隔離開關(guān)彈簧機構(gòu)拒合的原因及改進

1、隔離開關(guān)彈簧機構(gòu)拒合的原因及改進隔離開關(guān)彈簧機構(gòu)拒合的原因及改進摘要：根據(jù)西大望變電站 110 kV 組合電器隔離開關(guān)彈簧機構(gòu)在操作中頻繁拒合的實際情況，該文詳細(xì)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，系統(tǒng)安全運行。關(guān)鍵詞：隔離開關(guān) 彈簧機構(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，其隔離開關(guān)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(guān)的電動彈簧操作機構(gòu)出現(xiàn)操作拒合，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

2、點而停止運動，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，給運行及檢修人員帶來潛在的事故隱患。1 1 拒合事故原因分析拒合事故原因分析該站 110 kV 組合電器共有隔離開關(guān) 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(guān)有 10 組，其拒動組數(shù)占隔離開關(guān)總數(shù)的 8.1%。彈簧機構(gòu)如此大規(guī)模的拒合，在開關(guān)設(shè)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(guān)設(shè)備？針對這些問題，從拒合發(fā)生的現(xiàn)象機理進行分析、并提出相應(yīng)的改進方案，并對彈

3、簧操作機構(gòu)在開關(guān)設(shè)備上的實際情況進行了驗證。1.1 隔離開關(guān)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(guān)設(shè)備配用彈簧操作機構(gòu)，在 1998 年還是較為先進的一種技術(shù)。使用彈簧操作機構(gòu)之初，相關(guān)技術(shù)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(dǎo)致彈簧形變，從而影響開關(guān)設(shè)備的速度及行程，嚴(yán)重時有可能造成設(shè)備事故。根據(jù)對 CTG1 型彈簧機構(gòu)操作原理初步分析，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(biāo)準(zhǔn)，使機構(gòu)在合閘時速度發(fā)生變化導(dǎo)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

4、年 12 月 10 日以抽檢的方式在設(shè)備制造廠家對彈簧按設(shè)計檢驗標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計參數(shù)對未運行的 122-17 及 123-2 隔離開關(guān)進行實地測量，檢測是否隔離開關(guān)倉內(nèi)的運動摩擦力偏大導(dǎo)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(guān)的反力矩（連接機構(gòu)部分在此條件下的摩擦力矩相對很小），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

5、四個，隔離開關(guān)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(guān)剛剛接觸的力矩值為：44.8 Nm、38.3 Nm、35.3 Nm、36.7 Nm。合閘到位時最大力矩為 85.5 Nm、79.3 Nm、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(shè)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

6、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(dāng)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(shè)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

7、遍偏于要求值的下線。隔離開關(guān)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(dāng)，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(shè)計更改設(shè)計方案？經(jīng)與制造廠核實，其原始設(shè)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(dāng)時出廠檢驗項目規(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(guān)速度超

8、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，從原理上是不符合設(shè)計要求的。另外，當(dāng)時由于速度在 2.63.0 m/s 范圍內(nèi)時，未做過壽命試驗，開關(guān)的零部件是否能耐受得住，沒有把握，因此出廠時對合閘速度及緩沖特性的控制按當(dāng)時的技術(shù)要求，這就是現(xiàn)場出現(xiàn)有的機構(gòu)是雙簧,有的機構(gòu)是單簧機構(gòu)的原因。 2 2 對于彈簧機構(gòu)拒合的解決方案對于彈簧機構(gòu)拒合的解決方案依據(jù)以上，可以得出結(jié)論：該站隔離開關(guān)彈簧操作機構(gòu)出現(xiàn)拒合現(xiàn)象，是由于設(shè)備在出廠試驗時對速度及緩沖曲線的要求，導(dǎo)致調(diào)整分、合閘緩沖時增加了較多的緩沖墊，致使機構(gòu)在合閘當(dāng)中速度偏低，在機構(gòu)過死點

9、時由于速度不足導(dǎo)致拒合，其拒合原因與彈簧本身質(zhì)量和設(shè)計沒有關(guān)系。為了解決這一，應(yīng)首先提高剛合、剛分點速度。為此，根據(jù)分析結(jié)果制定的改進方案如下：檢查機構(gòu)的彈簧根數(shù)，必須滿足兩根彈簧的設(shè)計要求。凡裝一根大簧的機構(gòu)，均加裝小簧進行操作,找出機構(gòu)剛能合、分到位的狀態(tài)，同時測量在此狀態(tài)下的彈簧外圈兩端的長度 H1（在合閘位置測量）。裝兩根彈簧的機構(gòu)，要找出機構(gòu)剛能合、分到位的狀態(tài)，同時也要測量在此狀態(tài)下的彈簧外圈兩端的長度 H1（在合閘位置測量）。減少調(diào)整緩沖性能的墊圈，按設(shè)計要求保留 12 個墊圈。H1 的允許范圍為：248236 mm。如 H1 小于 236 mm 時，可更換大小彈簧處理。如 H1 大于 236 mm 時，可按下步進行處理：將所有機構(gòu)實測 H1 的基礎(chǔ)上再擰緊 610 圈（915 mm），這時的彈簧長度 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)場最小允許值，經(jīng)過機械壽命試驗）?，F(xiàn)場所有機構(gòu)均按上述步驟進行處理，改進后要進行特性曲線的測試。3 3 改進結(jié)果改進結(jié)果從 2003 年開始，檢修單位經(jīng)過按上述分析試驗的結(jié)果進行改進，該站 123