封闭组合电器

封闭组合电器（通用9篇）

封闭组合电器 篇1

0 引言

近10年来, 随着国民经济的迅速发展和科学技术的突飞猛进, SF6气体绝缘的金属封闭式组合电器开关设备 (GIS) , 以性能优良, 技术先进在电力系统中得到了广泛的应用。GIS由断路器 (CB) 、隔离开关 (DS) 、接地开关 (ES) 、电压互感器 (TV) 、电流互感器 (TA) 、避雷器 (LA) 、母线 (BUS) 和套管 (BSG) 八大部件组成。

1 GIS技术特点

(1) 结构小型化。采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质, 大幅度缩小变电站的容积, 实现变电站的小型化。

(2) 可靠性高。带电部分全部密封于惰性气体SF6中, 与盐雾、积尘、积雪等外部影响隔离, 大大提高了运行的可靠性;此外还具有优良的抗地震能力。

(3) 安全性好。带电部分密封于接地的金属壳内, 因而无触电危险;SF6气体为惰性气体, 所以无火灾危险。

(4) 杜绝了对外部的不利影响。因带电部分全封闭在金属壳体内, 对电磁和静电实现屏蔽, 不会产生噪音和无线电干扰等问题。

(5) 安装周期短。

(6) 维护方便, 检修周期长。

2 GIS运输

出厂到现场, 封闭式组合电器经调试合格后, 原则上以间隔为单元整体包装运输。如间隔太长或运输不允许, 可采用气隔单元进行包装运输。

包装前, 断路器及各包装单元内充0.03MPa高纯氮气, 以防潮气或灰尘进入。每个包装都应按装箱清单全面清点检查。

吊装时应注意起吊位置, 选用合适的尼龙吊绳, 在运输和装卸过程中应防止剧烈振动以防内部部件损坏, 并且注意该设备重心略高, 应防止运输过程中的倾翻。

3 GIS的安装

在制造厂已组装好的各元件及部件在安装时不得随意拆卸, 若必须拆卸时应事先取得制造厂同意或在制造厂派人指导下进行。

3.1 安装前的准备

(1) 安装基础检查。

按厂方或设计单位提供的GIS安装基础图纸, 严格检查GIS安装基础建造是否符合图纸要求并做好各基础测量点的标高记录。

(2) 现场清理。务必将地坪和地沟清理干净, 工作面要求洁净无灰尘, 工作范围与外界隔离但要保持一定通风, 相对湿度不大于80%, 为了防止起灰尘, 应在安装前对地面洒水并把水揩净, 在空气静止48h后才开始安装。

(3) 按GIS设备的基础图和总体布置图要求, 在地坪上用墨斗画出各间隔的间距、相距和主母线间的中心线, 供GIS设备安装就位用。

(4) 沿各中心线, 按间隔用经纬仪测出2~4点标高, 并做好记录, 作为GIS就位的依据。

(5) GIS运进厂房后, 按计划、程序进行安装, 不得堆积。

(6) 熟悉GIS设备图纸资料和作业要领。

3.2 GIS安装工艺

(1) 首先确认安装基准及最先就位的单元。若选的不合适, 将直接影响以后的安装工作。

(2) GIS设备外壳均为铝合金件, 吊装时应防止相互碰撞, 应使用厂家专供的尼龙绳吊装, 绳上标有代表载重的不同颜色, 供吊装不同重量部件时选用。

(3) 对准备组装的单元, 先行清扫, 然后打开临时密封盖, 用吸尘器清除内部灰尘。对内部有毛刺及凸凹不平的地方需用刮刀修整, 用无水酒精和洁净的布擦净内表面、绝缘子、连接头、导体、法兰等各个元件, 然后用吸尘器除尘, 再用高级餐巾纸和酒精擦一遍, 最后用灯光作检查, 确认清除干净后, 用新塑料布将端部包装密封, 等待连接。

(4) 一般先就位中间间隔, 如果间隔数较少, 可选择外侧的间隔作为第一安装间隔。第一安装间隔就位后, 应精心调整水平, 同时还应使间隔的中心线和该间隔基础的中心线尽可能一致, 调好后将母线筒中气体放掉, 取下两端封盖将密封面、密封圈清理干净。在安装第二个间隔时, 也应处理好密封面, 装好密封圈调整好水平度, 使其母线筒法兰与第一个间隔的母线筒法兰对正, 并保持连接触头的插入深度为38±3mm。第三、第四间隔也如此。

(5) 注意GIS导体两端内径开成喇叭口, 为降低接触电阻, 触头接触部分全部镀银3μm, 触指的弹簧表面亦需镀银, 且保持有一定压缩量, 以保证接触紧密。导电管的连接是将触头涂上导电脂后插入触指即可。外保护采用法兰连接, 连接螺钉均涂有防松胶。

(6) 元件之间连接。将已清理干净的两个端头塑料布拆开, 在外壳法兰槽上压上干净的O形密封圈, 再在密封圈外侧均匀涂上密封胶 (有防锈、密封、防老化、固定等作用) , 用一垫块将内导体垫高使触头准确插入触指, 注意接触导体必须戴专用塑料手套, 然后取垫块、对接、穿螺栓固定即可。所有螺栓紧固均用力矩扳手按规定的力矩紧固。

(7) 特殊部件安装。

1) 伸缩节的安装使用。设备配用的伸缩节一般按其功能分为安装调整型和温度补偿型两种。调整型伸缩节主要用于吸收因安装基础不平或安装孔距超差造成的安装误差;温度补偿型伸缩节主要是用于吸收因热胀冷缩、振动或其它外力作用而引起的管道和设备的少量位移。安装前弹簧调节器与螺母应一直处于锁紧状态, 对接时松开螺母以便于进行尺寸调整, 安装完毕后再将其拧紧, 充六氟化硫气体至额定状态后, 伸缩节处于正常状态, 应松开螺母。

在安装及日后检修过程中, 在每一次回收SF6气体抽真空前, 都必须将螺母向弹簧调节器拧紧确保其处于锁紧状态, 以防止设备在弹簧调节器的拉力作用下损坏。

2) 套管安装。在有套管进出线的工程安装时, 瓷套管应在各部分安装完成后进行安装, 安装时要保证触头连接处可靠接触, 密封面按要求进行可靠处理, 安装前先装好内屏蔽罩及导电杆, 并将外均压环先套在瓷套管上。吊装瓷套管时一定小心, 防止瓷套管碰伤, 瓷套管上下密封面同样要处理好。

3) 辅助安装。各元件组装完成后, 再依次安装下列零部件:装配断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等元器件的热二次控制线时, 用蜂鸣器、万用表检查配线, 确认连接部分紧固情况良好;装配各器室的六氟化硫充气管道时要认真清理管道内部, 切实装好O型密封圈;使封闭式组合电器的外壳可靠接地, 盆式绝缘子两侧法兰之间的导电连接板要连接好, 在产品的接地法兰处接好地线。

(8) 设备对接完毕, 应立即进行抽真空和充气工作, 即将每个气室的充气管路连接好, 把干燥吸附剂装入气室内。从放入吸附剂到抽真空的时间间隔一般为1h, 最长2h。抽真空至133Pa即可满足要求, 再继续抽真空30min即可充气至额定值。

