大型隔离开关操作机构（精选4篇）
大型隔离开关操作机构 篇1
0 引言
随着SF6及真空断路器等新技术、新产品的发展和应用,设备维护周期也越来越长,但是近年来,隔离开关无论从整体结构还是操作原理上来说,都基本没有改变过。隔离开关操作机构在电网中应用广、数量多,因此由于安装质量和工艺引起的设备事故不容忽视,其给电力工人和企业造成了很大损失,故而必须提高隔离开关操作机构安装质量,规范安装工艺。所以,研制大型隔离开关操作机构安装平台已迫在眉睫。
1 大型隔离开关操作机构安装存在的问题
针对大型隔离开关操作机构在电网中运用的现状及安装过程中暴露的问题进行分析、排查,发现影响安装质量和安装进度的主要原因有以下几个方面:
(1)目前隔离开关操作机构均采用电动机构,机构内部有电动机及大量的齿轮系统,增大了机构的重量,不同型号机构的重量约在45～100 kg之间。
(2)由于设备内部采用大量齿轮及机械结构,导致电动机构体积过大,以西门子DR22为例,其大小约为60 cm×40 cm×40 cm。
(3)现阶段出于变电所整体美观角度考虑,隔离开关操作机构表面均经过光滑喷漆处理,并没有很明显可靠的把手用于移动。
(4)原安装厂家没有提供各类隔离开关操作机构的专用安装平台。
根据上述原因可以看出,造成隔离开关操作机构安装工时过长并且安装质量不过关的主要原因是机构重量大、体积大且外部没有把手,同时由于没有合适的专用安装平台,造成安装困难。
2 专用安装平台的研制
为了研制安装隔离开关操作机构的专用工具,在220 kV浙江温州××变电所全所隔离开关操作机构的更换工程中,对现场安装工艺及工具不断进行完善,并通过与现场技术人员及厂家服务人员的深入沟通,经过不断地现场操作实验,制作出一台针对大型隔离开关操作机构安装的专用平台,其整体效果图如图1所示。
(1)将操作机构从卸箱位置运输至安装位置的路程往往比较长,且新建的变电所路面不平。该平台提供4个带刹车的万向轮(图2),并配合手推把,可以将操作机构很快运输至指定位置。
(2)隔离开关操作机构在安装定位中需要的抬升速度较快,该平台利用千斤顶通过X型增益来加快抬升速度。脚踏千斤顶使抬升过程更加省时、省力、安全,如图3所示。
(3)由于操作机构在固定时精度要求很高,水平度、前后左右和高度均需要微调。该平台利用十字交叉蜗杆(图4)实现了这个功能,在机构放置好后可以进行微调,极大提高了安装速度。
3 效果对比
该专用平台具有很强的灵活性和方便性,投入使用后,为变电所新建及改造中隔离开关操作机构的安装、调试提供了极大的方便,赢得了宝贵时间,缩短了工期,达到了多供电的目的,很好地解决了隔离开关操作机构安装难度大、安装耗时长的问题,取得了很好的效果。使用该平台前后的效果对比如表1所示。
从表1中可以看出,使用专用平台后,安装时间减少了61%左右,且安装质量有所提高,提高了工作效率,节约了安装时间,保证了供电可靠性,从而提高了经济效益。
4 结语
该大型隔离开关操作机构专用安装平台的完成,不仅解决了现阶段操作机构安装因没有专有工具而造成的精度低等问题,而且在使用过程中更加省时、省力,有效保障了安装工作人员的安全,填补了温州市电力局及局属各工区的空白,受到了工区领导的高度重视,准备批量生产,推广使用。
摘要：现阶段110 kV、220 kV、500 kV隔离开关多采用电动操作机构。目前,不同型号的隔离开关操作机构,其重量在45100kg之间。由于没有专用安装设备,且施工过程中外部环境因素的影响和技术手段(叠桩法、手动螺丝升高法)的落后会造成费工费时以及施工精度降低,直接影响隔离开关使用的灵活度和寿命。鉴于此,分析了大型隔离开关操作机构专用安装平台的研制和改进过程,经过改进提高了工作效率,增加了经济效益。
