摘要：GW16型刀闸通常作为户外110千伏及以上电压等级的母线刀闸使用，该型刀闸在长期运行后故障频发，严重影响电网稳定运行。本文通过介绍GW16型刀闸的原理结构，并分析其常见缺陷，得出可行的运维策略。
关键词：GW16型刀闸 缺陷 运维策略
中图分类号： TM591 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00
一、GW16型刀闸的结构原理
GW16型刀闸通常作为户外110千伏及以上电压等级的母线刀闸使用，该型刀闸在长期运行后故障频发，检修时通常需要母线配合停运，一方面影响电网安全稳定运行，另一方面也给变电部门设备运维管理造成负担。
GW16型刀闸为单柱垂直伸缩式，配备电动操作机构。GW16型刀闸运动原理由两个部分复合而成：折叠运动和夹紧运动。合闸时折叠运动由电动机构驱动操作绝缘子转动，通过伞齿轮、齿条等推动，使上导电管向合闸方向运动。在接近合闸位置时，刀闸即开始夹紧运动。滚轮开始与齿轮箱上的斜面接触，并沿斜面继续运动，于是与滚轮相连的顶杆便克服复位弹簧的反作用力向上推移，同时动触头座内的对称式滑块增力机构把顶杆的推移运动转换成动触片的相对钳夹运动。当静触杆被夹住后，滚轮继续沿斜面上移，直至完全合闸。
刀闸分闸过程如下：当开始分闸时，滚轮沿斜面向外运动，直至脱离斜面，此时，在复位弹簧的作用下，顶杆带动动触片张开呈“V”形。折叠运动与合闸过程相反。该型号刀闸的结构原理如图1所示。
二、GW16型刀闸常见缺陷分析
以某220千伏变电站目前在运的28组GW16型刀闸为例进行分析。2006年至今，该变电站GW16型刀闸共发现缺陷41项，处理刀闸发热、合不到位、分不开等34项缺陷都需要母线配合停电将刀闸转检修，占总数的82.9%。因为该型号刀闸故障频发，频繁将母线转检修给电网的安全运行带来了不稳定因素，也给检修单位在处理缺陷时带来较大的压力。
通过对GW16型刀闸缺陷进行逐条梳理和分析，总结缺陷原因主要有以下几点：
1. 导电臂上部的橡胶防水盖密封不良，对活动的触指不能进行有效的密封，同时由于GW16型刀闸运行时，上导电臂垂直伸直，特别容易导致雨水进入上导电臂内，造成导电管内的复位弹簧、操作拉杆、销轴等零件生锈，导电管内壁氧化，导致拉杆上、下操作运动受阻，从而造成合闸不到位。
另外，动触头座的排水孔设计不合理，排水孔太小导致了进入到动触头座的雨水不能及时完全的排出，导致内部零部件锈蚀。
2. 上操作杆末端的滚轮为环氧树脂，材质较软，运行一段时间后会老化变形，会导致在合闸时上导电臂的合闸运动过程中，滚轮的运动行程不够，上导电臂的操作杆的弹簧不能完全被压缩，使得在开关在完全合闸位置时，动触片的夹钳运动未完成，从而导致刀闸发热。
3. 上导电臂内的夹紧弹簧、夹紧件等存在老化或疲劳现象，会导致刀闸合闸不到位；另外，复位弹簧存在老化或疲劳现象，会导致刀闸分不开。
4. 机构内程开关、继电器等二次元件损坏或受潮，导致刀闸不能操作。
一是部分机构的机构门上未装有防雨密封胶或密封胶条老化，在潮湿、盐雾以及风沙等恶劣的外部环境影响下，机构内部的电气元件会因此而导致失效。
二是機构内的电气元件在工作了一段时间后因元件本身的寿命等原因导致失效。如行程开关上弹簧的疲劳老化等导致行程开关不能正常地止动限位或复原；又如继电器内部由于线圈短路或者触点失效导致了继电器不能正常工作等。