(9) 充好SF6气体后方可进行现场试验 (注意:GIS抽真空后充SF6气体前不得测量主回路电阻, 因为此时产品处于亚真空状态, 绝缘性能极差, 试验时可能引起盆式绝缘子因沿面放电而受到损害) 。

(10) 试验结束后, 除了应将各气室SF6压力补充至额定表压外, 还应将各SF6气体密度继电器、压力开关、安全阀等整定至额定位置。

(11) 最终检查, 提出交接报告。

3.3 安装注意事项

(1) 对套管、管路、箱体等部位不要重击或施加额外的力。

(2) 户外安装时, 避免雨天作业。

(3) 安装过程中要特别小心, 防止灰尘和潮气进入GIS内部。

(4) 防止杂质进入GIS内部, 安装前应用塑料套盖住法兰孔。

(5) 保护好充气孔, 不要使之损坏或沾污。

(6) 安放O形圈时, 不要将其损伤;O形圈靠近大气一侧及其对应的法兰密封面上应涂以密封胶 (白色) 。

(7) 安装前, 切勿将罐体和管路上的盖板取下。

(8) 在抽真空前, 迅速放置干燥剂, 以尽量缩短其在大气中暴露的时间 (一般不得超过8h) 。

(9) 用适当力矩紧固螺栓。

4 现场调试要点

4.1 外观检查

主要内容有:装配状态、零件松动情况、接地端子配置及气体管路、电缆台架有无损坏。上述检查应根据安装检查卡进行。

4.2 二次接线检查

检查从控制屏到断路器、隔离开关等元件操动机构的连线;检查从控制屏到TA、CVT等元件端子箱的接线;同时要检查接线端子的松紧程度及端子标记的情况。

4.3 绝缘电阻测量 (含主回路及二次回路)

使用1000 V兆欧表测量主回路 (母线、断路器、隔离开关及接地开关等) 对地, 以及控制回路对地的绝缘电阻。可直接从GIS出线套管导电杆处测量主回路的绝缘电阻值。在端子板上测量每一根线的绝缘电阻值。判定标准:主回路1000MΩ以上, 控制回路1MΩ以上。

4.4 主回路电阻测量

为便于与制造厂测量的结果比较, 应采用相同的测量回路及测量方法 (下述程序仅限于现场) :

(1) 合上待测回路的隔离开关、断路器和接地开关。

(2) 从接地开关上移开接地板后, 接上电源。

(3) 通以直流20~100 A, 测量接地开关两端的毫伏数 (在这种情况下, 毫伏表测量点尽可能远离测量电源) 。

(4) 比较现场测量值与制造厂测量值。判定标准:现场测量值应不超过制造厂测量值的20%。

4.5 开关操作试验及联锁试验

(1) 分合闸试验。在额定操作压力和规定控制电压下, 按下控制屏上按钮, 检查分合闸状况。

(2) 连续分合闸操作试验。除接地开关用手动控制外, 要在额定操作压力和额定控制电压下连续进行5~10次分合闸操作。在此过程中, 检查操作机构、转换开关等部位。

(3) 操动各元件, 检查断路器与隔离开关之间的联锁情况。判定标准:必须满足电气控制原理图规定的联锁条件。

4.6 各气室的SF6气体含水量测量

断路器气室含水量应小于150×10-6 (体积分数) , 其他气室含水量应小于250×10-6 (体积分数) 。

4.7 压缩空气系统泄漏试验

断路器气罐充气到额定压力 (1.47×106Pa) 后, 关闭供气阀, 保持12h或24h, 检查气压下降率 (要求下降率:12h小于5%;24h小于10%) 。

4.8 SF6气体泄漏检测

在装配现场用塑料薄膜将壳体上法兰的连接部位包封起来 (要求被检设备充气搁置3h以上) , 用SF6检漏仪测量包容区内SF6含量 (检漏仪的测量单位为10-6, 体积分数) , 年漏气率必须小于1%。

4.9 SF6密度继电器及空气压力开关试验

(1) 温度补偿压力开关:检查SF6气体监控箱内温度补偿压力开关的动作值在整定范围内。

(2) 空气压力开关:控制空气罐上的进气阀和放气阀, 调整空气压力, 借以检查安装在断路器操作机构箱中的空气压力开关的动作压力。

4.1 0 TA试验

在端子板上用500V摇表测量二次线圈对地绝缘电阻, 其值应大于1MΩ。

4.1 1 CVT试验

(1) 在端子板上测量二次线圈对地绝缘电阻, 其值应大于5×103MΩ。

(2) 对二次绕组及一次绕组接地端子施加工频电压。判定标准:耐受工频试验电压2k V/min。

(3) 有条件时, 可对一次绕组进行工频耐压试验, 但试验电压不得超过额定电压的1.3倍。

4.1 2 LA试验

LA安装后, 应在晴朗天气, 无开关操作的情况下进行泄漏电流测量, 检查和记录放电计数器的起始数据。阻性电流超过0.5m A时, 必须详细检查和分析原因。

4.1 3 主回路工频1min耐压试验

为了防止安装上的失误, 确保GIS安全运行, 设备安装完毕后, 应进行主回路 (对地和断口间) 的工频电压试验, 耐受试验电压为0.8×460k V/min。

4.1 4 二次回路工频2k V/min耐压试验

控制回路和辅助回路对地应进行工频电压试验, 耐受试验电压为2k V/min。

封闭组合电器 篇2

一、断路器元件的断口布置形式需根据场地情况及检修条件确定，当需降低高度时，宜选用水平布置；当需减少宽度时，可选用垂直布置，

灭弧室宜选用单压式。

二、负荷开关元件在操作时应三相联动，其三相合闸不同期性不应大于10ms，分闸不同期性不应大于5ms，

三、隔离开关元件当布置在直线段时，宜选用转动式；布置在直角转角段时，宜选用直动式。

四、在封闭电器停电回路的最先接地点或利用接地措施保护封闭电器外壳时，应选择快速接地开关；而在其他情况下则选用一般接地开关。接地开关或快速接地开关的导电杆应与外壳绝缘。

封闭组合电器 篇3

关键词：组合电器 运行故障 原因分析 处理

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（b）-0062-02

六氟化硫全封闭组合电器（简称GIS）用SF6作为绝缘和灭弧介质，具有集成度高、占地面积小、故障率低等优点。但在运行中，也发现因厂家设计、制造、施工、运行等原因，造成设备隐患的情况。笔者对运行人员在巡视、操作过程中发现的常见故障进行总结分析，制定相应的处理或控制措施。

1 操作机构常见故障及处理措施

液压操作机构常见故障及处理措施如表1。

2 控制回路断线的查找与判断方法

以某一变电站刀闸控制回路为例，说明控制回路断线的查找与判断方法。该刀闸控制回路如图1所示。

该回路送电操作，该刀闸合闸时，发现刀闸不能合闸，分析、判断过程如下。

（1）与该刀闸有关联的设备是否在正确位置。

检查该回路的开关、另一组母线刀闸、接地刀闸是否均在开位，无问题时执行以下判断。

（2）联锁回路是否接通。

因转换接点转换不到位的情况较为普遍，通常先判断联锁回路是否导通。判断有两个方法：电压法和电阻法。

①电压法判断。

控制把手在合闸状态下，测量X3-9接点，对地是否有电压，如果有电压，说明前面的回路正常。

依次测量X4-42、X2-64、X3-91、X4-91、X5-115端子排，发现哪个接点没有电压时，判断为该设备转换接点没转换到位。判断该设备位置正确，短接该接点后合闸操作。

