摘要：GIS设备因其占地面积小、体积小等特点，在我们变电站设备所占比重越来越大。但因其密封性，无法直观看到刀闸动作时情况，运行维护中仅能从二次信号等进行辅助认定其刀闸的位置。因此对GIS刀闸行程测量具有很重要的意义。
关键词：GIS；刀闸；行程测量
1 引言
近年来，由于城市中心区用地越来越紧张，电力负荷的增长与中心区的变电站建设用地矛盾越来越大，因GIS设备具有结构紧凑，占地面积小等优点，在近年城市电网建设中被广泛采用。但由于GIS与传统敞开式设备相比，直观性不强，无法直接观察触头接触情况，同时GIS如果发生事故时候处理难度大，恢复供电慢，所以判断GIS刀闸（接地刀闸）合闸情况显得尤为重要。
2传统判断刀闸行程的方法
2.1 一次设备判断
（1）检查隔离开关和接地开关传动机构拐臂是否动作，拐臂连杆摆动到位。操作时，位置检查人员站在能观察到传动机构拐臂的位置，在机构开始动作后观察各相刀闸、地刀的传动机构拐臂应向标示的分合闸位置标识运动并摆动到位。
（2）隔离开关和接地开关机构箱位置指示牌。通过各相隔离开关和接地开关机构箱观察窗检查各相分合闸指示牌均应指示正确，看到绿色“分”字为分闸位置，红色“合”字为合闸位置。
2.2 二次设备判断
（1）开关汇控箱隔离开关和接地开关位置指示灯。在开关汇控柜观察对应的隔离开关和接地开关位置指示灯，“红灯”代表合闸，“绿灯”代表分闸。
（2）监控系统中的隔离开关和接地开关位置指示。在监控系统主接线图，检查隔离开关和接地开关位置指示图标，红色竖向图标代表合闸，绿色横向图标代表分闸。
2.3用试验方法判断
（1）设备交接时候会对设备进行耐压试验。用一定倍数的额定电压加在导体上，以测试分闸情况下是否能承受此电压，以检测刀闸是否分闸到位。
（2）用回路电阻测量的方法，就是在刀闸合闸的时候通于100或者200A的电流，根据欧姆定律来检测刀闸合闸是否到位。
2.4各判断方法的特点分析
（1）用一次设备判断，其实都是从传动部位进行判断，其一由于出厂设计不同，有些拐臂的安装位置确实不适合观察，其二是如果拐臂连杆到触头处出现传动失效或者传动不准确，同样会导致刀闸位置指示不正确。
（2）用二次设备判断，其实就是靠传动连杆连接辅助开关，靠辅助开关信号进行判断刀闸的位置情况，情况跟一次设备方法的相同，一旦辅助开关传动出现卡滞，同样无法正确指示刀闸位置，另外，辅助开关的分合只能间接反映刀闸的分合情况，如果辅助接点发信提早于一次，而刀闸因故障没有分合闸到位，此时位置信号便是错误的。因此用二次设备判断也不可靠。
（3）用试验方法判断，用耐压试验方法可测试刀闸的开距是否满足要求，但对刀闸合闸情况并不能进行判断。用回路电阻法，只是检测出刀闸动静触头是否已经接触，对合闸时候刀闸插入深度情况并不能准确判断。因此耐压试验和回路电阻法只能定性，无法定量测量刀闸行程。
综上所述，传统方法无法量化检测刀闸的行程情况，进行刀闸的行程测量就有了其一定的必要性。
3 GIS刀闸行程的测量方法
3.1使用软件及仪器的接线方法
此方法采用SA-10开关测试仪及其软件作为原型进行改良，对其测试软件和传感器进行改良。在测试软件的改良上，将动作测量时间从原来的200ms延长至5000ms，可以完整记录各种刀闸的动作；采样信号由原来只靠线圈和电机带电触发采样，改为线圈和电机带电触发与传感器触发采样两者可选，解决了快速隔离开关分合时间的90%用于储能引起的误差问题。在传感器的改良上，研发适用于各种拐臂的连接过渡支架，使传感器可以稳定可靠地测量数据。通过以上改良，实现了对GIS刀闸进行行程测量，获得刀闸的分合闸时间、开距、接触行程以及二次分合闸动作发信时间。
3.2 GIS刀闸行程测量方法可行性分析
（1）此方法采用SA-10开关测试仪，该仪器的硬件、软件及配套的传感器配件性能较优良，测试精度较高，误差较小。以此作为测试工具，为测试的准确性提供了一定的保证。
（2）通过对测试结果曲线进行综合分析可计算出刀闸行程的估值：首先，为了方便我们对测试方法原理的理解，对合闸曲线和分闸曲线进行标注如图1、图2所示。