关键词：大型隔离开关操作机构,安装平台,研制
参考文献
[1]中国电力企业联合会标准化部.电气装置安装工程施工及验收规范编程[M].北京:中国电力出版社,1996
[2]杜巍,董维辉,王敦政,等.GW4-110型隔离开关检修方法的改进及检修工具的制作[J].江苏电机工程,2007(2)
大型隔离开关操作机构 篇2
1 原因分析
通过对操作机构的结构进行分析, 判断导致滑块碎裂的主要原因可能如下:
(1) 如果滑块 在隔离开关 分闸结束时 发生碎裂 ,说明在滑块触动分闸限位开关后,电机电源已断开,但滑块仍受到电机惯性所产生的作用力使其碎裂。
(2) 如果滑块在分、合闸启动的瞬间损坏,其原因应是滑块强度不够(滑块材质为工程塑料),不能承受启动时的冲击作用力。
(3) 对备品滑块进行分析研究发现, 滑块设计工艺上存在缺陷,滑块内侧转角为直角,因此分合闸操作过程中受到的横向剪切力较大。
2 方案对比
针对上述分析的原因,制定以下解决方案。
2.1 原因一解决方案
目前,电机快速制动常采用以下几种方法[1]:
(1) 机械制动。利用机械装置使电动机在断开电源后迅速停转。常使用电磁抱闸方式。
(2) 反接制动。将电机定子3根电源线中的任意2根互换从而使电机输出转矩反向产生制动, 或在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向,而产生制动。
(3) 能耗制动。在电动机脱离三相交流电源之后,定子绕组上加一个直流电压,即通入直流电流,利用转子感应电流与静止磁场的作用达到制动的目的。
(4) 短接制动。依照楞次定律,利用转子上剩余磁势切割定子上短接的三相绕组, 使得绕组的感应电流产生与原方向相反的感应磁场, 从而达到使转子制动的目的。
技术工艺比较如表1所示,选择方案(4)消除电机惯性。
短接制动原理如图1所示, 定子绕组在电源断开的同时,将定子绕组用KM2短接,使转子上的剩磁切割定子绕组,在短接回路中产生感应电流,起到制动作用。该方式对原电路改动较小,占用空间不大,需要器件少。
2.2 原因二解决方案
原有滑块为工程塑料材质,强度较低,更换材质制作滑块能提高滑块抗冲击强度。由于滑块是通过螺纹套在丝杠上,丝杠的材质为合金,因此,在选择滑块的材质上还应该考虑不能超过丝杠的强度。市场上几种典型的加工材料性能对比见表2。
如选用不锈钢材质制作滑块,强度高,但一旦受力较大, 会导致丝杆变形。结合考虑强度及加工成本问题,选择强度与丝杠强度相当的铸铁制作新的滑块,足以满足抗冲击强度。
2.3 原因三解决方案
塑料滑块的内侧转角为90°的直角,在受到横向应力时无法有效将应力分散,易造成滑块碎裂。为分散受力,预防滑块从转角处断裂,将新的滑块内侧转角改成弧形,从而分散受到的应力(如图2所示)。
假设滑块横向应力为F,改进后转角处为圆弧,可以将力延弧面的切线方向进行分解。按正交分解法。因此,原转角处受到的横向应力F被分解为2个垂直方向的力F ',从而降低单一方向受力。
根据原滑块的尺寸, 将内侧转角修改为半径为3mm的圆弧。
3 方案实施
分析操作机构控制回路图, 绘制出电机控制主回路的现状电气接线如图3所示。
根据制定的短接制动方案, 绘制出适合该机构的带制动回路的电机控制主回路电气接线如图4所示。
当电机正常运转时,K3闭合,K3上连接的4个常闭辅助触头打开。电机运行到限位后,主控制回路K3断开,4个常闭辅助触头闭合,使得电机惯性所产生的能量通过4个辅助触头所构成的短接回路消耗在电机内部,从而避免由于电机惯性导致的滑块受力过大。