②电阻法判断。

将该刀闸交流、直流电源断开，用万用表电阻档测量X3-9至X5-115间是否导通，如果不通则说明有接点没到位，进一步判断X3-9至X4-91，直至判断出设备为止。

（3）机构内部故障。

用万用表测量X3-9对地无电压，测量X3-5对地有电压，说明该刀闸机构内部存在问题。打开机构箱盖，检查行程开关是否卡涩。通过现场实际排查，行程开关卡涩占故障率的95%以上，偶见内部端子排松动。

如果以上判断均未发现问题，则需要检查电机是否烧损。操作中遇到过测量电机回路电阻时，发现电机电阻仅有10 Ω左右，打开机构箱后发现内部进水锈蚀，电机转动受阻导致烧损的情况。

3 母线支撑断裂故障原因分析

某室外布置的220 kV组合电器变电站，投运后运行人员经常能听见金属发出的清脆的“啪、啪”声，经详细查找，运行人员发现220 kV底部母线筒2个U型支撑完全断裂，2个支撑有一半裂纹，13个支撑向母线两侧端部倾斜。

（1）母线筒支撑断裂原因分析。

①组合电器处于室外，母线筒热胀是造成本次故障的直接原因。

②49 m长的母线仅设计3个调节波纹管。通过现场测量，波纹管间最近距离9 m，最远距离11 m。

③波纹管螺栓各侧螺丝拧死，波纹管起不到调节作用。

④U型支撑采用焊接工艺，母线热胀时产生的应力，全部作用在母线两端的U型支撑上，两个最端部的支撑受力最大，造成断裂。

⑤49 m长的底座工字钢间全部焊接，起不到热胀冷缩的调节作用。

⑥母线筒U型支撑内部没有支撑结构，导致支撑壁随着应力方向倾斜。

（2）控制措施。

①对支撑断裂的母线筒进行更换。

②每条母线新增3个波纹管。

③调节波纹管内侧定位螺丝，留有3～5 mm的缝隙，并在外侧加装碟簧。

④支撑内部焊接4个三角形支撑。

⑤支撑底部圆孔沿母线方向改成长方形圆角孔。

⑥工字钢分段。

4 结语

通过运行人员在日常巡视、倒闸操作过程中发现的组合电器设备异常情况分析，找出异常根源，制定相应的预防和控制措施，为有同样设备隐患的单位作参考。

参考文献

[1]艾新法.郝曙光.变电设备异常运行及故障分析图册[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2]罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）[M].北京：中国电力出版社，1998.

封闭组合电器 篇4

1 气体绝缘封闭组合电器的特点和问题

1.1 特点分析

SF6气体常用于气体绝缘封闭组合电器的绝缘介质, 也是保证设备运作的重要构成。首先, SF6气体本身属于惰性气体, 化学属性稳定, 同时带有负电, 能够吸引电子, 而且密度高, 行动速度比较缓慢, 所以符合绝缘条件, 同时GIS设备本身内部的电场是极其不均匀的, 而且属于典型类型, 同时SF6本身具有耐电压的特征, 而且会因为电压大小变化而受到影响, 特别是内部如果产生机械性故障问题, 则会让电场发生转变进而影响到供电设备。

1.2 缺陷分析

对于气体绝缘封闭组合电器来说, 存在诸多的缺陷, 即如安装和运行存在的缺陷, 即像零件接触引发的电极问题, 设备使用的正常老化, 还有材料本身加工存在的介质空间都会让设备运作出现故障, 同时根据多次实践经验总结, 外界物质以及悬浮颗粒会让设备出现较多故障, 同时这两类物质的来源可以归结为多个方面, 即如安装制造过程中;设备本身运作产生, 比如设备上的磨损脱离等等[1]。

2 气体绝缘封闭组合电器故障检测方法分类

2.1 交流电压与局部放电检测

对于交流电压检测可以通过相关实验进行, 即如利用现场实验, 检测进行老练实验与耐压性实验, 根据图示和数据进行分析, 例如设备的最高电压数据以及交流耐压的电压。同时在运用交流电压后, 气体绝缘开关设备中会产生大量的悬浮粒子, 从而让整个设备出现安全问题, 同时设备会对这些悬浮粒子产生巨大的压力, 同时在加压状态中, 电压值不断升高, 悬浮粒子也呈现上升趋势, 而让电场强度得到下降。则可以减少电晕现象;另外如果不停止加压, 则可以让悬浮粒子完全烧毁。不过要保证老练实验优先进行, 才能让实验具有更强的说服力;最后, 虽然高压交流试验对于GIS的绝缘检测最佳, 但是对于悬浮粒子的检测也具有一定的功效。另外, 多数设备局部放电的原因多数是由自身老化所引发的, 会对功能的影响往往巨大, 所以可以通过局部放电检测可以完全解决这个问题, 而局部放电的检测流程可以与交流电压检测同步, 以便于探寻设备的潜在问题。

2.2 雷电冲击检测

雷电冲击检测就是利用绝缘体自己所具有的耐电压特征, 而基于雷电冲击条件, 会出现电击穿状态, 另外, 热击穿与游离击穿也会同步发生, 特别是当绝缘体的耐受电压达到工频电压标准时。另外, 雷电击穿检测本身与绝缘体的外因和内因 (即受潮情况与击穿时间) 并无太大关系, 所以通过雷电冲击检测则可以快速察觉出气体绝缘封闭组合电器存在的问题和需要改进的方向。

2.3 SF6气体分解产物检测

虽然SF6气体属于惰性气体, 具有较强的稳定性, 但是因为气体绝缘封闭组合电器也需要历经设计、装配及维护阶段, 所以环境较为复杂可能导致气体的稳定性受到一定的影响, 进而产生分解情况。而对于设备来说, 也由于密封较好, 导致一些无法预知的情况出现却很难快速发现。而目前技术对设备进行维修都需要预先进行断电, 这也让电力系统无法持续为国民生活、工作进行持续服务, 进而导致经济受损, 所以需要对维修方法进行改进, 而SF6气体分解产物检测是目前行业内提出的一种安全检查手段, 其也是历经十多年实验实践的成果, 而且已经有大量的案例证明, 这种实验方法能快速准确检测设备内部的故障问题[2]。最后, 对于不同电压条件下的气体绝缘封闭组合电器, 气体分解产物检测周期也存在差异的, 即如:低于35Kv电压规格的设备, 其中新型设备半年检测一次, 而旧的设备则遵循每2-3个月检测一次, 必要才进行检测;110Kv-220Kv电压规格的设备, 其中新型设备三个月检测一次, 而旧的设备则遵循每1-2个月检测一次, 必要才进行检测;而330Kv-1100Kv的设备, 其中新型设备三个月检测一次, 而旧的设备则遵循每年检测一次, 必要才进行检测。