5. 连杆、转轴、拐臂等传动部位各关节卡涩、变形造成合不到位。
在开关运行一段时间后由于外部潮湿、盐雾、等外部环境的影响，导致了各个传动部分，如主刀地刀传动拉杆、水平连杆、垂直连杆等各个连接部分发生锈蚀，使得在开关分合闸时各个传动部件不能灵活转动。在经过一段时间运行后各个部分的润滑脂会风化结块，使得传动部分卡滞。
6. 刀闸动触头材质为紫铜，外层石墨镀银。由于部分产品触头的材质不纯、镀银层未达20?m等原因造成触头承受电弧能力未达标，在多次倒闸操作承受拉弧电流产生的高温后，出现触头夹点接触面烧损现象，继而导致触头夹紧力下降，循环往复，设备发热问题加剧。
三、GW16型刀闸运维策略
通过上述分析可知， GW16型刀闸的缺陷部位主要集中在上导电臂，可见刀闸经过多年运行后，上导电臂的密封性能以及各元件的可靠性均有不同程度的下降。
针对该型刀闸家族性缺陷集中在上导电臂的特点，建议对GW16型刀闸进行轮换大修。即事先在库房拆卸和修复旧刀闸上导电臂，提前将易损零部件更换装配好，待停电后直接更换，并将换下的旧导电臂返回库房修复待下个间隔停电时使用。主要检修内容如下：
1.对上导电臂进行解体检修，检查上操作杆的运动是否卡塞，夹紧弹簧、复位弹簧是否老化，触指导电部位是否烧蚀严重，上导电臂是否存在锈蚀现象，密封胶套是否有裂痕，触头排水孔是否不通畅。若存在上述异常现象，进行检修或更换部件。更换的弹簧表面采用喷塑处理，弹簧的耐锈蚀能力增强，另外上导电管上开有出水孔，保证进入管内的雨水能及时从管内流出。更换的拉杆采用热镀锌处理，销轴采用不锈钢材质，大大增加导电管内零件的防腐性能，保证其操作的灵活性和可靠度。
2.更换滚轮及上操作杆，将环氧树脂的滚轮更换为不锈钢滚轮，并在上操作杆处增加一层环氧树脂绝缘。
3.对刀闸机械传动部分进行检查、维护，包括连杆、轴销、拐臂、螺丝等。必要时进行更换，更换的主刀拐臂为铸钢件表面热镀锌处理，拉杆材料加粗且表面热锌处理，拉杆两端接头采用防尘的不锈钢关节轴承，以上零件强度高，抗腐蚀性能强。
4.检查动触头刀片的烧蚀情况，打磨、清洁导电部位；若烧蚀严重或材质、镀银层等不达标，应将其更换为全新的动触头片。
5.检查机构箱体内部的全部二次控制元件，并更换失灵或受潮的元件，如：辅助开关、中间继电器、热继电器、行程开关等按技术要求进行维护。对机构箱体密封情况进行检查，并在密封不良处打玻璃胶，检查机构箱体的自动加热驱潮回路和加热元件的工作状态，确保箱体内部始终处于干燥状态。
上述主要检修内容的3、5项需在设备现场结合停电处理，1、2、4项均可以在检修库房进行组装、修理，所以可以通过“轮换返仓库修复安装”的方式进行检修，节约人力及时间成本。
四、结论
刀闸在电力系统中起到隔离和保护的作用，是电网的重要组成部分。GW16型刀闸由于其设计及材质原因，存在着家族性缺陷；同时，它常常用作母线刀闸，故障影响的范围很大。因此，对其进行针对性的技术改造很有必要。
如上文所述，对GW16型刀闸进行“轮换返仓库修复安装上导电臂，并针对性地对其他部件进行检修”的方案，不仅能有效消除该型号刀闸的家族性缺陷，还能降低因母线停电时间长导致的电网风险，节省运维成本，是应对GW16型刀闸缺陷的一个可行方法。
作者简介：陈鸿光 大学本科 助理工程师 变电检修
