隔離開(kāi)關(guān)彈簧機(jī)構(gòu)拒合的原因及改進(jìn)

1、隔離開(kāi)關(guān)彈簧機(jī)構(gòu)拒合的原因及改進(jìn)    摘要：根據(jù)西大望變電站110 kV組合電器隔離開(kāi)關(guān)彈簧機(jī)構(gòu)在操作中頻繁拒合的實(shí)際情況，該文詳細(xì)分析了造成拒合的原因，提出了改進(jìn)方案。從另一角度考察現(xiàn)在普遍使用的彈簧操作機(jī)構(gòu)是否存在潛在的事故隱患，進(jìn)而造成較大的事故，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。    關(guān)鍵詞：隔離開(kāi)關(guān) 彈簧機(jī)構(gòu) 拒合    北京電力公司西大望變電站110 kV 組合電器1998年12月制造出廠，其隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)為120-GL-20C配電動(dòng)彈簧操作機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)的型號(hào)為CTG1。運(yùn)

2、行后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的電動(dòng)彈簧操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)操作拒合問(wèn)題，其現(xiàn)象均為電動(dòng)合閘過(guò)程中機(jī)構(gòu)拉桿在運(yùn)行中過(guò)拐臂死點(diǎn)而停止運(yùn)動(dòng)，造成合閘不到位。由于組合電器帶電導(dǎo)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(shè)備將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全，給運(yùn)行及檢修人員帶來(lái)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(kāi)關(guān)123組。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，截止到2002年發(fā)生拒合現(xiàn)象的隔離開(kāi)關(guān)有10組，其拒動(dòng)組數(shù)占隔離開(kāi)關(guān)總數(shù)的8.1%。彈簧機(jī)構(gòu)如此大規(guī)模的拒合，在開(kāi)關(guān)設(shè)備大量選用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)中還

3、是第一次。是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題還是彈簧機(jī)構(gòu)本身存在此問(wèn)題？彈簧機(jī)構(gòu)是否不適用于變電站開(kāi)關(guān)設(shè)備？針對(duì)這些問(wèn)題，從拒合發(fā)生的現(xiàn)象機(jī)理進(jìn)行分析、研究并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，并對(duì)彈簧操作機(jī)構(gòu)應(yīng)用在開(kāi)關(guān)設(shè)備上的實(shí)際情況進(jìn)行了驗(yàn)證。    1.1 隔離開(kāi)關(guān)拒合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)    拒合數(shù)據(jù)如表1所示。    1.2 對(duì)于拒合現(xiàn)象的初步分析    由于開(kāi)關(guān)設(shè)備配用彈簧操作機(jī)構(gòu)，在1998年還是較為先進(jìn)的一種技術(shù)。使用彈簧操作機(jī)構(gòu)之初，相關(guān)技術(shù)專家已經(jīng)指出：由于彈簧

4、自身存在的疲勞及形變，有可能導(dǎo)致彈簧形變，從而影響開(kāi)關(guān)設(shè)備的速度及行程，嚴(yán)重時(shí)有可能造成設(shè)備事故。    根據(jù)對(duì)CTG1型彈簧機(jī)構(gòu)操作原理初步分析，初步判定有可能是機(jī)構(gòu)內(nèi)的儲(chǔ)能彈簧發(fā)生形變或硬度不符合制造標(biāo)準(zhǔn)，使機(jī)構(gòu)在合閘時(shí)速度發(fā)生變化導(dǎo)致拒合。其現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)解決的方案是對(duì)彈簧進(jìn)行再壓縮，使其產(chǎn)生較大的動(dòng)能，從而完成合閘過(guò)程。為驗(yàn)證此推斷是否正確，2002年12月10日以抽檢的方式在設(shè)備制造廠家對(duì)彈簧按設(shè)計(jì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了全部特性測(cè)試，如表2所示。    根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果，排除了操作機(jī)構(gòu)拒合的原因是由于彈簧參數(shù)不對(duì)或特性

5、改變所致。那么是什么原因?qū)е聶C(jī)構(gòu)拒合？隨后在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)未運(yùn)行的122-17及123-2隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，檢測(cè)是否隔離開(kāi)關(guān)倉(cāng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)摩擦力偏大導(dǎo)致在操作中出現(xiàn)異常。    首先將CTG1機(jī)構(gòu)拆下，保留連接機(jī)構(gòu)，在傳動(dòng)主軸上用數(shù)字顯示的力矩扳手測(cè)試力矩，此時(shí)測(cè)試的主要為隔離開(kāi)關(guān)的反力矩（連接機(jī)構(gòu)部分在此條件下的摩擦力矩相對(duì)很小），測(cè)試結(jié)果如下：    122-17數(shù)據(jù)：壓縮彈簧長(zhǎng)度為227228 mm，合閘分閘緩沖墊為四個(gè)，隔離開(kāi)關(guān)剛剛接觸的力矩值為59.9 Nm、63.7 Nm、57.9 Nm、55 Nm

6、。合閘到位時(shí)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(zhǎng)度為247248 mm，合閘分閘緩沖墊為四個(gè)，隔離開(kāi)關(guān)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(shí)最大力矩為85.5 Nm、79.3 Nm、79.6 Nm、80.9 Nm。從測(cè)試結(jié)果看，力矩測(cè)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(zhǎng)度也滿足設(shè)計(jì)要求。但在接下來(lái)對(duì)分合閘速度特性的測(cè)量，根據(jù)測(cè)量曲線進(jìn)行對(duì)比，終于發(fā)現(xiàn)了該站彈簧機(jī)構(gòu)存在的拒合問(wèn)題的根本原