2.4 红外成像检漏仪检验

红外成像检漏仪, 顾名思义, 其作用是用于SF6气体泄漏的检测。就气体绝缘封闭组合电器而言, 其构成可以包含多个密闭的气室, 每个气室的空间约为0.4-0.7MPa, 远远小于大气压, 如果发生漏气很容易导致设备内部混入过多的空气, 影响绝缘效果。而一般检测运用的是肥皂进行检测, 而检测人员需要将肥皂涂抹在不同位置, 这个过程往往需要大量的时间以及人力资源, 而且无法杜绝误检、漏检的问题。而红外线成像检漏技术则可以大大缩短检测的时间, 特别是通过成像原理很快反应出漏气部位, 以便维修人员能够快速找到。而且红外成像技术可以穿透密封的金属外壳, 对设备内部进行检测, 不但能减少设备因为检测受到的损害, 同时还能够反应设备整体的运作情况, 因而值得广泛推广和运用。

3 结语

气体绝缘封闭组合电器是一个密封的设备, 也由于其特殊属性, 让其在故障检测方面存在较多的问题和难度。所以需要对传统的人工检测方法进行改进, 即拓展相应的方法, 最后针对设备的不同的问题, 选择更具有针对性的检测方法, 这样也能够降低检测的难度性, 让气体绝缘封闭组合电器能够稳定可靠, 并且在电力系统中充分发挥其关键的作用, 也让维修难度降低, 维修更加便捷。

参考文献

封闭组合电器 篇5

电力设备维护检修大体上分为事故后检修、定期检修、状态维修。采用状态维修, 即根据电力设备的运行状态决定是否维修, 这样既降低维修费用, 又能及时排除故障隐患。而状态监测技术则是状态维修的科学根据。

1 ZF11-252kV GIS简介

以ZF11-252kV GIS为例, 它是由断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器等元件组合构成的。GIS监测系统监测的内容包括:对SF6断路器的监测, 对隔离开关、接地开关状态的监测, 对所有气室的SF6气体温度和压力的监测以及对线路一次电压的监测等。

2 在线监测的内容

反映SF6高压断路器运行状态的参数较多, SF6高压断路器监测项目应建立在历年来事故统计和分析的基础上, 选择易诱发事故的参数进行监测。

(1) 操动机构分合闸线圈工作电流。

断路器操动机构动作过程中线圈工作电流的波形, 反映了铁心运动状态以及其他机械状态, 包含着重要信息。根据电流波形的特征参数可以计算出铁心启动时间、运动时间、线圈通电时间, 从而得到铁心运动状态, 发现是否有铁心卡滞现象、铁心的行程和铁心吸力等参数的变化。

(2) 操动机构分合闸线圈工作电压。

《电力设备预防性试验规程》DL/T596-1996规定:“高压断路器分、合闸电磁铁或合闸接触器端子上的最低动作电压应在操作电压额定值30%～65%之间”。通过监测线圈工作电压, 能够得知操作回路电压的高低, 作为故障诊断依据。

(3) 断路器开断电流。

累计开断电流是表征其电寿命状况的重要参数, 断路器触头电磨损是影响其电寿命的重要因素, 是状态检测的重要内容。因此, 对断路器触头的电磨损情况进行在线监测, 进而实现对电寿命的诊断。

(4) 断路器的行程、时间。

断路器触头运动特性包括触头合闸特性和分闸特性, 合闸和分闸运动速度特性是满足断路器灭弧室内的电气性能的保证。根据行程—时间特性曲线, 可以间接得到断路器合分速度曲线, 能够反映断路器动作过程中有无机械卡滞和缓冲不良等异常现象, 并由这些参数来判断当前状态是否正常。

(5) 液压操动机构液压油温度。

液压操动机构长期处于过高或过低环境温度中, 必然使液压油温长期过高或过低, 造成液压油的性质变化乃至影响液压油的黏度, 改变断路器的运动特性, 可能造成断路器拒动, 引发事故。对油温进行监测, 在温度过低时能够及时启动加热装置。

(6) 操作线圈断线。

对操作线圈回路进行断线监测, 可以预先知道将要进行操作的合闸或分闸线圈二次回路是否完好, 预防断路器因控制回路断线故障而产生的拒动, 减少拒动产生的几率, 有益于断路器稳定运行。

(7) 高压油压力。

液压油的压力对断路器的运动特性有着直接影响。油压过高, 动作过程中冲击力过大, 会对元器件造成损坏, 影响断路器的机械寿命;油压过低, 分合速度下降, 严重时会使断路器无法断开故障电流而导致事故的发生。所以, 对断路器运行中的高压油压力进行监测, 超出阈值范围报警, 可以减少故障的产生。

(8) 油泵启动次数。

油泵频繁启动会对液压元件造成冲击伤害, 严重时会导致液压系统渗漏, 所以把油泵的启动频率规定在一定范围内, 超过范围就要对液压系统回路进行检查。

(9) 断路器的分合位置。

在断路器日常运行过程中, 作为断路器分合状态指示及相关特性分析的一个判断依据。

3 在线监测的方法与手段

通过对ZF11-252kV GIS的断路器结构和二次控制部分的分析和研究, 在不影响产品性能的条件下, 做了一些细微改动, 保证既能够得到需要监测的量, 又不影响原来的结构和功能。

3.1 电寿命与开断电流的监测与诊断

(1) 电寿命的诊断原理与标定方法。

触头累计磨损量法是利用不同开断电流下等效磨损曲线, 将每次电流开断所对应的相对电磨损及时累计;每台断路器允许的电磨损总量由其额定短路开断电流及允许开断满容量次数标定。

(2) CT饱和问题分析。

对于特大短路电流, 必须处理好互感器饱和引起二次电流畸变时对一次电流真实值的记录问题。尽管二次电流在大部分时间因铁心饱和而无法反映一次电流的真实变化, 但在过零点附近仍能保持与初级电流相同的变化趋向, 初次级上升率的变化快慢有确切的对应关系。基于这一事实, 正常负荷电流通过一定的算法求得, 而短路电流则按正方向 (电流上升时) 的最大差值确定。

(3) 开断电流监测方法。

从电流互感器的线圈保护绕组上取信号。ZF11-252kV GIS中断路器的额定短路电流是50 kA, 实际运行中正常情况下母线上的电流是几百安培, 选择电流互感器的保护绕组变比为600/5。当一次侧为额定短路电流时, 二次侧的电流理论上为416.7A, 实际上由于线圈饱和的原因二次侧的输出电流要远小于理论值。选择霍尔效应型电流传感器穿心输入, 即从保护绕组二次侧出来的信号穿过传感器。传感器的输出信号经过保护电路后, 传到PC/104的A/D板上。传感器集中放置在传感器箱中, 其输入端通过汇控柜端子排与电流互感器保护绕组的二次侧相连, 这样当二次侧有电流输出时, 由于霍尔效应, 传感器的输出端有电压输出, 传感器的输入电路与输出电路电气隔离, 可以直接测量。

3.2 分合闸线圈工作电流的监测方法

ZF11-252kV GIS的液压操动机构分合闸操作线圈参数:线圈正常工作电压DC 220 V;合闸线圈电阻109 Ω;分闸线圈电阻75 Ω。

传感器额定输入电流选择5 A, 输出电压为5 V。实际线圈工作电流不会大于3 A。电流传感器采用接线输入, 直接连接在线圈工作回路上, 传感器感应后产生电压信号输出, 经过保护电路后, 传至PC/104 A/D板。PC/104采样程序经过判断后开始采样并传送到上位机, 上位机经过处理就可以得到分合闸线圈的电流。断路器动作过程中, 采样得到的完整的线圈工作电流实际波形与标准波形作比较, 从中得到操动机构的状态信息, 从而比较全面地反映线圈的真实状态。

