线侧刀闸触头发热，若变电站为双母线接线方式，则申请将负荷倒至另一母线上，拉开故障刀闸，检修该刀闸，应将回路中断路器停电并合相应接地刀闸;若变电站为单母线接线方式，则应申请线路停电处理。若不能停电，应加强红外测温，必要时申请降负荷，并做好事故抢修的准备。（2）正常操作时，电动分闸过程中传动机构卡滞无法完全分闸，则应停止电动分闸，改用手动操作分闸，若确定是由于泥土卡滞，则该用绝缘杆强行拉开处理，避免长时间拉弧损坏刀闸。（3）做好操作机构箱的密封工作，加强加热器控制回路的检查工作，做好防凝露控制措施，防止辅助开关接头氧化。
　　1.4 刀闸分（合）故障
　　此类故障是隔离刀闸常见的故障，主要分为机械故障和电气回路故障，其中机械故障较多，占比75%，故障点主要为传动机构部件卡滞、转动轴销锈蚀、动静触头啮合紧力不足;据统计，厂内年平均发生拒分、合故障的隔离刀闸有14组，占站内隔离刀闸总数的11.5%。电气回路故障主要体现在：控制电源断相、热继电器动作、二次元件老化拒动、电动机故障等。
　　1.5隔离刀闸柜分（合）故障处理措施
　　（1）传动部件卡涩及锈蚀，利用停运机会对户外刀闸传动部件及时进行清洗、润滑等相关保养维护工作，必要时进行零部件更换工作。（2）动、静触头啮合紧力不足的问题在近几年，随着设备的老化呈逐年劣化的态势，夹紧力不足将导致接触电阻，长期运行导致触头发热，近年站内多处发生刀闸动静触头接触点过热问题，其中5073-2A最高达到280℃，因此解决此项问题刻不容缓。经过检修发现GW16型刀闸夹紧力不足症结出现在上下导电杆之间触使夹紧运动的滚轮随着常年的磨损，滚轮外径减小，导致夹紧弹簧张力不足，最终导致动静触头接触不良，更换滚轮、调整夹紧弹簧后，故障得到解决。（3）电气回路故障引起的分合闸故障，体现为控制回路辅助节点氧化、阻值增大、回路不通，接触器机构卡滞、零部件烧损等问题导致主回路未接通引发故障，若无法电动操作，则可以调整为手动操作及时处理，操作完成后，再进行回路检查处理工作。
　　2.二次设备的故障类型
　　二次设备故障主要体现为回路故障，发生同一故障原因有多种。提高二次回路故障的处理效率，首先，检修人员要提升读图、识图能力;其次，现场控制箱内布线整洁、规范;最后，做好控制箱的密封工作，有效地排除外部因素干扰。二次回路分为控制回路和闭锁回路。控制回路包括刀闸分合的电动控制、信号指示等。闭锁回路通过行程开关、限位器等原件与刀闸机械部分配合实现电气五防的防误闭锁控制。刀闸控制回路故障主要集中在直流回路接地、交流回路短路、操作回路接点接触不良、热继电器动作、熔断器熔断等故障，造成刀闸无法分合。引起控制回路故障的原因，可分为主观因素和客观因素两个方面，主观因素：一、施工作业人员技术粗糙，造成二次电缆外绝缘受损、接线端子紧固时用力过度导致端子损坏，引线接触不良;二、验收环节未严格履行验收手续，仔细排查每一处细节，只是简单地通过试验来判别，未能发现设备隐患。客观因素：刀闸停备机会少、运行环境恶劣，长期运行得不到保养、元器件老化、接头氧化、过热问题凸显。据统计，刀闸二次回路直流接地故障的有5起，占站内隔离刀闸总数的5.1%，直流接地，保护误动引起线路跳闸事件1起，占故障总数的1.02%;刀闸控制回路辅助开关由于触点氧化、接触电阻变大，引起反馈异常、指示错误32起，占站内隔离刀闸故障总数的32.3%;控制回路接触器引线接头过热、接触器粘连问题5起，占站内隔离刀闸故障总数的5.1%。 处理二次回路故障，要根据故障现象并结合图纸来分析、判断故障，逐一测量、查找故障点，逐渐缩小故障范围、找到故障点，并分析引发故障的本质原因，针对烧损的元器件要更换，本质的原因要从源头上进行处理，杜绝故障再次发生。
　　二、运行管理中出现的问题
　　1.停送电操作顺序混乱引发的刀闸故障
　　变电站母线PT的操作通过刀闸来实现，操作混乱、未严格按照票操作、误操作等极易造成设备损坏的重大事故。例如在母线由运行转检修，母线停电前，需在断开最后一条出线前，先拉刀闸将电压互感器隔离，送电时操作顺序与停电相反。
　　如果将母线上所有出线全部断开再拉开电压互感器，则在断开最后一条出线开关时，开关断口的并联电容器与将母线PT的非线性电抗会形成串联谐振回路，当电网发生挠动时，会激发铁磁谐振，产生谐振过电压，此过电压加在PT上，一、二次侧将产生大电流，此时去拉电压互感器侧刀闸时将触发三相弧光短路，轻则造成设备损坏、重则引发人身触电事故。因此，规范刀闸操作极其重要。
　　2.调整消弧线圈分接位引发的刀闸故障
　　消弧线圈分接位的调整必须在停电情况下进行，并应在采取有效接地、充分放电后方可进行，操作前要进行验电，确保无电压。若在操作前未进行有效接地，在拉开刀闸的时，消弧线圈内部内部发生断相故障，那么在断点处靠近一次引接线部分存在的残余电荷和悬浮电位将造成拉刀闸过程中产生电弧，轻者损坏设备，重者电弧引向操作人员造成人身伤害。因此，在进行消弧线圈分接位调整工作时，必须时刻遵守停电、验电、挂地线、充分放电等技术措施。
　　结束语
　　刀闸尤其是母线刀闸，停运机会少，运行时间长，未能按照检修周期安排维护保养，因此要借助春、秋检线路负荷低、母线停运的时间，及时安排、维护、保养、润滑等检修工作;另外定期开展绝缘测试，加强绝缘监督，了解变电站设备运行工况;加强刀闸操作机构箱日常维护，做好密封以及防凝露措施，必要时进行机构箱改造，加强对设备的维护和运行人员的查找故障能力，降低了隔离刀闸的故障率，提高了消除故障速度，保证了检修、运行人员的人身安全，提高了电网的安全系数。
　　参考文献
　　[1]陈家斌.电气设备运行维护及故障处理[M].中国水利水电出版社.2010 .
　　[2]田洪宝.农电工使用技术[M].当代中国出版社.2008（2）.
　　[3]姚舜.高压刀闸故障分析与处理措施[M].2012.
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