7、因，如速度曲線圖1所示。    操作機(jī)構(gòu)緩沖特性的調(diào)整有失當(dāng)問(wèn)題存在。彈簧操作機(jī)構(gòu)由于彈簧的壓縮和釋放，期間所產(chǎn)生的動(dòng)能需要緩沖裝置進(jìn)行吸收，避免機(jī)件損壞。產(chǎn)品出廠時(shí),根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制造廠偏重于良好的緩沖特性（吸收動(dòng)能、保護(hù)機(jī)件），強(qiáng)調(diào)緩沖曲線而增加緩沖墊,忽略了緩沖特性對(duì)機(jī)構(gòu)到位的影響，緩沖較強(qiáng)致使機(jī)構(gòu)剛合、剛分點(diǎn)速度偏低，剛合、剛分點(diǎn)速度一旦偏低 ,阻礙了機(jī)構(gòu)合、分到位，出現(xiàn)合、分不到位的位置大概都在剛合剛分點(diǎn)附近，此點(diǎn)正為拉桿過(guò)死點(diǎn)位置，所以造成拒合。    操作機(jī)構(gòu)輸出軸與組合電器殼體間的摩擦力，也影響機(jī)構(gòu)

8、的傳動(dòng)。測(cè)量機(jī)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(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)摩擦阻力隨環(huán)境條件、時(shí)間的推移等正常因素的影響略有變化時(shí)，再加上機(jī)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(jī)構(gòu)合不到位的另一個(gè)原因。    制造廠追求緩沖曲線，造成裝配不當(dāng)，影響彈簧機(jī)構(gòu)正常動(dòng)作。檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)123-2機(jī)構(gòu)僅裝一根大簧而沒(méi)裝小簧。與廠內(nèi)提供的機(jī)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(shè)計(jì)更改設(shè)計(jì)方案？經(jīng)與制造廠核實(shí)，其原始設(shè)計(jì)沒(méi)有改變。但是經(jīng)查閱示波圖及與廠內(nèi)檢驗(yàn)人員核實(shí)，當(dāng)時(shí)出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定：合閘速度應(yīng)在1.72.5 m/s范圍內(nèi)，當(dāng)速度不滿足要

9、求時(shí)，可拆小簧，試驗(yàn)合格后方可出廠。123-2機(jī)構(gòu)裝2根彈簧開(kāi)關(guān)速度超過(guò)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(jī)構(gòu)只裝一根彈簧的問(wèn)題，從原理上是不符合設(shè)計(jì)要求的。    另外，當(dāng)時(shí)由于速度在2.63.0 m/s范圍內(nèi)時(shí)，未做過(guò)壽命試驗(yàn)，開(kāi)關(guān)的零部件是否能耐受得住，沒(méi)有把握，因此出廠時(shí)對(duì)合閘速度及緩沖特性的控制按當(dāng)時(shí)的技術(shù)要求，這就是現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)是雙簧,有的機(jī)構(gòu)是單簧機(jī)構(gòu)的原因。    2 對(duì)于彈簧機(jī)構(gòu)拒合的解決方案    依據(jù)以上分析，可

10、以得出結(jié)論：該站隔離開(kāi)關(guān)彈簧操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)拒合現(xiàn)象，是由于設(shè)備在出廠試驗(yàn)時(shí)對(duì)速度及緩沖曲線的要求，導(dǎo)致調(diào)整分、合閘緩沖時(shí)增加了較多的緩沖墊，致使機(jī)構(gòu)在合閘當(dāng)中速度偏低，在機(jī)構(gòu)過(guò)死點(diǎn)時(shí)由于速度不足導(dǎo)致拒合，其拒合原因與彈簧本身質(zhì)量和設(shè)計(jì)沒(méi)有關(guān)系。為了解決這一問(wèn)題，應(yīng)首先提高剛合、剛分點(diǎn)速度。為此，根據(jù)分析結(jié)果制定的改進(jìn)方案如下：    檢查機(jī)構(gòu)的彈簧根數(shù)，必須滿足兩根彈簧的設(shè)計(jì)要求。    凡裝一根大簧的機(jī)構(gòu)，均加裝小簧進(jìn)行操作,找出機(jī)構(gòu)剛能合、分到位的狀態(tài)，同時(shí)測(cè)量在此狀態(tài)下的彈簧外圈兩端的長(zhǎng)度H1（在合閘位置測(cè)量）

11、。    裝兩根彈簧的機(jī)構(gòu)，要找出機(jī)構(gòu)剛能合、分到位的狀態(tài)，同時(shí)也要測(cè)量在此狀態(tài)下的彈簧外圈兩端的長(zhǎng)度H1（在合閘位置測(cè)量）。    減少調(diào)整緩沖性能的墊圈，按設(shè)計(jì)要求保留12個(gè)墊圈。    H1的允許范圍為：248236 mm。    如H1小于236 mm時(shí)，可更換大小彈簧處理。如H1大于236 mm時(shí)，可按下步進(jìn)行處理：    將所有機(jī)構(gòu)實(shí)測(cè)H1的基礎(chǔ)上再擰緊610圈（915 mm），這時(shí)的彈簧長(zhǎng)度H1允許范圍為239227 mm。    在能保證H1值的基礎(chǔ)上再擰緊610圈的特殊情況下，可將彈簧H1擰緊到222 mm（現(xiàn)場(chǎng)最小允許值，經(jīng)過(guò)機(jī)械壽命試驗(yàn)）。    現(xiàn)場(chǎng)所有機(jī)構(gòu)均按上述步驟進(jìn)行處理，改進(jìn)后要進(jìn)行特性曲線的測(cè)試。    3 改進(jìn)結(jié)果    從200