摘要：本文通过220kVGIS开关合闸不到位分析，深入分析、学习其动作原理，排查产生缺陷的原因。最后提出对该类已投运设备提出防范措施。
关键词：GIS开关；合闸不到位；储能
0.背景
500kV纵江站运维人员对220kV GIS开关进行验收时，发现有开关存在合闸不到位，其储能电机一直动作，不能复归，并且开关拒到，不能分闸。运维人员与厂家对该缺陷进行调试及分析。
1.设备信息
设备名称：220kV GIS 开关
设备型号：LWG5-252
机构类型：弹簧机构
设备厂家：西安西电开关
设备出厂日期：2013年10月
2.验收出现缺陷处理情况
检修、继保专业以及厂家技术人员现场开展缺陷分析及处理工作，现场检修处理过程如下：
（1）将存在缺陷GIS开关A、B、C相合闸后，测量合闸提升杆距离（距离越小，动触头插入越深）：
（2）测量合闸弹簧压缩量
（3）对GIS开关进行手动按压机构脱扣器分闸，A、C相可正常分闸、B相不能分闸。
（4）打开储能电源，GIS开关三相均可正常储能。
（5）再对GIS开关B相进行手动按压机构脱扣器分闸，此时B相可以正常分闸。
（6）对GIS开关进行释能后，检查开关机构各元器件的状况，现场更换烧损的B相开关机构分闸线圈及储能行程开关的二次线。
（7）完成复装GIS开关B相机构分闸线圈及储能开关的二次线（二次线在分闸线圈烧坏时受火花熏黑）。对GIS开关进行机械特性测试，曾多次测试结果均在合格范围，但在测试期间，再次发生GIS开关B相合闸不到位，开关储能机构无法正常储能，电机一直空转和手动按压机构脱扣器不能分闸的情况。退出储能电源后，厂家人员通过调整和压缩合闸弹簧后，GIS开关B相机构才合到位并可以正常储能和完成合闸、分闸操作。
（8）调整B相机构的合闸储能弹簧长度，同时配合机械特性测试结果进行调试。调整弹簧比原来压2.5mm后，合闸提升杆距离5mm，特性测试合格，并进行30次合分操作，均合闸到位，储能正常，合分操作正常。
3.缺陷分析
经厂家技术人员分析，初步确定220kV GIS开关缺陷原因为开关B相机构异常造成开关B相合闸不到位，从而引起储能主轴的不到位，主轴未能与储能输出涡杆咬合，由于一合闸即触发储能指令，储能电机便一直空转的现象，机构无法正常储能，由于机构没有合闸到位所以开关分闸脱口不满足分闸条件，因不能分闸，分闸指令下发后，分闸线圈长时间通电，导致线圈烧毁。
根据CT20-Ⅳ型弹簧操动机构及断路器的结构特点，结合西开厂运行检修经验，造成断路器合闸不到位的可能原因如下：
机构传动部件问题
机构传动部件是指从机构输出轴至断路器灭弧室内部动触头活塞杆之间的传动单元。传动部件中拐臂、连板等零件如出现变形、销孔变形等问题，则会导致断路器出现合闸不到位现象。结合厂内断路器机械特性试验结果、现场交接试验特性试验结果和现场目视检查机构传动部件，可确认断路器出现的合闸不到位现象与机构传动部件无关。
b）机构问题或机构调试不当
机构自身如卡滞、弹簧性能降低等，或安装时机构调试不当，如合闸弹簧尺寸调整不当使得合闸操作功降低等，均会导致断路器合闸不到位。由于合闸弹簧质量或疲劳造成的性能下降，合闸弹簧安装时调试合格但可能尺寸有过量或不足等，两种情况都有可能造成合闸弹簧在合闸时输送力不足，导致断路器合闸不到位。据现场弹簧调整前后试验数据可知，断路器出现的合闸不到位现象极有可能与弹簧有关。
c）活塞杆轴封问题
连接活塞杆与开关本体连接轴封由活塞杆、密封圈、紧固件、绝缘件组成.如果活塞杆有卡涩、密封件磨损，也有可能造成机构合闸有阻力，导致开关合闸不到位。
针对现场设备情况做出以下分析推断：
1、簧机构出现合闸不到位现象后，无法正常储能。手动投入电机回路电源后，机构正常储能。
220kVGIS开关出现合闸不到位，造成以下两方面结果：棘轮盘不到位，棘爪无法蹬踏棘轮，电机空转机构无法正常储能；分闸保持掣子无法脱扣，分闸线圈长时间带电烧损。
从现场检修过程及机构原理上来看，出现合闸不到位主要是由于合闸弹簧预压缩量处于临界状态，合闸弹簧释放能量末期瞬时释放能量不足以使得断路器动触头合闸到底。出现了合闸不到位现象后，机构无法正常储能，电机保护回路切断电源回路。合闸弹簧此时仍处于压缩状态，始终存在使断路器本体活塞杆向上的推力，在该力的作用下断路器活塞杆会缓慢向上，直至合闸到位。故此，一段时间后重新投入电机回路，机构能正常储能。
2、出现合闸不到位现象前，机械特性符合要求。
断路器机械特性主要有两个参数：时间及速度。
影响分合闸时间的因素较多，且范围均在毫秒级，合闸末期细微变化对合闸时间较小。
4 针对220kV GIS开关机构合闸不到位的防范措施
针对CT20-IV型弹簧操动机构合闸不到位问题，厂家建议由以下方面进行检查、预防：
1、合闸弹簧预压缩量可调整范围为15mm～65mm。为保证弹簧机构更加可靠，厂方建议在满足机械特性的条件下合闸弹簧预压缩量应保证在20mm以上（含20mm）。
2、测量断路器活塞杆端部与断路器轴密封黄铜法兰之间的距离并记录在案（由于断路器本体及机构的装配误差，活塞杆与机构之间的连板存在差异，故此每相机构测量结果可能存在差异）。后期在运行过程中定期（每半年或一年）对该尺寸进行复核，当尺寸变化超过3mm时应当及时对机构进行检查。
5 结论
在电力系统中，220kV GIS开关在调整系统运行方式中发挥着非常重要的作用，它的运行动作可靠性对电网安全运行影响重大。本文通过对220kV GIS开关机构合闸不到位缺陷原因的深入分析研究，提出了一些防范措施，为更好运维该类型的220kV GIS开关机构积累良好的经验。
参考文献：
[1]《220kV（HGIS）气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书》西安西电开关电气有限公司
作者简介：
张琰（1979），女，广东河源人，汉族，本科，从事变电运行方面工作。
论文作者:张琰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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