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GW4-126型隔离开关传动部分卡涩的原因及解决方法

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：滚晓虎

[导读] 摘要：隔离开关是电力系统中的关键设备，其主要目的是保证高压设备检修工作的安全进行，其使用量很大、分布广泛，它的运行状态影响着整个电网系统的稳定和安全.因此解决隔离开关因为传动部位卡涩造成分合不到位、发热等隐患极为重要，本文针对实际检修工作中的经验，研制出一种新型隔离开关全密封法兰转轴座来解决法兰转轴座锈蚀方法问题。

        （国网石嘴山供电公司宁夏石嘴山 753000）
        摘要：隔离开关是电力系统中的关键设备，其主要目的是保证高压设备检修工作的安全进行，其使用量很大、分布广泛，它的运行状态影响着整个电网系统的稳定和安全.因此解决隔离开关因为传动部位卡涩造成分合不到位、发热等隐患极为重要，本文针对实际检修工作中的经验，研制出一种新型隔离开关全密封法兰转轴座来解决法兰转轴座锈蚀方法问题。保证电力系统的安全稳定运行。
        关键词：隔离开关；锈蚀；卡涩；全密封法兰转轴座
        1 引言
        隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电气设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。一直以来，高压隔离开关都是电力系统中使用量最大、应用范围最广的高压电器设备之一。GW4-126型隔离开关作为系统中较为常用的隔离开关类型，其主要结构由导电臂部分、支柱绝缘子、法兰转轴座及操动机构组成。本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，因此对电网系统的安全运行的影响较大。由于污染严重及风沙较大的地区对隔离开关传动部件正常动作影响比较大，所以不能有效解决传动部位卡涩现象，将严重威胁电网的安全运行。
        2 GW4-126隔离开关机械卡涩主要原因
        2014-2015年，仅石嘴山地区GW4-126型隔离开关总计出工检修、检查就高达232次，其中导电部分发热缺陷56次，占总缺陷类型的24%；传动部分故障140次，占总缺陷类型的60%；其它类型的缺陷37次，占总缺陷类型的16%。由此可见，GW4-126型隔离开关检修工作中，出现机械卡涩故障的隔离开关数量占比较高，达到了60%，且处理的多为运行10年以上的隔离开关，且运行年限超过10年的隔离开关比例占到了41%，，而此类设备均可能存在分合闸卡涩缺陷。隔离开关分合闸一旦发生卡涩现象，容易造成隔离开关分合闸不到位进而引起导电部分发热，严重时会造成触头触指烧伤、断裂以及拒分拒合的情况发生，严重威胁电网安全稳定运行。
        根据调查，结合设备实际运行经验，一般隔离开关出现卡涩锈蚀主要表现在传动连杆卡涩、支柱绝缘子转动卡涩和动静触头分合闸卡涩。现场常用的处理方式主要为一是涂抹松动剂、更换螺栓、更换传动垂直、水平连杆等；二是更换手动操作机构；三是调试动静触头或整体更换导电部分（隔离开关）；四是对法兰转轴座进行擦拭。
        针对隔离开关分合卡涩故障，结合实际运行经验和统计分析，造成隔离开关分合闸卡涩的原因主要有以下几点：
        2.1传动连杆轴销生锈卡涩：传动连杆轴销无密封结构，内部轴承无防锈措施，隔离开关运行中，雨水顺着连接头的键槽流入垂直连杆内。因连杆下部与连接头焊死不通，进入垂直连杆内的雨水，日积月累后造成管内壁生锈严重，致使钢管强度大幅度降低，操作中造成多起垂直连杆扭裂的故障。
        2.2转动轴承生锈损坏卡死：转动轴承密封不严，内部轴承无防锈措施。转动轴承防水性能差，容易进水、凝露和受潮，又无法添加润滑油。隔离开关长期不操作，转动轴承内部进水以及风沙天气灰尘日积月累造成轴承生锈损坏卡死，轴承锈死时强行操作往往导致部件损坏变形。
        3 GW4-126型隔离开关转动部分卡涩的解决方法
        3.1传动连杆轴销生锈卡涩故障解决方法
        隔离开关传动连杆轴销生锈卡涩现象，可通过在隔离开关检修时对传动连杆轴销加入适量的润滑油后，轻轻操作，并逐步对活动部位进行清洗。对于生锈、卡涩严重的部件进行更换，解决传动连杆轴销生锈卡涩现象。对于垂直连杆下部与连接头焊死不通，连杆内部积水，造成管内壁生锈，致使钢管强度大幅度下降现象。可通过在垂直连杆最下部打排水孔，解决连杆内部积水问题。
        3.2转动轴承生锈损坏卡死故障解决方法
        目前处理老式隔离开关法兰转轴座锈蚀损坏卡死方法是整组跟换隔离开关或将整个法兰转轴座拆除进行除锈工作，但是这两种方法费时、费力、而且费用昂贵。
        针对此类情况，可通过研制一种全密封法兰转轴座，通过其具备的全密封结构，能有效防止转轴座外部有害气体、灰尘及水分进入，同时也可作为备件对老式无密封结构隔离开关转轴座进行更换的特点，便可以改善老式隔离开关法兰转轴座锈蚀的问题。
        经过测量，110kV隔离开关法兰转轴座均为同一尺寸，眼距100mm*100mm，可将新设计法兰转轴座眼距与老式隔离开关转轴座一致，即可作为备件对老式转轴座进行更换，同时也可以节省更换费用。
        全密封法兰转轴座采用油封密封结构，其原理首先在下法兰面开一道深槽，制作一个防雨盖安装至深槽内，在防雨盖内设一个毛毡垫，毛毡垫被重力压在轴承座外壳与法兰面之间，防止灰尘及雨水进入轴承座内部；其次利用油封抱箍在法兰轴处，与轴承座形成第二道密封，防止油气进入到轴承座内部；最后轴座底部利用下封盖密封。油封密封结构的法兰转轴座具有以下三大优点：一是毛毡垫不承受重量，只有轻微的压缩量，在长期操作过程中不会磨损；二是油封具备较好的防尘、防漏油、防腐蚀气体特性，密封效果好；三是结构简单，便于拆解，制作材料少。
        全密封法兰转轴座其轴承座材料采用的是含碳量（0.42%-0.50%），熔点1495℃，抗拉强度600Mpa，屈服强度355Mpa的45号钢，具有硬度强、切削加工性良好的特点；油封采用的是具有防尘、防水汽能力，使用寿命长、结构稳定的骨架油封；轴承采用防锈能力强的不锈钢ss6007轴承。通过对密封法兰转轴座的受力情况进行了验算，与支柱绝缘子组装后，在支柱绝缘子顶端施加50公斤的横向力，法兰转轴也可以正常旋转。全密封法兰转轴座研制成功后，为验证其效果，将全密封型转轴座安装至试验用隔离开关并模仿在室外环境中放置一年以上，经过检查，进行多次分合闸操作，进行拆接后，轴承座内部无水分及灰尘进入，且轴承座内零部件无变形、锈蚀、受损、卡死等情况发生。