3.3 操作线圈回路断线的监测

传感器把信息传给PC/104, PC/104再把信息传给上位机。这样, 在进行断路器操作之前, 就可以预先知道操作回路是否正常, 能否进行操作。

3.4 断路器分合闸线圈工作电压的监测

如图1所示, 合闸电压传感器的输入端与Y1:1和KL-相连, 分闸电磁铁的输入端与Y2:1和KL-相连;正常情况下, 均无电压输出, 一旦断路器动作指令下达 (如进行合闸操作) , K6的13, 14接点导通, 则合闸线圈有电流流过, 电压传感器开始有电压输出;断路器合闸, 辅助开关转动, QF:35, 36点断开, 合闸线圈断电, 电压传感器电压输出停止。通过采样、计算和数据处理得到线圈的工作电压波形, 据此可以判断合分闸线圈的工作电压是否正常。

3.5 断路器分合位置的监测

对断路器的分合位置监测最直接的方法就是对断路器辅助开关的接点的开合进行监测。采用的方法是从辅助开关表示分合状态的接点中引出一对分接点和一对合接点。对2对接点同时监测不仅使结果更准确, 而且还可以发现辅助开关分合不到位的情况。

4 结语

状态监测随时获取反映运行状态的各种物理量, 对运行状况作出预测, 必要时报警和作出处理。这样既可避免事故的进一步扩大, 又可减少预防性试验的次数, 把握最佳维修时机, 做到预知性维修。

参考文献

[1]王旭昶, 黄瑜珑, 古金国, 等.SF6断路器不拆卸检测技术[J].高压电器, 1996 (2) .

封闭组合电器 篇6

近年来, 地理信息系统在国际上已被广泛使用。然而, 在日常操作时的操作经验表明, GIS隔离开关不仅会造成接地故障在地理信息系统主电路, 也可引起邻近设备 (如变压器等) 的绝缘损坏。因此, 对这个问题的关注, 国内用户的程度在不断增加, 本文做了一些工作, 在这里作一简要介绍。当隔离电压Va小于VR, 开关两侧隔离击穿更高, 过渡过程完成后, 在隔离开关两侧几乎相等的电位时, 电弧熄灭。随着负载侧母线泄漏电阻大, 所以保持恒定的灭绝瞬态电压V1, 示波器图呈水平直线。与电源侧的电压Vs和变化。当他们再次超过了差VR时, 隔离开关回潮。这个过程将是开放的隔离开关不断发生过程中。对于闭合操作, 该机制也相同。在每一个电压跳变会产生一个电压波形, 正常设计的GIS, 预计最快上升时间可达3ns的。由于前过电压快, 所以它被称为过电压 (Very Fast Front Overvoltage简称VFFO) 的上升速率, 也提到一些这文学是非常快的瞬态过电压过电压 (Very Fast Transients Overvoltage简称VFTO) 。这种恒定电压阶梯波的产生, 传播和回回, 和复杂的折射, 反射的发生, 并构成了GIS的叠加 (Very Fast Transients) 的现象。开关 (组合装置) 是指两个或多个设备, 根据以形成一个整体所要求的布线保持电气设备的原始性能。紧凑, 小巧的外形及安装尺寸, 使用方便, 而且每个电气性能可以得到更好的协调。由高和低电压的组合电器可分为低和高电压开关设备。通用低压熔断器式刀有电器开关, 电磁起动器, 集成式启动等等的组合。低压成套开关设备和易于使用, 可以大大简化系统。例如, 在电动牵引电机分会的工业自动化控制系统, 只需用接触器的组合, 断路器 (或保险丝) 和热继电器等制造低压电器, 其中有经常遥控马达启动, 停止, 以及各种保护和控制功能。高压开关用绝缘结构分为两种开放和完全封闭的。前者是主隔离开关或断路器, 电流互感器, 电压互感器, 电缆以及一流的组件的组合。后者是高压电器元件的组成部分被密封在接地的金属外壳, 外壳充满气体, 油或固体绝缘介质, 构成要素 (通常包括断路器, 隔离开关, 接地开关, 绝缘性能好, 电压变压器, 电流互感器, 母线, 电涌放电器, 电缆, 终端等) , 根据该接线要求, 以连接形成一个整体。六氟化硫 (SF6) 201960又出现了全封闭的电气安装, 体积小, 安全性能好, 可靠性高, 维修周期长的特点, 因而发展迅速。

2 试验介绍

测试模式正在试图隔离开关DT打开和关闭一个短负载总线 (DT和DA之间的总线) 。前闭合操作时, 总线的负载侧必须充电与预定的直流电压, 直流电压源被断开, 并与DA辅助隔离开关。作为GIS的总线泄漏阻力大, 负载侧总线将保持该电压恒定, 则供给侧 (DT左) 电压的试验电压, 最后关闭该对象隔离开关DT。因为总线预充电的负载侧有一个负的直流电压, 隔离开关中的生成VFFO击穿电压峰值附近的电源侧。当处于关闭位置时, 电源电压, 打开dt会开断试验, DA开放, DT。应当指出的是, 在分断隔离开关, 随着距离的增加隔离开关触点的时间, 击穿电压上升, 所以再次过压的最后阶段是最高的。其极端的情况是最后一次重燃负载相电压峰值的前端总线残余电压, 而他们只是碰巧重燃供应方反极性电压峰值, 但上一次这个概率是很小的。这种情况是关键的闭认为, 实施例1中, 闭合过电压是相对稳定的标准测试条件, 这是因为负载侧直流电压的预充电。跳闸过电压和相对较强的随机性, 收过电压过电压门得分较高。应该指出的是, 在打破隔离开关时, 隔离开关contac The500k VGIS隔离开关进行测试200和100闭合开断试验, 取得了大量的数据。其中测得的最大负载过压发生在1189k V (2.4pu) 的收边。

3 如何确定计算模型

研究表明, 利用计算机模拟的是更有效的, 但在计算前必须根据其产品的特性的具体情况, 测试电路或变电站的模量损耗电阻, 接地电阻的计算参数, 例如某些假设, 并通过计算和测量, 以纠正这些假设, 并最终实现更精确的计算。EMTP程序包含并行计算的耦合多导体系统的暂态过程, 它使用相模变换的方法, 传输参数分别并联连接导体上转换成传输参数各模量不耦合的伯杰龙方法, 即使用量计算该溶液的瞬态模量, 然后逆变换得到的瞬态过程相量的解决方案。当利用EMTP程序计算模量参数必须输入。本文使用了有线/GIS的参数计算程序和程序的外国公司EMTP试验进行了模拟, 他们的测量结果进行了比较。它可以通过比较计算得出结论:使用小阻尼电阻地理信息系统参数的计算结果可能是一个复杂的过程, 因为VFFT仅通过简单的理论计算的GIS难以真实地反映各种损失。因此, 有必要通过试验和比较, 计算调整参数设置, 以使计算更加真实。在本文中, 一个方法来增加这么计算和测量总体上颇为相似波形的波形衰减电阻。