然后在此基础上，以合闸为例，作出标准曲线图（不考虑三相动作的差异）如图3、图4所示。在图3中，对刚合点作出时间轴的垂线，即辅助线A；对合闸结束点作出时间轴的垂线，即辅助线B；对辅助线A与合闸动作曲线交点作角度轴的垂线，即辅助线C；对合闸结束点作角度轴的垂线，即辅助线D。由此四条辅助线，我们可以得到合闸时间、合闸总时间、开角、接触角度等几个重要的测试参数。在实际测量中，分合闸动作曲线并非直线，而是具有大致线性关系的不规则曲线，因此，在误差允许的范围内，可以建立等式：
通常，我们可以在设备出厂监造或是从设备出厂资料中找到GIS刀闸的总行程参数值，因此我们可以计算得出接触行程和开距的值，需注意的是，计算得出的值并非准确值，而是作近似运算得出的估值。但此估值具有重要的参考价值，对量化检测GIS刀闸行程、判断刀闸分合闸实际情况、跟踪刀闸设备状态、排查刀闸缺陷等有着很大的作用。
（3）通过对测试结果曲线进行综合分析可判断辅助接点即二次信号与一次设备的配合情况。图4是在图3基础上引入分合闸辅助接点取样曲线，辅助线A和辅助线C的定义不变，而辅助线B和辅助线D定义有所改变。辅助线B为合闸辅助接点刚接触点对时间轴作的垂线，辅助线D为辅助线B与合闸动作曲线交点对角度轴作的垂线。由此一来，我们又可以得到两个重要的参数，一为合闸发信滞后一次的时间，二为合闸发信时动触头的插入角度。
以合闸为例，当合闸发信滞后一次的时间越小，说明二次信号与一次设备的配合度很高，刀闸运行情况比较好。正常情况下，二次信号会稍微滞后于一次设备，但如果出现二次信号提前于一次的情况，说明刀闸还没有合闸到位，而合闸辅助接点已经接通并向后台发出已经合闸的信号，这样就存在一个比较大的隐患：因为辅助接点的分/合只是刀闸实际分/合的一个间接反映，如果在分/合闸过程中，分/合闸线圈由于某种原因出现故障，控制回路的自保持失效，则电机将停止运作，机构分/合闸操作也将停止，此时刀闸的动静触头并没有分/合到位；或者由于机构传动部分出现故障，导致刀闸的分/合闸动力无法传输，此时刀闸也没有分/合到位。由于辅助接点已接通并向后台发出已经分/合闸到位的信号，五防将会解锁下一步操作，而操作人员也误以为刀闸已经分/合到位，便容易导致误操作事故的发生。
因此，通过以上分析，我们可以判断二次信号与一次设备的配合是否符合要求以及辅助接点是否失灵。综上所述，该测试方式以及分析方法具有可行性，下面将实际运用此法，测量刀闸行程并对设备状态进行评价。
4 实际运用案例
如图5所示，为运用GIS刀闸行程测量方法测得的刀闸合闸动作特性曲线图。首先我们从刀闸合闸的动作曲线可得出几个结论：①初段动作较慢，传动存在虚位或卡滞；②刀闸动作开始后曲线波动较大，传动卡阻严重；③动静触头接触后曲线波动较大，存在卡阻现象。
对刀闸的辅助接点信号进行分析，如图7所示。发现其二次信号超前一次较严重，说明其辅助开关存在较大问题，急需进行检修。
通过以上分析，我们可以量化检测刀闸的行程，并且对该刀闸的运行情况、设备状态进行较为深入、直观的了解，一改我们对GIS刀闸设备无法直观考量的现象。此外，该测量方法原理可以适用于其他电气检修领域，为原本无法直观测量的局面打开一个窗口。
5 结语
近几年，GIS刀闸（接地刀闸）因为行程不合格导致的事故屡有发生，究其原因，主要是设备在安装后没有进行合理的维护和有效的测试，而用传统的测试方法对GIS刀闸进行位置判断和行程测试并非完全可靠，因此，南方电网公司的检修专家以此为出发点，研究出这种可以测量GIS刀闸行程的方法。或许，这种方法并不是完美，但它提供了一种合理的解决方案，为GIS设备的检修、维护建造了一个很好的平台。
参考文献：
[1] 陈志明. GIS(接地)刀闸分合闸不到位风险分析及控制措施探讨 [J].电子制作，2014(24).
[2] 刘海涛. GIS刀闸分合闸到位确认改进措施 [J].硅谷，2014(24).
[3] 曾林. 利用电流分析可靠判断GIS设备刀闸位置方法研究 [J].电工技术，2015(01).
论文作者:刘子蒙, 熊争光
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
标签：行程论文; 设备论文; 位置论文; 接点论文; 测量论文; 动作论文; 曲线论文; 《电力设备》2017年第12期论文;