110kV隔离开关不停电改装电动操作机构的实施

贺 政

（庆阳供电公司，甘肃 庆阳 745000）

0 引言

高压隔离开关是发电厂和变电站输、变电电气设备中重要的接通和隔离设备。它不仅仅起到接通电气回路、检修停电时实现明显断开点的作用，同时，还是改变系统运行方式、实现灵活切换时必不可少的一类主要设备。

对于2010年以前投运的敞开式隔离开关，普遍设计为手动操作方式，仅变压器中性点设计为电动操作机构。但是，随着综合自动化变电站的运行及电网自动化监控的需求，对变电一次设备的遥控操作已成为一种必然要求。原有的手动操作机构可以满足遥信的要求，但不能实现遥控操作，对其进行电动化改造已成为当前变电检修、改造的一项重要任务。

110 kV电压等级普遍为骨干电网，大多采用单母线分段接线方式，一段母线上联接的隔离开关少则有10余组，多则达到20组左右。对其进行改造时，停电时间往往长达3～6天，严重影响了电网运的可靠性。对于一些单电源的边远变电站，对其电源侧变电站进行改造时，甚至会导致下级变电站全站失压。同时，停电改造对供电质量、供电安全系数等均有严重影响。因此，有必要对隔离开关带电改装电动操作机构的可行性进行探讨，以避免上述各种不良影响。

1 隔离开关不停电改装电动操作机构的可行性分析

1.1 隔离开关带电改造的范围

目前电网中运行的220 kV及以上电压等级的隔离开关均为电动操作机构，不需要实施改造，而110 kV及以下电压等级的隔离开关，普遍为手动操作机构，需要进行改造。但是，当电压等级降至35 kV时，其设计结构在改造时需作较大改动(主要为主刀闸、接地刀闸的操作机构大多为2个或3个集合安装，对主刀闸改造的同时需对接地刀闸进行改造)，同时安全距离较小，不具备带电更换的条件。因此，将带电改造的范围确定为110 kV电压等级的敞开式隔离开关。

1.2 隔离开关设计结构分析

110 kV电压等级的隔离开关绝大多数为GW4型绝缘瓷柱垂直布置、水平旋转实现分合闸的结构形式，隔离开关安装于2根水泥杆构架上，其接地刀闸、主刀闸的操作机构分别布置于构架两侧。在改造中，无需改动接地刀闸操作机构，仅需改装电动机构即可，本体不需改动，其结构具备操作实施的可能。

隔离开关的手动操作机构焊接于构架水泥杆的钢圈上，钢圈离地距离1 m左右，构架离地2.8 m。新装的电动操作机构同样需安装于钢圈上，更换中工作人员能够保证与带电部分的安全距离(110 kV，1.5 m)。在做好监护，保证工器具、材料不向上举起，工作人员不攀登构架时，安全施工能够得到保障，在安全方面同样具备操作实施的可能。

综上所述，对110 kV隔离开关实施不停电改装电动操作机构是可行的，具备操作条件。

2 不停电改造需解决的几个问题

2.1 改造过程中隔离开关误动

因为是不停电进行改造，改造后仍需使用原有隔离开关的竖直连杆，所以在电动化改造时，首先需对原有手动操作机构进行拆除，保留竖直连杆。当手动机构拆除后，隔离开关原有限位、闭锁均会失去作用。考虑到部分隔离开关在上次合闸时有可能存在“别劲”现象，失去闭锁后，可能自动弹开一定角度，导致合闸不到位；同时，在安装时，工作人员误动竖直连杆，也可能导致隔离开关转动或分闸，造成带负荷拉刀闸的恶性事故。

所以，必须采取措施防止隔离开关自行转动和工作人员误动，保证在改造过程中隔离开关位置不变，消除事故隐患。

2.2 控制、操作等二次回路接线造成隔离开关误动

本次改造安装的为CJ6型电动操作机构，控制使用直流220 V电源，操作使用交流380 V电源，通过接触器、行程开关等二次元件控制机构动作。在机构改造过程中，要进行二次回路接线，这样，就存在以下3个危险点：①原有手动操作机构的信号电缆带电，拆除中容易引起直流接地或短路；②在接入控制、操作电源时，误动接触器，造成机构转动，带动隔离开关分闸；③在二次接线完成后还需要检查接线的正确性，要求进行机构的试操作，同样存在误动隔离开关的事故隐患。

2.3 改造后的首次操作及设备调试

在电动机构安装、二次接线完成后，隔离开关处于合闸运行状态。但是由于未进行分、合闸操作，隔离开关的调试工作未完成，所以不能保障下次操作时隔离开关分、合闸仍然到位，触指接触仍然良好，各个闭锁、限位仍能起到应有作用。尤其是合闸过程中的同期性、合闸终了的接触情况尤为重要，它们将直接影响隔离开关的安全运行。所以，必须为改造完成后的首次操作和机械调试做好应有的安全措施。

2.4 改造实施后防误装置的改造

目前隔离开关的防误闭锁装置，普遍采用在操作机构把手上挂程序机械锁的方式，改造后拆除了原手动机构，闭锁即失去效果，改造后需加以确认、完善。

3 采取的具体对策及安全措施

3.1 防止改造过程中隔离开关误动的措施

隔离开关的分、合闸，由操作机构通过竖直连杆带动支持瓷柱转动来实现。当操作机构被拆除后，只需保证竖直连杆不随意转动，即可保证隔离开关不误动，因此，安全保障措施应从此处着手。

