2018, Vol. 36 
2. 黑龙江工业学院, 黑龙江 鸡西 158100
2. Heilongjiang University of Technology, Jixi 158100, China
气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称HGIS）由于其结构紧凑、灵活、免维护以及不受外界环境条件影响等优点[1-2]，在电力系统中得到越来越广泛的应用。但与传统的敞开式设备相比，HGIS直观性不强，故障处理费用较高[3-6]，由于为全封闭式结构，出现故障难以判断，给组合电器的使用带来了安全隐患[7-9]。本文以某公司220 kV HGIS设备在检修试验后发现的隔离开关合闸不到位问题为例，分析故障原因[10-13]，为今后在变电站安装调试过程中处理类似问题提供借鉴。
1 故障的发生某220 kV变电站一出口线路停电检修后恢复送电。甲变电站侧首先进行合闸操作对线路充电，现场设备电气指示及实际位置均显示正常合位，线路充电正常。乙变电站侧合闸操作后，现场HGIS电气指示及实际位置均显示正常合位。甲、乙变电站两侧站内监控屏电流检测发现两站L3相电流均显示异常。回路电流测试值见表 1。现场运维人员立即汇报调度并停止操作，随即将建凌1号线转停电检查[14-16]。
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表 1 回路电流测试值 |
现场检查甲、乙变电站两侧隔离开关，位置指示均无异常。检查建凌1号线路无异常。甲变电站侧建凌1号线乙隔离开关至线路回路导通测试结果无异常；乙变电站侧建凌1号线乙隔离开关至线路回路导通测试结果，L1相、L2相导通，L3相电阻为20 GΩ。回路导通测试示意图见图 1所示。
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图 1 回路导通测试 |
初步判断乙变电站侧建凌1号线乙隔离开关L3相未导通。对乙变电站侧建凌1号线开关设备各气室进行SF6分解物测试，L3相隔离开关气室SO2体积分数为0.41×10-6（2017-02-27测试SO2体积分数为0），其余气室SO2体积分数为0。
合乙隔离开关后进行回路电阻测试（测试位置见图 2），测得L1相266 μΩ、L2相259 μΩ、L3相开路。
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图 2 回路电阻测试位置 |
手动操作摇杆将乙隔离开关各相分别合闸到位，测得电阻值L1相256 μΩ、L2相228 μΩ、L3相297 μΩ。
最终判断建凌1号线L3相乙隔离开关电动合闸不到位，同时排除了线路等其他因素，故障范围缩小至HGIS设备。
3 HGIS设备概况乙变电站建凌1号线HGIS型号为ZF16-252，2011年9月出厂，10月25日投运。
最近一次停电检修时间为2014-09-12，检修项目为开关、线路隔离开关检修、传动，避雷器检修、例行试验。查阅检修记录，无异常问题。最近一次带电检测日期为2017-02-27，局部放电和SF6分解产物检测均无异常。
2015年3月，该设备生产厂家进行过1次隔离开关机构位置的整体检查，未发现问题。
4 原因分析现场进行隔离开关电动分合闸操作，对乙隔离开关机构及拐臂进行检查，用定位销检查机构在合分操作后拐臂实际位置与安装调试时定位点之间偏差情况，见图 3所示。
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图 3 现场用定位销进行检查 |
隔离开关分合闸定位点示意图见图 4，隔离开关内部触头结构见图 5。生产厂家设计合闸到位（原理见图 6）时动触头应过有效接触点位17 mm。由于动触头端部存在8 mm的引导锥面，实际有效接触长度为过接触点9 mm。按照设计，隔离开关机构拐臂转动角度为1°时对应拐臂转动距离为1.13 mm，对应动触头行程为2.5 mm。
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图 4 隔离开关分合闸定位点示意图 |
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图 5 隔离开关内部触头结构 |
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图 6 合闸到位 |
现场合闸测试L1相、L2相拐臂欠位距离约为4 mm，折算出内部动触头欠位距离为8.85 mm，小于实际有效接触的9 mm，刚刚接触上。L3相拐臂欠位距离为6 mm，对应欠位角度为6/1.13=5.3°，则造成内部动触头欠位距离为2.5×5.3=13.25 mm，大于实际有效接触的9 mm，导致L3相隔离开关内部触头没有接触上。
现场对该隔离开关反复进行电动分合闸操作试验，电动机构本身未见异常，但发现机构箱随隔离开关的分合动作存在上下抖动现象。合闸欠位原理见图 7。分闸时机构箱带动支撑架背板整体向下移动，合闸机构箱向上回到原位置，上、下位移距离约1.2 cm，机构箱上下移位（见图 8）造成传动拉杆分合闸过程中行程不足。
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图 7 合闸欠位 |
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图 8 分合后位置变化 |
现场固定机构箱支撑架背板板厚为3.8 mm，且安装角两侧均未有三角形加强筋，存在局部变形（见图 9）。
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图 9 旧安装板变形情况 |
对乙隔离开关进行解体，检查三相动静触头，手动操作多次，未见异常卡滞现象，说明隔离开关内部无问题。
经以上分析，乙隔离开关合闸不到位的原因是机构箱支撑架背板变形，但还应进行相关试验进一步确定[17-19]。
5 故障处理对隔离开关机构箱支撑架加工工艺进行了改进，将原来由2块钢板焊接在一起的支撑架改为1块钢板冲压成型，厚度从3.8 mm增加到5.7 mm，且新安装角两侧均有三角形加强筋，强度大大增加，见图 10所示。
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图 10 新安装板 |
现场将原隔离开关（安装位置见图 11）机构箱安装在加强型固定机构箱支撑架背板上，进行电动分合闸操作，检查隔离开关拐臂分合闸后位置，均在定位点，分合闸操作测试后缺陷消除[20-23]。
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图 11 合闸异常线路隔离开关安装位置 |
根据测试结果，最终确定现场固定机构箱支撑架背板强度不够，是造成建凌1号线乙隔离开关机构箱在分合闸过程中整体出现移位，从而导致建凌1号线乙隔离开关L3相合闸不到位的直接原因。
此次隔离开关合闸不到位主要原因是隔离开关机构支撑架在运行中出现变形超差、隔离开关机构与其输出传动拐臂部件之间相对位置发生变化，造成传动拐臂实际位置偏离其分合闸后定位点距离，最终导致隔离开关三相触头合闸不到位，其中，L3相超出了动静触头合闸接触的有效范围，导致电路未导通。
7 结束语HGIS设备出现故障后，若不能及时发现，将会严重影响电网安全稳定运行。本文针对HGIS隔离开关合闸不到位问题，逐步排查故障原因，最终确定故障原因为隔离开关机构支撑架生产工艺存在缺陷。更换了改进型支撑架后，故障得以消除，设备运行稳定。本文故障检查处理方案可为同类型事故快速查找问题原因提供借鉴。
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