在操作机构箱内增加一个接触器K3和4付辅助常闭接点。并将K3的线圈接在K1、K2的辅助常开接点上,将4付辅助常闭接点并联接在电机的主回路上从而实现K3与K1或K2联动。
4 经验及效果
针对EMSPEC(思派柯)SP15506系列隔离开关的运行操作和操作机构改进应注意以下几点。
(1) 未经改造的隔离开关在操作前务必打开操作机构箱检查滑块是否完好,仔细观察是否存在裂痕,如有缺陷需立即停止操作, 通知检修人员进行更换及改造,避免操作过程中出现故障。
(2) 操作时应将手动操作手柄放在触手可及的地方,一旦操作过程中出现故障,应立即采用手动操作将隔离开关摇至分闸位置,并通知检修人员进行处理。
(3) 在更换滑块,要将整个传动机构拆卸,需准备好垫块进行支撑, 避免检修人员手臂力量不足而造成伤害。
(4) 滑块内与丝杆上应涂抹少量黄油, 以增强润滑作用,减少阻力。
(5) 电气回路的改造应注意接线方式, 避免错接造成短路。
结合停电对吴淞变EMSPEC(思派柯)SP15506系列隔离开关的传动滑块进行更换, 并对控制回路进行改造。2年内共对15台隔离开关操作机构进行了改进,跟踪监测发现:滑块移动至限位开关后能即刻切断电机电源,且未发现任何惯性位移,近2年的运行里未再次发生滑块碎裂故障,改进效果明显。
5 结束语
以工作中实际碰到的问题为对象, 通过对电机制动的原理进行分析, 选取了一种制动方式用以消除惯性对滑块的损害, 同时对滑块的材质和受力情况进行分析,改进滑块的设计,降低滑块的横向受力,降低滑块的故障率。改进后的操作机构大大提高了隔离开关的运行可靠性,降低了检修人员的劳动强度,同时也节约了技改费用,具有一定的经济效益和社会效益。
参考文献
大型隔离开关操作机构 篇3
河北省保定市安国市供电公司常庄35kV变电站10kV馈线开关为永磁真空开关。2009年4月15日凌晨, 513馈线出现接地短路故障, 本应速断掉闸, 但是由于储能电容损坏, 513开关因没有操动电源而不能分闸, 造成1号主变高后备动作过流跳闸, 全站停电, 值班调度员计划遥控试送, 结果未成功。
二、原因分析
河北省保定市安国市供电公司常庄35kV变电站整流系统2005年10月份投运, 事故发生时已运行3年零6个月, 整流系统专为10kV开关提供直流驱动电源, 电容应为竖直放置, 可是地方太小, 安装采用了水平放置, 电容为纸质电解电容, 平放时间较长, 造成电容参数发生变化。事故时储能电容可能早就被击穿了, 但是由于没有储能电容的电气参数指示, 巡视过程中没能发现储能电容已损坏。
由此可见, 为了保证电力系统的安全运行, 断路器必须能及时可靠地分合动静触头, 这要借助于操作机构来完成, 可以说, 操作机构的可靠动作直接影响着电力系统的稳定。下文就真空开关的操作机构进行分析讨论。
(一) 对操作机构的要求
第一, 合闸。电力系统正常工作时, 通过操作机构关合断路器, 这时电路中流过的是工作电流, 由于工作电流一般较小, 关合较容易。但是当电网发生短路事故时, 电路中的短路电流可达40kA, 甚至更大。断路器承受的电动力可达几千牛以上, 操作机构必须克服如此巨大的电动力, 才能关合断路器。
第二, 保持合闸。为了缩小断路器整体尺寸和降低能耗, 合闸线圈被设计成短时工作制, 只允许在很短的时间内通以合闸电流, 若通电时间过长, 会烧毁合闸线圈。这就要求操作机构在合闸线圈失电后, 仍能将断路器保持在合闸位置。
