Wie man GW4-Isolatoren installiert und in Betrieb nimmt

In Umspannwerken ist die Anzahl der Abschalthebel in der Regel 2 bis 4 Mal so hoch wie die Anzahl der Schaltgeräte. Aufgrund ihrer großen Menge ist der Arbeitsaufwand für die Installation und Inbetriebnahme beträchtlich. Für Spannungsebenen unter 110 kV dient der GW4-Typ-Abschalthebel als vorherrschendes Gerät. Wenn die Installationsarbeit und die mechanischen Abmessungen des Abschalthebels den Anforderungen nicht entsprechen, können Probleme wie unvollständiges Öffnen/Schließen, überhitzte Kontakte oder sogar Bruch von Porzellanisolatoren auftreten. Daher ist es äußerst notwendig, Methoden zur Installation und Inbetriebnahme von Abschalthebeln zusammenzufassen. Basierend auf der praktischen Erfahrung des Autors werden hier die Installations- und Inbetriebnahmeverfahren für diesen Typ von Abschalthebeln zusammengefasst, um Kollegen eine Referenz zu bieten.

1.Aufbau und Funktionsprinzip des GW4-Typ-Abschalthebels
Um die Installations- und Inbetriebnahmetechniken besser zu beherrschen, ist es wesentlich, einen ausreichenden Überblick über den Aufbau und das Funktionsprinzip des Hebels zu haben.

1.1 Aufbau des Abschalthebels

1.1.1 Aufbau des Abschalthebels
Der GW4-Typ-Abschalthebel hat eine Doppelstützen-Horizontaldrehstruktur und besteht aus drei Einphaseneinheiten. Jede Einphaseneinheit besteht aus einer Basis, Isoliersäulen und leitfähigen Teilen und ist mit einem manuellen oder elektrischen Betriebsmechanismus ausgestattet.

1.1.2 Aufbau des Erdungsschalters
Der Erdungsschalter besteht aus einem festen Kontakt, der an dem leitfähigen Rohr des Abschalthebels befestigt ist, und einem beweglichen Kontaktkolben, der an der Basis montiert ist.

1.1.3 Aufbau des manuellen Betriebsmechanismus
Der manuelle Betriebsmechanismus umfasst einen Bedienhebel, der sich um 90° (oder 180°) in einer horizontalen (oder vertikalen) Ebene dreht, einen Regenschutz und einen Hilfsschalter, der im Inneren untergebracht ist.

1.1.4 Elektrischer Betriebsmechanismus
Die Hauptkomponenten des elektrischen Betriebsmechanismus umfassen einen Elektromotor, ein Getriebe, einen Hilfsschalter, einen Endschalter, einen Umlegeschalter, einen Kontaktor und einen Schütz.

1.2 Funktionsprinzip des Abschalthebels

1.2.1 Funktionsprinzip des Abschalthebels
Wenn die Ausgangswelle des Betriebsmechanismus um 90° (oder 180°) dreht, treibt sie das vertikale Rohr → die Betriebswelle dreht sich um 90° (oder 180°) → der Betriebshebelarm → der aktive Pol der betroffenen Phase dreht sich um 90° → der horizontale Verbindungsstab → die aktiven Pole der anderen Phasen drehen sich um 90° → der Querverbindungsstab → die getriebenen Pole drehen sich entgegengesetzt um 90°, wodurch eine Dreipolen-Kopplung erreicht wird.

1.2.2 Funktionsprinzip des Erdungsschalters
Der Betriebsmechanismus treibt die Übertragungswelle und den horizontalen Verbindungsstab, um die Welle des Erdungsschalters um einen bestimmten Winkel zu drehen, wodurch das Öffnen oder Schließen erreicht wird.

1.2.3 Funktionsprinzip des manuellen Betriebsmechanismus
Wenn der Hebel bedient wird, dreht sich die Ausgangswelle des Mechanismus und treibt den an der Hauptwelle angeschlossenen Hilfsschalter. Während des Öffnen oder Schließen werden entsprechende Kontakte geöffnet oder geschlossen, um jeweilige Öffnen/Schließen-Signale zu senden.

