浅谈500kVHGIS刀闸异常缺陷及应对措施

张琰

摘要：本文通过500kVHGIS刀闸因分/合闸接触器损坏不能电动操作的缺陷分析，深入分析、学习其动作原理，排查产生缺陷的原因。最后提出对该类已投运设备提出防范措施。

关键词：HGIS刀闸；倒闸操作；继电保护

0.背景

2017年2月3日，中调下令500kV纵江站500kV小纵甲线由冷备用转运行，值班员操作合闸500kV第四串联络5042开关1M母线侧50421刀闸时，A相无法合闸，B、C相合闸正常。500kV纵江站自2014年5月25日投运以来发生多起500kVHGIS刀闸因分/合闸接触器损坏不能电动操作的缺陷，现将对该缺陷进行分析讨论。

1.设备信息

纵江站500kVHGIS刀闸为西安西电开关电气有限公司制造，2013年10月出厂，2015年5月投运，HGIS刀闸分/合闸接触器均采用乐星产电（无锡）GMC（D）9型接触器，额定电压为DC220V，具体信息如表1、图1、图2。

表2HGIS刀闸主要技术参数

图1HGIS刀闸铭牌图2HGIS刀闸合闸接触器外观

2.500kVHGIS刀闸电动操作原理

2.1一次部分动作原理

图3HGIS刀闸结构原理图

HGIS刀闸机构为西电西开CJG2型电动操作机构，其结构原理具体如图3所示。电动合闸操作时，电机回路接通，电机开始转动，电机通过伞齿轮（203）和（204）驱动直齿轮（202），旋转运动通过直齿轮（219）（220）和（205）传向曲柄（206），曲柄（206）驱动输出轴（105）。该轴又通过拐臂（207）带动辅助开关切换。输出轴（105）带动机构箱外部的拐臂、连杆，实现刀闸本体的合闸。在合闸操作结束时凸轮（210）驱动限位开关（212）切断电机回路，而曲柄（206）由缓冲器（214）缓冲止动。辅助开关（103）和位置指示器（110）通过链（216）（217）和（218）由输出轴（105）驱动。机构电动分闸时，各部分运动过程与电机合闸相同，但方向相反。

2.2二次部分动作原理

CX：合闸接触器TX：分闸接触器M：电机

KT：热藕继电器IL：手动操作闭锁线圈

图4HGIS刀闸二次回路原理图

电动合闸过程：合闸脉冲信号从LCP柜的89C1A经过机构箱的TX（22、21）、SL2（NC，C）、CX合闸接触器、KT（96，95）、SL3（NO、C），再到LCP柜的89B3A，合闸回路接通，合闸接触器CX通电，CX（5、6）接点闭合，形成合闸自保持回路。此时电机回路的CX（3、4）、CX（1、2）接点闭合，电机回路接通，刀闸机构箱的电机开始转动，实现刀闸合闸。当机构/本体连杆有卡阻或电机短路烧毁/卡涩时，电机电流超过额定值时，热藕继电器KT动作，合闸回路中的KT（96、95）接点断开，切断合闸回路，避免合闸接触器长时间通电烧毁。电动分闸与电动合闸过程相似，这里就不详细讲述。

3现场检查处理及缺陷原因分析

3.1HGIS刀闸现场检查处理情况

3.1.1HGIS刀闸本体传动部位及机构检查

（1）HGIS刀闸位置状态确认。2月3日晚，HGIS刀闸A相不能电动合闸后，值班员使用摇把将HGIS刀闸A相摇至合闸状态。2月4日办理HGIS刀闸A相不能电动合闸缺陷处理工作票时，值班员将HGIS刀闸操作至分闸状态。因此到达现场后，HGIS刀闸三相均在分闸位置。据值班员反应，操作当晚，HGIS刀闸B、C两相电动操作正常，均在合闸状态，而A相未能电动操作成功，机构箱指示牌显示为分闸状态。

（2）对HGIS刀闸A相本体连杆进行检查，并无发现连杆卡簧脱落、拐臂移位/脱落及逼帽螺丝松动等情况，刀闸连杆传动部位正常。

（3）HGIS刀闸A相机构箱内部元件检查。对A相机构箱的电机、齿轮、合/分闸缓冲器、位置指示器及内部小连杆进行检查，同时检查机构箱有无螺丝松动、二次线与传动部位卡阻，并无发现异常。