第三, 分闸。断路器分闸意味着要开断电路, 要出现电弧, 开断的电流越大, 电弧愈难熄灭, 工作条件愈严酷。当发生短路故障时, 短路电流比正常负荷电流大得多, 由于系统发生短路时, 系统电路表现为电感性电路, 所以当交流电压过零, 断路器动静触头分开瞬间, 动静触头间的电流不能突变, 会出现瞬态恢复电压。为了达到分断电路的目的, 操作机构必须提供一定的分闸速度, 尤其是刚分速度。
(二) 几种操作机构的优缺点
第一, 弹簧操作机构, 弹簧操作机构由弹簧储能、合闸、保持合闸和分闸几个部分组成。优点是不需要大功率的电源, 缺点是结构复杂, 制造工艺复杂, 成本高, 可靠性较难保证。
第二, 电磁操作机构, 电磁操作机构结构较简单, 但结构笨重, 合闸线圈消耗功率很大。
第三, 永磁操作机构, 永磁操作机构是在上两种操作机构的优缺点的基础上, 进行了改进设计。永磁机构结构比较简单, 与弹簧机构比较其部件减少约60%, 由于部件少, 则故障率也随之减少, 故可靠性高, 另外机构寿命长, 维护量也少。
(三) 永磁机构的缺点
永磁机构是靠储能电容来提供分合闸电源, 如果储能电容损坏, 当该线路中出现故障要求开关分闸时, 开关就不能可靠动作。但储能电容安装在开关内, 而且没有电气指示, 巡视过程中根本不能发现储能电容的异常情况。
(四) 开关拒分的危害
第一, 造成大面积停电事故。本次事故就是因为10kV馈线开关拒分, 短路电流使1号主变高后备保护动作, 301开关分闸, 造成全站停电。
第二, 短路电流长时间流过设备, 造成设备损坏。本次事故中, 1号主变通过高后备保护动作切断故障电流, 高后备保护延时1秒, 这就有可能对主变及其他开关造成损坏。
(五) 对永磁开关的整改措施
河北省保定市安国市供电公司有两座35kV变电站的10kV开关是采用的永磁真空开关, 在安装时我们就意识到了储能电容在开关体内不利于巡视检查的问题, 就在控制室内集中安装了储能电容, 但当时没有对其安装电气指示, 而且由于安装位置空间较小, 安装方法不正确, 造成了储能电容的损坏。
事故发生后, 我们在正确安装储能电容后, 在控制屏上安装了储能电容的电气参数指示, 以便于巡视时能及时发现储能电容的异常情况, 又通过通讯装置与监控中心连接, 实现时时监控。
(六) 整改后取得的成效
大型隔离开关操作机构 篇4
在县级供电网络中, ZW6型真空开关被广泛应用, 但是在目前的现场运行中, 出现了一些机构元件烧毁现象, 因此找出烧毁的具体原因, 从而有针对性地采取措施, 能避免开关事故的发生, 保证电网的稳定可靠运行。
1 ZW6型真空开关操作机构组成及工作原理
ZW6型真空开关操作机构主要功能是为开关合闸提供动力, 其内部主要电气元件及其功能如下:储能弹簧, 功能是拉伸储能后为开关合闸提供动力;储能电机, 功能是工作时旋转带动机械装置拉伸弹簧, 给弹簧储能;合闸线圈, 是一个电磁铁线圈, 中间有一铁芯, 线圈通电后, 产生磁力促使铁芯动作;行程开关, 其作用简单地说就是储能电机的控制开关, 储能电机旋转开始工作, 拉伸弹簧完毕后到达一定位置时, 行程开关能自动断开储能电机电路。图1为ZW6型真空开关的操作机构组成图。
2 ZW6型真空开关操作机构烧毁原因
ZW6型开关自从在我公司变电站运行以来, 操作机构中不断有设备元件烧毁, 例如行程开关、储能电机、合闸线圈等。检修人员从以下几个方面查找了原因:
(1) 首先从元件质量入手, 经过测试, 合闸线圈、储能电机、直流电阻以及绝缘电阻都合格, 行程开关接触良好, 机构传动部分正常。