4 多次重燃的研究

隔离开关打开和关闭的整个过程需要知道断路器重燃计算断裂击穿特性, 但数据并没有之前。这篇文章是在隔离开关上的一系列测试, 开放测试, 并关闭特性以及隔离开关也被认为是, 也试图比较真实地反映了整个过程的重新开幕式和闭幕式。在电压和开关的输入数据的时间之间的关系的击穿被转换为EMTP隔离开关分别计算3种试验方法的重新处理的后部。综合数据发现:对于过电压高达1中, 而开辟道路2是非常苛刻的, 要么关闭或打开, 过电压模式3是最低的, 因此是没有办法的办法3评估隔离开关过电压, 只是为了评估, 以打开和关闭所述隔离开关电容器的电流的能力。计算出两种可能的方式刻在骨折差异的最后阶段 (不被过电压) 的任一侧门是很高的, 在一个数值例子达到3.0pu (494×3=1482k V) , 和理论上可能更高。因此, 绝缘耐压隔离开关断裂强度必须足够大, 以完成方式断裂2。还通过模拟发现, 在测试模式2, 如果进行了在刚刚结束的操作破坏和残余电荷的短总线上, 然后立即关闭隔离开关, 那么这将是非常危险的。因为如果收盘阶段仅仅是短暂的电压产生的峰值电压的频率会非常高。这种情况下进行了模拟在此计算例生成用于2.32pu瞬态电压尖峰 (可能有更高) 。你可以看到, 过压断路器产生比标准雷电冲击耐压较低的电压水平, 但由于其相对较高的增长在实际操作中的速度还是应该尽量避免高VFFO。如果接地开关, 可以用来充电上述短巴士放手闭合隔离开关之前, 所以你可以把过电压控制在一定范围内。

结束语

在本文中, 通过测试击穿电压和开关时间特性之间的关系, 并以此为一个数值模拟研究重新隔离开关, 这是首开先河, 在全国的基础获得的实际隔离开关隔离。获取这一功能可以提升一再延长模拟和信誉的准确性, 促进其重新隔离开关的深入研究具有一定的意义。隔离的地理信息系统, 非常难以进行类似的试验, 具有显著的局限性, 电脑可以更好地模拟这种现象。通过对大量的地理信息系统, 建立一个计算模型与实验结果的计算比较表明, 计算更精确的比较。计算结果表明, 该测试方法2是要求更高, 当隔离开关断口评估的断裂是非常严格的, 及时的关闭可能会产生大于过压适时一路走高。

参考文献

[1]高有华, 王尔智, 尹晓芳.快速暂态过电压试验与数值模拟对比分析[J].电机与控制学报, 2001 (1) .

[2]尹晓芳, 杨左, 曲再文, 柳艺.500 kV GIS中隔离开关开合母线充电电流试验[J].高压电器, 2000 (2) .

封闭组合电器 篇7

随着国家电网公司明确提出要建成一个电网坚强、资产优良、服务优质、业绩优秀的现代公司的号召, 对电网安全运行提出了更高的要求。运用高科技手段解决生产实际需求是行之有效的手段之一。GIS (封闭组合电器) 设备是全封闭设备, 为了防止工作人员发生电气误操作, 目前GIS设备的使用已经有不少的安全措施, 如微机防误, 各种电气、电磁、机械锁等。但是这些安全措施实施的前提, 是对组合电气带电状态的监测, 国网公司有相关规定, 所有的组合电器必须安装带电显示装置。

如果对现有GIS安装非感应式带电显示装置, 工艺较为麻烦 (惰性气体的抽出等工作) , 代价高昂, 基本不具有可实施性。因此研制一种可带电安装、维护的感应式GIS带电显示装置在实际应用中有切实的意义。该装置能与电磁锁, 机械程序锁、微机闭锁等防误装置配合实施强制闭锁, 是户外 (户内) 电气网络或设备上防止电气误操作的较理想的安全装置。

2 GIS (封闭组合电器) 在线可维护感应式带电显示装置的设计原则

(1) 研究如何从GIS母线筒外采集、放大电压信号。

(2) 根据放大电压信号, 研究GIS有电、无电的判定。

(3) 实现相应判定结果的显示。

(4) 研究如何与相应操作机构的配合使用, 进行电路保护。

3 GIS (封闭组合电器) 在线可维护感应式带电显示装置的设计

设备由电压传感器从GIS母线筒外或进出电缆上采集到微弱的工频电压信号, 经过放大、数字滤波处理, 一路送到LCD电压指示器指示GIS母线筒内的母线对地相的电压;一路经抗干扰处理送功率放大器将工频信号功率放大后输出 (标称电压AC110V) ;另一路也经抗干扰处理后送判别电路。当判为有电时LED电路红灯亮, 当判为无电时LED绿灯亮, 输出继电器有三对常开常闭触电, 分别与“有电”“无电”两种状态相对应;全机用开关电源供电, 有较强稳压抗电源波动能力, 当负载有短路时电源有自动保护功能。设备平面图如图1所示。

4 GIS (封闭组合电器) 在线可维护感应式带电显示装置的技术特点

(1) 该装置是传统带电显示装置的换代产品, 它是国内、外唯一一款可以在不断电情况下可以安装和维护的高压带电显示装置。传统的GIS设备带电显示装置需要在断电情况下, 在母线筒内安装传感器。传感器的安装与维护都必须重新对母线筒内的SF6惰性气体操作。

(2) 它的电压传感器安装在母线金属筒法兰盘外或进出线电缆上, 对原系统的正常运行和参数指标没有任何影响, 因此适用于一切GIS设备。尤其是已经运行的GIS设备, 可以在不断电、不改装主机设备的情况下进行安装。

(3) 该装置是一个半导体电子产品, 它可不与一次设备的母线直接连接, 因此具有很高安全性能。无换油、漏气之忧, 真正免维护。

(4) 全屏蔽安全保护, 工作稳定, 高抗干扰性能、高可靠和高安全性能。

(5) 完备的安全设计, 确保系统安全可靠。

(6) 除可安装在户内使用, 也可安装在户外及潮湿环境中使用。

5 结论

GIS (封闭组合电器) 在线可维护感应式带电显示装置主要适用于60-750kV封闭组合电器 (GIS) 作保护等级的电压监视。既可作为重合闸鉴定判据, 又可通过继电器触点的状态反映母线的带电状态, 进而可以对相应操作机构实现单方向强制闭锁, 即线路无电时, 才可合地刀操作, 分地刀操作无条件限制。

参考文献

[1]国家电网生 (2011) 1223号, 关于加强其它绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施[S].

[2]国务院令第599号, 电力安全事故应急处置和调查处理条例[S].

[3]朱德恒, 严璋.电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京:中国电力出版社, 2009.