        由于110kV隔离开关支柱法兰转轴座的眼距尺寸为同一规格为100*100mm，且与支柱绝缘子承载面积均相同，而全封闭转轴座眼距与承载面积与老式转轴座一致，所以完全符合110kV隔离开关法兰转轴座使用要求，
        通过实际运行，全密封法兰转轴座实现了以下优点：一是在户外长时间运行中，法兰轴及轴承座内部零件无锈蚀、卡涩；二是毛毡垫和油封无老化失效，下密封盖使用的密封胶无老化失效，内部未侵入灰尘和潮气，在长周期运行情况下可保持转动轴承座内部密封干燥，即使在严酷条件下侵入微量水分和尘埃，也在容许数值以下，不会使不锈钢轴承锈蚀。因此转动法兰轴承座在十年的运行周期内不会出现锈蚀、卡涩，或拒分、拒合的缺陷。
        4 总结
        全密封法兰转轴座在长期运行中有效降低卡涩、拒动等故障。缩短了运行人员的操作时间，无形中也提升了运行人员的工作效率。同时将传动部分故障率降低了百分之八十，在例行检修工作中，使对隔离开关的维护工作量减少了一半，有效减少了人力和物力的投入。提高了隔离开关工作可靠性，保证了设备及电网安全、稳定、可靠运行。