摘要：某水电站GIS在断路器操作过程中出现保护盘柜报一次隔离开关和接地刀闸跳合位置异常信号，导致断路器无法正常操作。通过拆开故障设备，找出故障原因，并就GIS类似结构的隔离刀闸和接地刀闸操作机构分合闸不到位的解决方案，并提出了相关检测非同期方案，以确保GIS设备安全稳定运行。
关键词：水电站；GIS；刀闸；非全相
某巨型水电站采用SF6气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）输送电能，其采用3/2或4/3接线，包含18回发变组进线，7回出线。其中隔离刀闸与接地刀闸都是三相共用一个电动机操动机构，该操动机构安装于A 相，AB相之间和BC相之间各设置一根传动连杆，由传动连杆将A相动作传动至B、C相中间操动机构箱以实现三相联动，传动连杆两端为金属齿轮，金属齿轮与操动机构箱上的尼龙齿轮啮合。
一、GIS刀闸故障情况
电厂运行人员准备对某组进线开关做传动试验时，在操作合闸某断路器后发现无法分开该断路器，检查发现保护盘柜上报接地刀闸跳合位置异常信号。检查一次接地刀闸分合闸指示窗显示均为合闸状态。仔细检查发现故障原因均是断路器一侧地刀B相机构上的分合闸位置辅助接点信号断开，合闸微动开关触点虚接。由于此时分合闸位置辅助接点信号断开，导致保护盘柜面板无法正确判断此时接地刀闸的分合闸状态，从而报出接地刀闸跳合位置异常报警信号，根据电气五防，此时无法操作断路器。
二、故障分析与改进措施
GIS装置通过在均匀电场中充入SF6来提高绝缘强度。若隔离开关、接地刀闸分闸不到位，就会影响电场的均匀性，从而大大降低耐压强度；若隔离开关合不到位，就会引起一次触头发热熔化等异常现象发生。因此对其到位检查要求非常严格。GIS装置隔离开关和接地刀闸的一次触头不可见、无专门的精确到位指示，虽然隔离开关、接地刀闸的操作回路中都有分合闸指示信号，但在传动机构脱销、卡涩变形等情况下，电气联锁回路就不能正确反映隔离开关、接地刀闸的到位情况。该电站为了达到防止和监视GIS隔离开关、接地开关非全相运行的目的，增加了监控B、C两相分合闸位置的装置。
在刀闸的B、C相加装分合闸位置辅助接点的改造方案，使得GIS刀闸的三相分合情况都可以通过电信号的输出而处于可监控状态，这样就可以实现远程监控操作机构的三相分合状态并实现连锁。
由于用来触发分合闸位置微动开关的滑块驱动杆行程非常重要，其滑块驱动杆既要保证与微动开关触点接触可靠，又不能完全顶住微动开关而使微动开关受力过大减少微动开关的使用寿命，所以滑块驱动杆的行程并不好控制。在断路器分合过程中产生的巨大震动力的作用下，有可能导致滑块驱动杆与微动开关触点松动，此时监控上的刀闸分合位置电信号消失，报刀闸跳合位置异常信号。通过这两年运行中发生的多起误报接地刀闸跳合位置异常故障信号发现，其刀闸本体的分合位置是正常的，主要是由于B、C相加装的分合闸位置辅助接点的微动开关触点并没有完全按下，导致分合位信号消失造成的误报跳合位置异常信号，影响了电站运维人员对刀闸运行状态的判断。所以安装板上的导向槽距离就很重要了，怎样让滑块驱动杆在导向槽中能准确的与两侧的微动开关触点完全贴合，又不会因断路器分合过程中产生的巨大震动力导致微动开关的触点松动很重要。
经过反复测试，分别在电动分合隔、地刀后，滑块驱动杆中的触发杆贴上微动开关触点所在的侧面时，调整其触发杆与微动开关的侧面完全贴合（但不宜贴的太紧，正常贴合不变形即可），再紧固微动开关固定板的螺钉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过改造后，运维人员可以从外观上准确判断隔、地刀的状态，那么怎样判断隔、地刀内部导体是否与我们从外观上看到的隔、地刀分合闸状态一致且分合到位了呢？
三、判断是否存在非同期现象的方案
1、投运时检测非同期现象的方法
通过监控系统观察GIS有关PT的三相电压波形，分析判断接地刀闸、隔离刀闸投运时是否存在非同期现象。
在GIS设备投运时，若存在接地刀闸某一相或某两相没有分闸的非同期情况，此时一旦断路器合闸，就会发生直接对地短路，后果非常严重。GIS设备投运时，隔离刀闸合闸后，500kV电压通过断路器断口的均压电容施加到有关PT上，在监控系统中查看该PT的电压波形，若PT有一定电压且三相一致，说明此时回路没有接地故障，即有关接地刀闸三相均处于分闸状态，没有三相不同期的情况。否则，则存在非同期，不能合断路器投运，需立即停电检查确认。
2、检修时检测非同期现象的方法
（1）通过测量接地刀闸断口绝缘，判断接地刀闸是否处于可靠分闸状态。
接地刀闸分闸后，是否存在个别相仍处于合闸状态（即非同期），有一种比较简单的判断方法，本质是测量三相接地刀闸断口的绝缘。具体做法是，将接地刀闸静触头侧接地，断开接地刀闸的接地连片后，在连片处用兆欧表分别测量三相接地刀闸动触头对地的绝缘电阻。若三相地刀绝缘良好，说明不存在非同期现象，若地刀某相动触头的绝缘很低甚至为零，则说明存在非同期情况，需进一步检查确认。
（2）通过测量分合闸时间，精准分析隔、地刀同期情况，通过测量隔刀回路电阻，确保导电回路接触良好。
①隔、地刀的时间特性测量：隔、地刀的分合闸时间测量，可以量化三相操作同期差，能准确发现非同期现象。地刀分合闸时间测量接线和方法与测量地刀动触头绝缘类似。隔刀分合闸时间测量需利用其两侧的地刀进行。
②隔离刀闸回路电阻测量：可防止隔刀非同期造成触头接触不良，造成运行中触头过热烧毁。回路电阻测量的方法是利用隔刀两侧的接地刀闸进行，最好是隔刀两侧各有两个可使用的接地刀闸，这样可精确测量隔刀的回路电阻。
四、结语
通过在刀闸的B、C相加装分合闸位置辅助接点，使得GIS刀闸的三相分合情况都可以通过电信号的输出而处于可监控状态，这样就可以实现远程监控操作机构的三相分合状态并实现连锁。同时，在设备检修期间，检修人员通过测量接地刀闸断口绝缘、隔刀回路电阻和刀闸的分合闸时间；在设备投运时，运行人员通过观察GIS有关PT的三相电压波形，可精确判断刀闸是否存在非同期现象，提高了设备运行的可靠性，保障了电站的安全可靠运行，避免了因为故障造成的经济损失。
参考文献：
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［4］任波．GIS刀闸非全相分合闸故障分析及处理［J］．水电管理，2015（08）：51-53
论文作者:陈鑫,郑栋文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：同期论文; 断路器论文; 位置论文; 测量论文; 回路论文; 分合论文; 触点论文; 《电力设备》2018年第16期论文;