摘要：文章分析了长洲水电厂220kV隔离开关的使用情况，在运行中的存在的问题进行了分析。针对出现问题，从经济和技术层面进行了比较，选取了目前满足要求的两种隔离开关，以确定改造选型，通过改进后的隔离开关，无论在性能和可靠性等方面，都获得了很大提高，同时也减少了维护量。
关键词：隔离开关；不平衡；调整；改造
Reconstruction of 220kV isolation switch in Guangxi Zhangzhou Hydropower Plant
Zhong Zujie, Zhang Limei
(Guangxi Zhuojie Power Engineering Maintenance Co., LTD., Wuzhou, Guangxi 543002)
Abstract: This paper analyzes the use of 220kV isolation switch in Changzhou Hydropower plant, and analyzes the existing problems in operation. In order to solve the problems, we compare the two kinds of isolation switches from the economic and technical aspects, and select the two kinds of isolation switches that meet the requirements at present, so as to determine the transformation and selection. Through the improved isolation switch, the performance and reliability are greatly improved, and the maintenance amount is also reduced.
Key words: isolation switch; Imbalance; Adjustment; transform
1 概述
广西长洲水电厂位于广西梧州市上游12km的浔江干流上，设有外江和内江两个开关站，分别布置于内、外江厂房左岸下游侧，占地为109m×57m和121m×60.5m，电站以220kV电压接入梧州电网，其中内江电站220kV出线1回，接至平浪220kV变电所；外江电站220kV出线2回，均接至苍梧220kV变电所，内江电站与外江电站之间通过一回220kV架空线相连[ 蔡镜，吴恩军.长洲水利枢纽工程电气一次设计[J]《红水河》，2009-12-25]，站内包括单臂垂直伸缩式、单臂水平伸缩式、中心旋转式双断口220kV隔离开关共有32组。
本文介绍了我厂现有220kV隔离开关由于设备结构原因，在长期运行中产生诸多缺陷，分析在运行中的弊端和影响，并且对其进行改造进行了深入探讨,并给出可行性改造方案。
2 原隔离开关的使用情况
长洲水电厂内、外江开关站220kV隔离开关和接地刀闸在长期运行中已多次发生隔离开关和接地刀闸分合不到位、三相不同步、隔离开关合闸到位后操作机构不能及时停止等故障，并多次导致操作机构齿轮箱损坏。2009年至今共开出220kV刀闸检修工作票300余张，近4年来共开出125张，今年已开出12张紧急抢修单。
3 问题的出现及分析
近几年，电网高速发展，电网结构发生巨大变化，长洲电厂开关站设备都接近满负荷运行，当运行设备发生异常就有可能造成系统停限电，影响范围较大，因此在制造、运行维护不受重视的隔离开关在检修质量、设计选型、制造安装等方面所暴露的缺陷问题受到了各方面的重视。[ 周玉红，马丽娜.浅谈隔离开关完善化改造[J]《内蒙古科技与经济》，2009-04-15]
由于受结构影响，刀闸分合传动机构存在一定的齿轮啮合间隙，虽经维护人员反复调整，仍不能有效解决刀闸的三相动触头操作同步和刀闸动触头与操作机构行程开关的配合问题，具体分析如下：
3.1 导电回路电阻偏大，接触不良，引起的过热原因
（1）检修质量不良、检修工艺不精、检修程序不到位，三相不同期、接触面松动接触不良。
（2）隔离开关触指和触指座设计结构不合理，在隔离开关合闸后触指和触指座接触不良。
（3）制造工艺差、使用材质差。[ 陈世英.试论隔离开关完善化改造[J]《内蒙古石油化工》，2006-12-28]
3.2 机构转动、转动部件的卡涩原因