(2) 操作机构处于露天环境, 机构箱密封完好, 也没受潮迹象。
(3) 操作不规范。按照要求, 在开关合闸之前应检查开关是否储能, 但是检查变电站已执行的操作票中, 开关合闸之前没有检查“开关确已储能”这一操作项目, 当开关没有储能而进行合闸时, 合闸线圈就会烧毁, 造成联锁反应, 开关合闸回路控制图如图2所示。
图中电源左边为正极, 右边为负极, HBJ是合闸保持继电器, HQ是合闸线圈, SH是合闸按钮, DL是开关辅助接点。合闸时动作过程如下:DL在合闸之前处于接通状态, 按下合闸按钮SH, 电路接通, HBJ合闸保持继电器线圈带正常电压使HBJ接点接通, 将合闸回路保持在接通状态, 此时松开合闸按钮, 不影响电路的正常工作, HQ合闸线圈带电工作, 触动弹簧释放机构动作进行合闸。如果开关没有储能也就是弹簧没有拉伸, 开关就不会合闸, DL是开关的辅助接点, 它是在开关合闸以后断开, 开关没有合闸, 辅助接点也就没有断开, 合闸回路一直保持在接通状态, 时间长了, 合闸线圈就会烧毁。
(4) 行程开关在断开储能电机电路时, 储能电机线圈自感电动势产生的高电压在行程开关触点间形成电弧。开关操作机构储能电机电路图如图3所示。
检修人员打开故障开关的操作机构外壳, 手动缓慢储能, 发现行程开关也能正常断开, 结合变电站值班人员在合闸时观察到的异常现象:储能电机在储能完毕后一直在旋转, 没有停止, 就像行程开关没有断开一样, 行程开关能正常断开, 但是电路一直在接通状态。我们分析原因如下:行程开关在断开电机的瞬间, 储能电机线圈形成的电感在影响电路, 储能电机正常工作时电流为额定电流, 行程开关瞬间断开后电路电流为0, 电流由额定电流变为0的过程中, 电感线圈会产生一个自感电动势, 形成一个很高的电压, 这个高电压加在行程开关触点的两端, 由于行程开关两个触点之间距离非常近, 电感线圈形成的高压足以将行程开关触点之间的空气击穿, 形成电弧, 电弧的温度很高而且具有导电性, 此时行程开关触点虽然分离断开, 但在电弧的作用下电路继续保持在接通状态。如果值班人员没有发现这一异常现象并采取相应的措施, 时间长了, 电弧的高温会将行程开关触点烧坏, 损坏行程开关, 储能电机工作时间长了也会烧毁。行程开关或电机其中之一烧毁, 弹簧就不会储能。
通过以上分析可以看出, 造成行程开关、储能电机和合闸线圈烧毁的根本原因是:行程开关在断开储能电机的瞬间, 电机线圈产生的自感电动势形成的高电压造成了行程开关的损坏, 引起了储能电机的烧毁, 最后造成了合闸线圈的烧毁。
3 避免开关操作机构烧毁的措施
为了消除自感电动势电压造成的影响, 检修人员分析可以采取的措施有:
(1) 可以采用触点容量大、间距大的行程开关, 但是由于操作机构位置和行程开关制作工艺的限制不能实施。
(2) 释放线圈自感电动势产生的电压, 如果单从释放线圈自感电动势电压出发, 在储能电机两端并联电阻和电容均可, 如果并联电阻, 会造成不必要的功率损耗, 因此选择了并联电容, 一开始, 考虑到储能电机回路是直流回路, 并联的是一只带极性的电容, 但是电容很快就烧毁了, 分析其原因:正常运行时电容正极性与电源正极相连, 电容负极性与电源负极相连, 当行程开关断开时, 线圈自感电动势的方向是下面是正极, 上面是负极, 此时线圈相当于一个电源, 与电容的极性相反, 会将电容烧毁。所以只能并联一个无极性交流电容。我们尝试在储能电机两端并联一个额定电压为交流450V、电容量为1μF的电容。换上交流电容后, 效果令人满意, 行程开关再也没有烧毁过。操作机构改进图如图4所示。
4 结语