封闭组合电器 篇8

近年来, 电气一次设备发展迅猛, 新技术和新设备不断涌现。GIS设备作为近10多年来电气一次设备发展方向, 因具有占地面积小、安装迅速、维护方便的特点被广泛应用于发电厂升压站。因此其日常运行安全不仅关系到电厂的电力外送, 也关系到电网的区域负荷平衡。

本文以上海某电厂部分220kV GIS设备电缆终端支架紧固螺栓发热情况的分析与处理, 来阐述保障GIS设备运行安全的重要性。

1 设备概况

上海某电厂#1~#4机组220kV GIS系统采用法国MERLIN-GERIN (梅兰日兰) 公司的220kV SF6气体全封闭式绝缘系统, 型号H9S-220kV。共有19个间隔:7个线路间隔, 10个变压器间隔, 还有1个母联开关间隔及1个正母分段开关间隔。

2 检查发现的故障情况

在对220kV电缆及GIS系统日常巡检过程中, 发现如下若干情况:

2.1 螺栓的发热及通流

采用红外测温热成像仪扫描检查, 发现室内GIS系统的#2主变间隔6号气室罐体与金属支撑梁架之间的连接紧固螺栓共4根的温度实测值明显高于其他部位。当机组负荷在600~660 MW区间时, 螺栓温度达70~80℃ (表1) , 使用钳形电流表测得通过螺栓的电流值高达150 A左右 (表2) 。

单位:℃

注:时间:2014年7月3日9:00—10:30;室内环境温度:32℃;相对湿度:66%。

表1数据对应的系统运行情况如图1所示。

同比对照具有220kV电缆终端结构连接的其他GIS间隔的运行情况, 包括#1主变间隔、#3主变间隔、#4主变间隔、闸森2270间隔、闸森2269间隔等, 其对应的6号气室构件与支撑梁架之间的紧固螺栓均有不同程度的发热及通流。

单位:A

注:近断路器一边为前, 远断路器一边为后;“A相→C相”方向为“左→右”方向。

2.2 支撑梁架的接地电流

带220kV电缆终端结构的6号气室罐体支撑梁架基脚处的各接地线有20~40A的接地电流。

3 可能性分析

3.1 电气一次回路/二次回路异常

当电气一次回路出现异常, 如接线错误、绝缘破损等时, 导体搭碰到设备金属外壳或其他部件, 将可能导致金属外壳及零件 (如螺栓) 通电及发热, 由于一次回路是高电压大电流, 因此将会出现明显的故障点及现象, 并将迅速启动保护动作, 故可排除一次回路故障可能性。同样, 如二次回路异常导致金属外壳或部件通流, 由于测得的电流值达150A, 二次回路的元器件及控制电缆将被快速烧坏, 并且大接地电流将启动接地报警保护, 故障现象及结果明显, 因此亦可排除此可能性。

3.2 磁链/涡流

对于低压三芯电缆, 在正常运行中, 流过3个线芯的电流总和为0, 外部空间基本上没有磁链, 不存在感应电压、电流。

对于上海某电厂220kV电缆及GIS设备, 由于采用单相单芯 (分相式) 结构, 在导体通过高压大电流时, 其设备外壳 (如GIS气室外壳、电缆外护套) 将有磁力线交链, 产生感应电压。由此电力安规要求:电气设备非带电的金属外壳都要接地。

基于分相式结构, 每相外壳上由于相邻电流的作用将产生涡流, 其对本相电流屏蔽作用小, 壳外磁场减少不多, 母线周围的金属架构将因涡流而发热严重, 且由于外壳有较大电流, 外壳相互间电动力较大。

比较上海某电厂现场GIS间隔的各气室结构设计, 发现除6号气室 (电缆终端气室) 外, 其他气室一般采用全连式分相封闭母线结构, 即在三相外壳上采用薄铝板短接起来再接地。这样母线产生的外壳磁场几乎被本相外壳环流所屏蔽, 基本上消除了母线附近金属构件的感应发热问题 (包括#1主变GIS间隔在内, 其他气室及周围部件红外热成像实测并没发现温度异常, 钳取支撑架接地线其电流值在1A以下) 。

分析结构设计, #1、#2机组GIS系统具有电缆终端装置的6号气室, 其外壳或相关部件上没有短路排, 只利用与气室罐体相连接的下方支撑横梁作短路排之功能, 其中连接紧固螺栓作为纽带并通流发热, 三相环流大部分在支撑横梁上叠加抵消。

对比该电厂GIS二期设备的#5、#6主变间隔, 其220kV电缆终端气室是使用全连式分相设计, 外壳采用明显短路排连接。由于负荷很小, 其红外测温与环境温度相当, 钳取支撑构件接地线电流在1A以下。

4 实际处理

在此前分析的基础上, 同相关厂家进行了积极的沟通, 同时在评估风险的前提下, 进行了如下测试: (1) 在每相气室外壳找短接点 (小法兰螺栓) , 通过短接线临时短接, 观察原支撑紧固螺栓的温度及通流变化; (2) 将三相原发热螺栓顶端用短接线临时短接一起, 观察周围各部件的温度及电流有否改善。

通过上述两种方法的测试, 发现接地电流和温度均有不同程度的改善。

5 结语

通过加大接地排与接地线的截面积 (通流面积) , 大大降低了接地电流和紧固螺栓温度, 确保了GIS设备运行安全。

参考文献

[1]王思华.全封闭组合电器结构分析及其存在的问题[J].电气开关, 2009 (3) :7-9.

[2]陈宏元, 陈明.220kV#space2;#GIS出线套管相间连板发热分析及处理[J].中国电业:技术版, 2013 (6) .

[3]魏春林, 王勇.220kV#space2;#GIS螺栓发热事故分析[J].电力建设, 2009 (12) :104.

[4]骆桂英, 韩杰.GIS出线套管下部连接螺栓发热分析与处理[J].浙江电力, 2008 (6) :72-73, 77.

封闭组合电器 篇9

关键词：断路器,埋弧焊,自动清根机,焊缝

GIS自被实用化以来, 已广泛应用于世界各地, 与常规敞开式变电站相比较, 具有结构紧凑、占地面积小、配置灵活、安装简便、安全性高, 维护工作量小等优点, 因此备受供电公司、水电站、发电厂等电力用户的青睐, 供货质量和供货周期的长短日益成为一个公司是否优秀的重要指标[1,2,3,4]。平高电气生产的550k V, 800k V, 1100k V气体绝缘金属封闭组合电器 (GIS) 断路器罐体采用的工艺技术是:钢板经过卷圆后, 利用埋弧焊对坡口进行双面焊。常用的材料有16Mn R, 16Mn DR, Q235和06Cr19Ni10, 单张板材宽度为2600mm~4100mm, 厚度7mm~20mm。在埋弧焊焊接的过程中, 通常会有熔化金属通过坡口缝隙流过另一面的坡口中, 形成大颗粒熔渣、焊瘤, 影响焊接质量, 因此在完成一面焊接时, 需要及时清理另一侧的坡口根部, 去除焊渣异物。目前采用手工方式清理, 效率低、劳动强度大, 基于此我们研究了在GIS断路器罐体的制造中应用自动清根机。

1零件的加工难点分析

1.1清根钳修工作量大, 效率低。

清理一段采用埋弧焊从内部焊接的2600mm长外部纵焊缝, 通常需要2人, 使用手砂轮, 共同协作8小时, 损耗φ180砂轮片4~6片, 才能完成一条焊缝清根合格, 劳动强度大。生产实践中对操作者手臂和心脏会有损伤。

1.2高压电器类压力容器零部件较长, 筒体壁厚较薄, 清根时刚性较差。

高压电器类压力容器零部件通常单张板材宽度为2600mm~4300mm, 厚度7mm~20mm, 常用材料及焊接方式有16Mn R钢板焊接, 06Cr19Ni10不锈钢板焊接, 或采用Q235B和06Cr19Ni10拼焊。采用手工方式清根时, 手砂轮震动比较剧烈, 采用自动清根机清根时, 由于筒体自身刚性不足会造成砂轮与筒体之间弹跳, 清根后的外观有颤纹、深浅不一。