设计不合理，选材不合适、工艺粗糙，未经过改造的水平开启型隔离开关各部件的材料采用的都不是防锈材质，进水后容易锈蚀，另外由于制造工艺粗糙造成转动部分的密封不良，相应部位的维护保养不到位，且长期运行很少操作。另外梧州长洲地区风沙大，粉尘很容易浸入轴承及轴承座，造成隔离开关转动部分卡涩。[ 周玉红，马丽娜.浅谈隔离开关完善化改造[J]《内蒙古科技与经济》，2009-04-15]
3.3 地基沉降原因
长洲电厂内、外江220kV开关站位置属于回填地基，承载能力低，如在初期施工时没有彻底夯实回填土，对电气设备的安装建设存在极大的影响，处理不当，会引起电气设备位置偏移或丧失稳定，在后续的运行期间，引起沉降问题在所难免，轻则引起隔离开关分、合闸不同步，咬合不彻底，重则引起设备变形损坏。
4 改造方案及分析
4.1 技术分析
220kV隔离开关属于成熟产品，总体结构无需专门研究、设计。改造工作需要选购合适型号的隔离开关进行替换，并根据现场实际条件对隔离开关安装尺寸进行适当调整，与相关设备匹配；对安装、调整方式进行适当优化，满足现场安装要求。
220kV隔离开关属于涉网设备，其运行可靠性直接影响电厂电能送出，当设备出现缺陷时，其检修、消缺需牵涉到电网运行方式的调整，审批流程复杂。长洲水电厂现有型号隔离开关先天存在设计、制造缺陷，220kV隔离开关最为常见的分合闸不到位以及发热等问题，经过多次调整，均未能有效解决故障出现，因此对隔离开关的改造十分必要。
4.2 经济分析
由于隔离开关在电力系统中广泛大量的使用，其安全可靠关系着电力系统的安全供电[ 田振兴，苑雪梅.隔离开关完善化改造[J]《内蒙古科技与经济》，2009-05-15]。在生产厂家与长洲公司共同针对各种隔离开关出现的问题逐一进行分析研究，制定了改造方案，解决了现场的实际问题。经过改造后，可取得显著的效果，隔离开关的安全可靠运性大大提高，由其造成的故障率显著下降，对于安全供电、提高经济效益发挥了巨大作用[ 魏根梅，魏海英，谢利云.试论隔离开关完善化改造?[J]《内蒙古水利》，2009-06-25
作者简介：
钟祖杰（1988），男（汉族），江西赣州人，助理工程师，大学本科，学士学位，主要从事电站的电气设备电气一次、电气试验专业工作，
张丽梅（1986），女（汉族），广西贵港人，助理工程师，大学本科，学士学位，主要从事电站的继电保护专业工作
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4.3 选取改造刀闸的优点比较
2015年，经过充分调研，询价采购由山东泰开隔离开关公司生产，型号为GW7F-252水平旋转刀闸和GW22-252垂直伸缩刀闸各2组进行试验性改造，下面就选取的两种型号改造刀闸的优点详述：
4.3.1 GW7F-252三柱水平旋转刀闸与其它公司生产的隔离开关相比，具有以下优点：
1.主闸刀静触头采用缓冲复位式结构，减少动静触头分合闸冲击。并将静触头装配中触指与触座间的动接触改为固定接触。将触座与底板分离，并用固定软连接连接，确保通流可靠和触座转动灵活。
2.将触指由原先的U形触指改为高弹性特殊铜合金制成的的板式触指，同时采用外加弹簧钢带和外压式弹簧结构。采用多重保险措施确保通流稳定性。还可根据用户要求提供自力型触指结构。
3.将动触头由块式结构改为铜板折弯而成的框式结构，与导电管间的固定连接由原先的单个螺栓连接;增加到3个螺栓连接，进一步增加接触面的可靠性和产品外观美观度。
4.将主、地刀的传动四连杆、机械闭锁由槽钢底座外侧改在槽钢底座两槽钢之间，一方面节省了空间，一方面增加了产品的美观度。
5.将原先主闸刀的相间单传动杆改为一推一拉的双传动杆既避免了传动杆的受力变形又有效降低了操作力。改进后，手动操作非常轻便，常规操作力矩30N.M左右，最大不超过60N.M。
6、三柱水平旋转式隔离开关（GW7F型）最高可达到252kV、4000 A和50 kA。低摩擦设计，分合闸顺畅；接触电阻小，有效避免发热现象。
4.3.2 GW22-252垂直伸缩式隔离开关与其它公司生产的垂直伸缩式隔离开关相比，具有以下优点：
1.动刀传动臂采用U+O型刀臂，这种结构保证主刀臂通流能力、保证力学的稳定性和长期的载流能力使额定电流最高可达到4000A，主体回路电阻小于100微欧。
2.开合母线转移电流的弧触头采用新型非金属材料，耐电弧烧蚀能力强，具有更高的使用寿命；传统铜钨合金在电弧燃烧时熔化，溅落到绝缘子上，从而降低绝缘子的绝缘性能，新型非金属弧触头在电弧燃烧过程中直接气化，无金属熔化物飞溅，更安全（母线转移条件下增加）。