3.1.2HGIS刀闸二次回路检查及处理（HGIS刀闸控制电源、电机电源均断开）

（1）对A相机构箱内部的电机、手动操作闭锁线圈、SL3/SL4微动开关进行检查，电机、手动操作闭锁线圈电阻正常，SL3/SL4微动开关接点通断正常，机构箱内的二次线并无松动现象。

（2）对A相机构箱内部的热藕继电器KT、合闸接触器CX及分闸接触器TX检查。使用万用表测量KT（96、95）、KT（98、97）、TX（22、21）接点的通断，接点正常，热藕继电器KT复位正常。在分闸接触器TX的A1、A2端子柱测量电阻，显示为5.4k欧，分闸接触器TX正常。在合闸接触器CX的A1、A2端子柱测量电阻，显示2.7k欧，HGIS刀闸为电气三相联动机构，因此，此时测量的合闸接触器电阻应为B、C两相接触器的并联电阻，为正常电阻阻值的一半，即A相合闸接触器的电阻存在断线的可能。手动按压CX、TX的磁吸动作部位，CX、TX动作灵活，并无卡阻现象。

（3）在刀闸分闸状态下，合上刀闸控制电源，在合闸回路的BN1检测到负电，在LCP柜的HGIS刀闸长按合闸按钮，在BN1检测到正电，这说明合闸回路正常。但此时HGIS刀闸A相的CX合闸接触器磁吸动作部位并没吸合，可判断CX合闸接触器的线圈部位有问题，需更换。

（4）拆除CX的A1、A2接线柱端子，更换CX的线圈，再进行电动操作，HGIS刀闸合/分正常，拐臂与限位螺杆距离合格，刀闸合/分到位。

3.2缺陷原因分析

拆解HGIS刀闸A机构箱的CX合闸接触器，并进行检查：（1）磁吸活动部位动作灵活，接点接触良好，并无锈蚀；（2）弹簧弹性良好；（3）线圈外观无异常，但进行电阻测量时发现电阻无穷大。

由上述可知，HGIS刀闸A相一次传动部位、二次回路正常，CX合闸接触器线圈损坏是导致HGIS刀闸A相不能电动合闸的根本原因。CX合闸接触器由接点、静铁芯、衔铁、弹簧及线圈组成，如下图。

图5合闸接触器衔铁及弹簧图6合闸接触器铁芯

图7合闸接触器线圈图8合闸接触器线圈电阻测量

电磁接触器其原理是当接触器的电磁线圈通电后产生很强的磁场，使静铁芯产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开，常开触头闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原。当HGIS刀闸A相CX合闸接触器的线圈损坏后，无法使静铁芯产生电磁吸力吸引衔铁，从而使接触器磁吸不能吸合，相关接点不能切换，刀闸不能电动合闸。

50421刀闸2014年投运，运行时间不长，操作次数不多，却出现因合闸接触器线圈问题引起的不能电动操作的故障。同时纵江站500kVHGIS同批次刀闸也出现多起该类型缺陷，具体如表2，可见该接触器产品质量有待改善。

表2纵江500kVHGIS刀闸因合/分接触器损坏刀闸不能电动操作的统计表

4防范措施

基于上面分析所得到的缺陷原因，现对该类已投运设备提出防范措施：

（1）对于运行人员，密切关注刀闸的分/合闸情况，做好不能电动操作的刀闸缺陷统计及上报，以便安排消缺。同时做好刀闸操作次数的记录，以便进一步分析缺陷。

（2）对于检修人员，积极与厂家联系，更进一步地分析缺陷及准备备品，结合停电时间安排缺陷处理工作。

（3）要求厂家进一步分析该类型缺陷，并核定该接触器额定电流及容量是否符合要求，提供质量更好、可靠性更高的接触器，以便更换。

5结论

在电力系统中，HGIS刀闸在调整系统运行方式及检修隔离过程中发挥着非常重要的作用，它的运行动作可靠性对电网安全运行影响重大。本文通过对HGIS刀闸缺陷原因的深入分析研究，提出了一些防范措施，为更好运维该类型的HGIS刀闸积累良好的经验。

参考文献：

[1]《550kV（HGIS）气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书》西安西电开关电气有限公司

作者简介：

张琰（1979），女，广东河源人，汉族，本科，从事变电运行方面工作。