经现场勘查，隔离开关构架均采用Φ300水泥杆作为支撑，操作机构固定于水泥杆上，竖直连杆因设计不同而距水泥杆外圆350～450 mm不等。经论证、设计后，制作了竖直连杆固定专用工具。专用工具为两片连接式，一片用Φ300钢抱箍，在抱箍外圆上垂直焊接长300 mm的60号槽钢，槽钢上开18 mm×260 mm长孔；另一片用竖直连杆专用抱夹，抱夹上同样焊接长300 mm的60号槽钢，槽钢上间距80 mm开Φ18孔3个，以便实现两片工具通过螺栓连接、同时长度可调的功能，调节范围为320～550 mm。竖直连杆固定专用工具如图1所示。

图1 竖直连杆固定专用工具结构及组装示意

当钢抱箍、竖直连杆抱夹、专用工具连接螺栓全部紧固后，即可实现固定竖直连杆，防止隔离开关误动。

3.2 防止二次接线过程中隔离开关误动的措施

二次接线过程中的危险点主要有：原机构信号电缆带电接地、短路；接线过程中误动及接线错误。针对这2个危险点，应采取以下措施。

（1） 对于原机构的信号电缆，拆除前需在主控室、端子箱等电源侧断开，必须拆下接线端子，将通往操作机构侧的电缆用绝缘胶带包扎，有明显断开隔离措施。拆除前再次检查电缆带电情况，确认无电后再行拆除，防止直流故障。

(2) 在接入控制、操作电源前，首先应将电动机构箱内的控制、操作电源空气开关断开，切断电气回路；同时，利用机构自带的手、电动操作闭锁功能，打开手动操作孔挡板，使闭锁启动，切断电气回路。接线完成后，机构调试操作前，在机构箱内的控制、操作电源空气开关把手上粘贴“禁止合闸”标志牌，并将机构箱门上锁，防止其他人员误动。在机构二次接线检查、试动作前，不得将机构输出轴与竖直连杆连接，只有机构动作方向、转轴角度全部检验无误后，方可连接固定。以上安全措施，即可确保在二次接线过程中隔离开关不会误动。

3.3 改造完成后防误装置的完善

由于隔离开关电动化改造后仍使用原有防误装置，为避免防误装置失效，改造应遵循以下原则：

(1) 不停电改造应逐台进行，不可同时拆除多个手动机构，以免机械锁混乱。

(2) 电动机构安装完成后，应立即在机构箱门把手上锁好原机械锁，确保防误装置发挥作用。

(3) 安装后对机械锁锁码、编号需在五防机上模拟、现场确认后方可结束工作。

3.4 改造完成后首次操作及调试的注意事项

改造后的首次操作，应采用手动操作方式，即用摇臂操作拉开隔离开关。操作至中间位置时，停止手动操作， 改用电动， 首先进行“点动”操作试验，检验转动方向，同时，逐步将隔离开关操作至分闸。接近分闸终了位置时，检查机构拐臂与行程开关的接触、切换状况及隔离开关分闸到位情况，确保电动分闸操作成功。

对合闸操作采用同样办法依次检验。

合闸过程中，待“点动”操作隔离开关动、静触指将要接触时，改为手动操作。检查三相触头的同期性、触指接触的良好程度、合闸间隙等情况，必要时予以调整。尤其是因为电动操作力较大，必须杜绝触指卡涩、“别劲”等不良接触情况，以免损坏设备。

出现分、合闸不到位等异常情况时，对于线路侧停电的隔离开关，可登上构架调试；对于母线侧、电压互感器及联络线等一侧带电的隔离开关，可采用调整机构输出轴与竖直连杆连接角度、行程开关切换位置等手段来进行调整。

4 不停电改造的具体实施步骤

4.1 改造实施步骤

(1) 施工前设备、工器具配置到位。先用制作的专用工具将隔离开关竖直连杆与隔离开关构架(水泥杆)固定，要求专用工具连接牢固，保证隔离开关不能转动。同时拆除原手动机构信号电缆。

(2) 用气割拆除原有手动操作机构，同时依据测量长度截断竖直连杆。

(3) 安装电动机构，用100号槽钢将其固定于隔离开关构架上，要求其输出轴与竖直连杆同心，偏差小于2 mm。

(4) 断开电动机构的控制、操作电源空气开关，进行二次接线，严格控制接线过程，杜绝二次带电。

(5) 二次接线完成后，试操作电动机构空转。检查机构动作方向、转轴角度正确，二次元件切换正常。检验完毕后，断开控制、操作电源空气开关，打开手动操作孔挡板。

(6) 将电动机构与竖直连杆连接，此时主隔离开关处于合闸位置，要求将电动操作机构手摇至合闸位置，完全到位。行程开关、辅助开关已切换、限位块充分顶住后，退回1.5圈。由于电动操作力较大，行程开关切换后仍会转动一个较小的角度，将机构手动退回1.5圈，作为电动机转动剩余行程，以防隔离开关瓷柱、限位受力。然后，连接输出轴与竖直连杆。

(7) 锁好机构箱门，改造完成。

4.2 改造后隔离开关的调试

对具备短期停电条件的隔离开关，可按照连接方式安排每段母线停电4～6 h，进行该段母线上所有隔离开关的调试。

对短期内无法安排停电的隔离开关，可待有操作机会时按照上述4.3节所述进行调整。