3.动静触头具有防脱落设计咬合更加紧密，同时也使动静触头的抗震性和抗摇摆能力得到明显的提高。
4.平衡弹簧封闭，有效的防止风雨雪等恶劣环境对传动影响。
5.动静触头夹紧范围广，现场安装调试简单方便，对安装空间要求低尤其适用于改造工程。
6.操作机构大箱体设计，内部配置可以按照用户要求灵活安排，便于现场接线和手动操作隔离开关。
7、垂直伸缩式隔离开关（GW22型）动静触头具有防脱落设计咬合更加紧密，同时也使动静触头的抗震性和抗摇摆能力得到明显的提高。
4.4 方案的实施
4.4.1 GW7F-252水平旋转刀闸改造方案
经现场勘测，原刀闸接口参数如下：基础柱间距3125mm；相间距：内江变为4000mm，外江变为3000mm；水泥基础外径均为：φ300；基础高度：内江变动侧高2670mm，静侧高2500mm，高度差：170mm；内江变动侧高4000mm，静侧高3830mm，高度差：170mm；
安装方案如下所示：
（1）原刀闸更换为GW7F-252刀闸，保持现场基础安装孔、机构位置、二次电缆位置不变，现场设备引线不更换。
（2）基础安装：由于动侧高静侧170mm，故静侧需配置高170mm的支撑。
（3）基础上安装板尺寸：320×330、4×φ18安装孔；接线板尺寸：60×60、4×φ18安装孔；东、静侧老引线线夹距基础上安装面高度2500mm左右。
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（4）机构安装位置方案（以双接地为例），厂家配齐主、地刀机构安装抱箍和标准件。
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（5）设备一次接线板安装尺寸，老设备一次引线安装，现新刀闸导电一次接线板较原老刀闸接线板高150mm左右，横向基本无偏差，由于原刀闸现场引线接余量较大，现场可以调节。
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4.4.2 GW22-252垂直伸缩刀闸改造方案
经现场勘测，原刀闸接口参数如下：相间距：3000mm；母线间距：3000mm；水泥基础外径均为：φ300；基础高度：2800mm；基础上安装板尺寸：320×330,4×φ18安装孔；接线板尺寸：60×60,4×φ18安装孔；管母线外径：φ130mm；基础封顶板打管母中心距离为：6785mm。
安装方案如下所示：
（1）原刀闸更换为GW22-252刀闸，保持现场基础安装孔、机构位置、二次电缆位置不变，现场设备引线不更换。
（2）刀闸底座安装，新刀闸和基础之间增加一过渡支架（高度120mm），满足安装需求。
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（3）机构安装位置方案（以单接地为例），厂家配齐主、地刀机构安装抱箍和标准件。
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（4）设备一次接线板安装尺寸，老设备一次引线安装，现新刀闸导电一次接线板较原老刀闸接线板高140mm左右，采用增加横向150mm弥补高度差值，保证现场接线。
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（5）管母线静触头安装：经安装图纸计算，原刀闸底座刀管母线中心高度=9585-2800=6785mm。
静触头高度=6785（原刀闸底座刀管母线中心高度）-5925（新刀闸高度安装后底座刀钳夹中心高度）=860mm（在合理钳夹范围内）。
（6）电动机构安装及二次接线处理，厂家配齐抱箍和相关附件、提供二次原理图和接线图配置，电动机构接线端子排采用横向布置如下入所示：
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改造项目保留现场基础外，其余全部更换，并于2016年4月完成施工，投运以来，所有已改造隔离开关均未出现任何故障，运行情况稳定可靠。2017年至今继续改造8组隔离开关，目前运行良好。
5 结语
广西长洲水电厂220kV隔离开关经过改造后，解决了原隔离开关和接地刀闸分合不到位、三相不同步、隔离开关合闸到位后操作机构不能及时停止等故障，降低了操作机构箱齿轮损坏箱概率。通过前期改造的刀闸运行情况综合对比，对刀闸改造的项目可行，在后期的检修中，陆续进行，确保了长洲220kV开关站的安全稳定运行。
参考文献：