隔離開關彈簧機構(gòu)拒合的原因及改進

1、隔離開關彈簧機構(gòu)拒合的原因及改進         06-02-26 13:11:00     作者：張欣然    編輯：studa9ngns摘要：根據(jù)西大望變電站110 kV組合電器隔離開關彈簧機構(gòu)在操作中頻繁拒合的實際情況，該文詳細分析了造成拒合的原因，提出了改進方案。從另一角度考察現(xiàn)在普遍使用的彈簧操作機構(gòu)是否存在潛在的事故隱患，進而造成較大的事故，影響系統(tǒng)安全運行。 關鍵詞：隔離開關 彈簧機構(gòu) 拒合  北京電力公司西大望

2、變電站110 kV 組合電器1998年12月制造出廠，其隔離開關的型號為120-GL-20C配電動彈簧操作機構(gòu)，操作機構(gòu)的型號為CTG1。運行后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)隔離開關的電動彈簧操作機構(gòu)出現(xiàn)操作拒合問題，其現(xiàn)象均為電動合閘過程中機構(gòu)拉桿在運行中過拐臂死點而停止運動，造成合閘不到位。由于組合電器帶電導體與外殼絕緣之間的距離很小，均在500600 mm之間，如合閘不到位，設備將嚴重影響系統(tǒng)的安全，給運行及檢修人員帶來潛在的事故隱患。 1 拒合事故原因分析 該站110 kV組合電器共有隔離開關123組。經(jīng)統(tǒng)計，截止到2002年發(fā)生拒合現(xiàn)象的隔離開關有10組，其拒動組數(shù)占隔離開關總數(shù)的8.1%。彈簧機構(gòu)如此

3、大規(guī)模的拒合，在開關設備大量選用彈簧操動機構(gòu)中還是第一次。是產(chǎn)品質(zhì)量問題還是彈簧機構(gòu)本身存在此問題？彈簧機構(gòu)是否不適用于變電站開關設備？針對這些問題，從拒合發(fā)生的現(xiàn)象機理進行分析、研究并提出相應的改進方案，并對彈簧操作機構(gòu)應用在開關設備上的實際情況進行了驗證。 1.1 隔離開關拒合數(shù)據(jù)統(tǒng)計 拒合數(shù)據(jù)如表1所示。 1.2 對于拒合現(xiàn)象的初步分析 由于開關設備配用彈簧操作機構(gòu)，在1998年還是較為先進的一種技術。使用彈簧操作機構(gòu)之初，相關技術專家已經(jīng)指出：由于彈簧自身存在的疲勞及形變，有可能導致彈簧形變，從而影響開關設備的速度及行程，嚴重時有可能造成設備事故。 根據(jù)對CTG1型彈簧機構(gòu)操作原理初步

4、分析，初步判定有可能是機構(gòu)內(nèi)的儲能彈簧發(fā)生形變或硬度不符合制造標準，使機構(gòu)在合閘時速度發(fā)生變化導致拒合。其現(xiàn)場臨時解決的方案是對彈簧進行再壓縮，使其產(chǎn)生較大的動能，從而完成合閘過程。為驗證此推斷是否正確，2002年12月10日以抽檢的方式在設備制造廠家對彈簧按設計檢驗標準進行了全部特性測試，如表2所示。 根據(jù)以上測試結(jié)果，排除了操作機構(gòu)拒合的原因是由于彈簧參數(shù)不對或特性改變所致。那么是什么原因?qū)е聶C構(gòu)拒合？隨后在現(xiàn)場根據(jù)設計參數(shù)對未運行的122-17及123-2隔離開關進行實地測量，檢測是否隔離開關倉內(nèi)的運動摩擦力偏大導致在操作中出現(xiàn)異常。 首先將CTG1機構(gòu)拆下，保留連接機構(gòu)，在傳動主軸上用

5、數(shù)字顯示的力矩扳手測試力矩，此時測試的主要為隔離開關的反力矩（連接機構(gòu)部分在此條件下的摩擦力矩相對很?。?，測試結(jié)果如下： 122-17數(shù)據(jù)：壓縮彈簧長度為227228 mm，合閘分閘緩沖墊為四個，隔離開關剛剛接觸的力矩值為59.9 Nm、63.7 Nm、57.9 Nm、55 Nm。合閘到位時最大力矩為98 Nm、98.9 Nm、98.7 Nm、103.4 Nm、104.9 Nm。 123-2數(shù)據(jù)：壓縮彈簧長度為247248 mm，合閘分閘緩沖墊為四個，隔離開關剛剛接觸的力矩值為：44.8 Nm、38.3 Nm、35.3 Nm、36.7 Nm。合閘到位時最大力矩為85.5 Nm、79.3 Nm、

6、79.6 Nm、80.9 Nm。從測試結(jié)果看，力矩測試數(shù)據(jù)基本滿足廠內(nèi)制造規(guī)范不大于100 Nm的要求。其彈簧壓縮長度也滿足設計要求。但在接下來對分合閘速度特性的測量，根據(jù)測量曲線進行對比，終于發(fā)現(xiàn)了該站彈簧機構(gòu)存在的拒合問題的根本原因，如速度曲線圖1所示。 操作機構(gòu)緩沖特性的調(diào)整有失當問題存在。彈簧操作機構(gòu)由于彈簧的壓縮和釋放，期間所產(chǎn)生的動能需要緩沖裝置進行吸收，避免機件損壞。產(chǎn)品出廠時,根據(jù)設計要求，制造廠偏重于良好的緩沖特性（吸收動能、保護機件），強調(diào)緩沖曲線而增加緩沖墊,忽略了緩沖特性對機構(gòu)到位的影響，緩沖較強致使機構(gòu)剛合、剛分點速度偏低，剛合、剛分點速度一旦偏低 ,阻礙了機構(gòu)合、分

7、到位，出現(xiàn)合、分不到位的位置大概都在剛合剛分點附近，此點正為拉桿過死點位置，所以造成拒合。 操作機構(gòu)輸出軸與組合電器殼體間的摩擦力，也影響機構(gòu)的傳動。測量機構(gòu)彈簧的壓縮量，發(fā)現(xiàn)普遍偏于要求值的下線。隔離開關機構(gòu)摩擦阻力隨環(huán)境條件、時間的推移等正常因素的影響略有變化時，再加上機構(gòu)彈簧壓縮量（裕度）偏小或彈簧壓縮量正處于臨界狀態(tài)，是機構(gòu)合不到位的另一個原因。 制造廠追求緩沖曲線，造成裝配不當，影響彈簧機構(gòu)正常動作。檢測現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)123-2機構(gòu)僅裝一根大簧而沒裝小簧。與廠內(nèi)提供的機構(gòu)彈簧裝配圖紙不相符。此現(xiàn)象是屬于安裝工人漏裝還是設計更改設計方案？經(jīng)與制造廠核實，其原始設計沒有改變。但是經(jīng)查閱示波圖及與廠內(nèi)檢驗人員核實，當時出廠檢驗項目規(guī)定：合閘速度應在1.72.5 m/s范圍內(nèi)，當速度不滿足要求時，可拆小簧，試驗合格后方可出廠。123-2機構(gòu)裝2根彈簧開關速度超過了2.5 m/s，按規(guī)定拆下小簧，速度為2.32 m/s。所以出現(xiàn)了有的機構(gòu)只裝一根彈簧的問題，從原理上是