1.3手工清根时安全隐患大。

虽然手砂轮有安全防护装置, 但是由于人工清根时由于筒体直径大、施力不均和员工赶进度造成长时间、高强度打磨砂轮温升超标而爆裂, 爆裂后的砂轮碎片打到筒体后反弹伤人。

1.4清根技术难度大。

深度不易控制, 手工清理时由于不同材质硬度不一致, 砂轮片总是偏向Q235B和06Cr19Ni10拼焊的不锈钢侧, 手工清理缺陷不彻底, 难以一次确保提交检测合格。

为了更便于操作, 实际生产过程中将纵焊缝转动至水平位置, 但是筒体直径将近2000mm, 操作手砂轮时需要将其提高至接近胸口位置工作, 水平方向施加压力困难。必然造成清根深度不一致, 宽度不均匀, 最终影响后续埋弧焊焊接质量。

清根一次后需要进行100%着色探伤, 不允许有超过Ⅰ级以上缺陷存在。否则应再次清根, 至符合着色探伤要求。着色探伤合格后, 进行埋弧焊填充和盖面, 焊缝需接受100%的X射线探伤检查, 不允许有超过JB/T 4730.2-2005《承压设备无损检测第2部分:射线检测》规定的超过Ⅰ级以上缺陷存在。

1.5工作环境恶劣, 严重污染车间环境。

手工清理没有办法布置方便、高效的集中集尘装置, 车间粉尘污染严重, 仅仅通过厂房的循环送风缓解效果不是十分理想。另外, 手工清根时由于操作者距离工作界面很近, 噪声污染严重。

2制定改进方案

借鉴核电行业的磨锉机使用经验, 定制一套适合高压电器类压力容器零部件的自动清根机。技术方案如下:

2.1编制焊缝自动清根机方案并制作样机

包含5大功能模块:主体操作架;可选档位旋转动力部分;除尘部分;电气控制部分;操作平台。

主体操作架:包含基础底板、竖直丝杠、水平悬臂、吊装板。横梁行程需要在我公司目前最长纵焊缝4025mm基础上, 考虑滚轮架与立柱间保持安全距离900mm, 横梁导轨部分1500mm, 横梁尾部除尘部分1000mm, 磨头端部外形尺寸500mm。外形最长约7950mm, 宽2500mm, 高4500mm。

可选档位旋转动力磨头部分:由磨头左右平移机构、磨头水平转动机构、磨头侧摆防卡机构、磨头架、磨头动力总成、焊根清理砂轮磨削装置、气动恒压浮动与抬刀装置及安全防护构成。磨头参数如下, 磨头浮动行程:±50mm;侧摆浮动距离:±50mm;轴向补偿行程:±100mm;磨挫压力调节范围:0~1000N;最大打磨外径:Φ2032mm;清根最大深度:≥20mm;单次磨削最大深度:≥1mm;清根宽度范围:10~22mm;压缩空气压力范围:0.4~0.6MPa。气动回路须有油水分离器, 以去除压缩空气中的油分和水分。磨头水平方向回转调整角度:0~±90°, 带刻度盘。十字滑架参数:清理纵缝时, 左右微调砂轮片对中纵焊缝。移动行程:±100mm, 采用涡轮蜗杆减速机。

2.2投制高压电器典型焊接试件探索制造工艺

试验16mm厚16Mn R与16Mn R焊接筒体埋弧焊清根效果;试验8mm厚Q235B与06Cr19Ni10拼焊焊接筒体清根效果。现场依据试验件情况再改进工装细节。

3方案实施情况和改进

3.1委托合作单位制作、组装清根打磨工装, 见图7。

合作方组装自动清根机试验纵缝打磨。同时, 验证砂带打磨焊缝余高功能, 磨头采用重型磨头, 外形尺寸较大只能磨削φ1200以上的内腔焊缝余高, 可以测试我们需求的功能。

3.2试加工样件, 研究清根参数, 见图8-16。

1#筒体采用16mm厚16Mn R板材卷圆焊接, 2#筒体采用8mm厚Q235B和06Cr19Ni10板材卷圆后拼焊。

3.3试验参数改进。

我公司所有的钢筒体较核电行业薄, 自动清根时刚性差。正常打磨时会出现轻微振动, 增加滚轮架支撑点后振动减弱。后续若工程应用需要增加滚轮键支撑数量, 采用两组滚轮架支撑增强刚性后的待改善。打磨质量与施加压力、进给量等参数与材质、厚度有关。通过样件反复试验完成参数固化。以500mm纵缝长度基础, 分别设定15kg压力, 300mm/min进给量, 清根深度5mm16Mn R;设定磨挫压力11kg, 进给量200mm/min, 清根深度3mm的Q235B和06Cr19Ni10拼焊纵缝效果良好。16mm厚16Mn R纵缝清根时, 压力13-15kg, 横梁前进速度200-350mm/min, 最终打磨后深度为3-5mm, 满足需求。不能一味追求生产速度, 压力选取不易超过18kg, 否则会使打磨深度过深而浪费焊丝;横梁前进速度不易超过400mm/min, 否则会在焊瘤严重凸出部位造成局部打磨深度不够, 焊接缺陷不能彻底去除。钳修内焊缝余高时, 压力8-10kg, 横梁前进速度300-350mm/min, 最终打磨后余高为0.5-1mm, 满足需求。压力不能选择过低, 低于7kg时磨削时间长, 或焊缝余高磨削后局部高于2mm。对正时需要空走一段, 待砂轮速度稳定后再正常进给, 清根时未出现不锈钢一侧打磨少而向Q235B侧让刀现象。

4结语

采用自动清根机打磨坡口过程中, 可以根据坡底和侧向坡口处焊渣的实际情况, 来调节磨头的浮动行程和磨头的侧摆距离, 磨削后表面平整、粗糙度满足要求, 因此可以有效避免因人工打磨时摆动的不稳定性导致的坡口边缘颤纹和清渣的不彻底。在埋弧焊打底焊接外焊缝, 均匀的坡口深度能够保证熔化焊丝与基体有效接触和熔合, 减少杂质和未熔合情况的出现。埋弧焊填充时, 均匀的坡口宽度能改善焊缝形貌, 减少焊瘤、凹坑等缺陷的产生, 保证了筒体的焊缝焊接质量。

通过该工艺研究课题, 掌握了适合我公司目前所有厚度及尺寸钢筒体磨挫工装的详细技术要求。通过样件制作和试验, 掌握了打磨参数及注意事项。该项目, 可有效降低劳动强度, 降低制造成本, 改善钢壳体作业环境, 提升作业效率30%以上。按照节约焊接时间, 预计节约成本89万/年。

参考文献

[1]胡怡平.浅论气体绝缘金属封闭组合电器的特点及运行维护[J].《现代制造》, 2011 (18) :54-55.

[2]夏文, 胡旭辉.550k V气体绝缘金属封闭组合电器及其应用[J].《高压电器》, 2010, 46 (12) :89-92.

[3]王海波, 狄谦.550k VSF6气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构[J].《中国电力》, 2015.48 (1) :104-106.