1.2.4 Funktionsprinzip des elektrischen Betriebsmechanismus
Der Motor startet, treibt die Wurmwelle-Reduktionseinheit; die Hauptwelle dreht sich und führt den angeschlossenen Abschalthebel zum Öffnen oder Schließen.

2.Installation des Abschalthebels

2.1 Grundsätze der Installation
Eine ordnungsgemäße Installation und Inbetriebnahme sind Voraussetzung für den normalen Betrieb des Abschalthebels. In gewisser Weise macht eine gute Installation die Hälfte einer erfolgreichen Inbetriebnahme aus. Daher muss bei der Installation das Prinzip „horizontal eben und vertikal senkrecht“ strikt eingehalten werden.

(1) Die Basen aller drei Phasen müssen vertikal ausgerichtet sein – d. h., in derselben horizontalen Ebene liegen –, um sicherzustellen, dass die horizontalen Verbindungsstäbe in einer Ebene bleiben.

(2) Die Basen aller drei Phasen müssen vorn und hinten flach sein – d. h., die getriebenen und treibenden Pole jeder Phase müssen jeweils in derselben vertikalen Ebene liegen –, um sicherzustellen, dass die horizontalen Verbindungsstäbe in einer Ebene bleiben.

(3) Die Basen aller drei Phasen müssen links und rechts parallel sein, um eine korrekte Koordination der Längen der horizontalen Verbindungsstäbe zu gewährleisten.

(4) Die Porzellanisolatoren aller drei Phasen müssen perfekt vertikal sein – um sicherzustellen, dass die horizontalen Verbindungsstäbe in einer Ebene bleiben und die Kontaktoberflächen gut ausgerichtet sind.

(5) Die Ausgangswelle des Betriebsmechanismus muss mit der Betriebswelle der betroffenen Phase achsparallel sein – um den erforderlichen Betriebsmoment zu minimieren.

2.2 Installationsanforderungen für einzelne Komponenten

(1) Isolierstücke – müssen intakt und den Spezifikationen entsprechen.
(2) Dreh- (Übertragungs-) Teile – müssen geschmiert, flexibel und frei von Bindungen sein; falls nicht, MoS₂ oder ähnliches Gleitmittel auftragen.
(3) Fest installierte Teile – müssen sicher befestigt sein, ohne Lockerungen.

2.3 Hinweise während der Installation

(1) Der Nennstrom muss den Anforderungen des Entwurfs entsprechen.
(2) Die Installationsrichtung des Erdungsschalters muss den Anforderungen entsprechen. Bei Einseiten-Erdung kann er links oder rechts erdet werden; in der Regel befindet sich der Erdungsschalter auf der Schalteseite.
(3) Die Öffnungsrichtung des Abschalthebels muss den Anforderungen entsprechen. Wenn man dem Betriebsmechanismus zugewandt steht, sollte die Öffnungsrichtung des Abschalthebels mit der Sichtlinie des Beobachters übereinstimmen.
(4) Die Positionen der linken und rechten Kontakte müssen korrekt installiert sein: der linke Kontakt (Fingerkontaktseite) ist auf der Seite des treibenden Pols montiert, und der rechte Kontakt (Kontaktkopfseite) auf der Seite des getriebenen Pols.
(5) Der Hauptblatt-Betriebsmechanismus ist in der Regel unterhalb der Betriebswelle der Phase A installiert.
(6) Die Phasenabstände: mindestens 2 m für 110 kV und mindestens 1,2 m für 35 kV.

3.Inbetriebnahme des Abschalthebels

3.1 Wesen der Inbetriebnahme
Das Wesen der Inbetriebnahme besteht darin, auf der Grundlage einer korrekten und vernünftigen Installation, alle mechanischen Abmessungen und Winkel an die Standardanforderungen anzupassen.

3.2 Inbetriebnahmeverfahren (von unten nach oben)

3.2.1 Anpassung der Basis

(1) Passen Sie die Flachheit der Basis an.

(2) Die Länge und der Winkel von Kurbelarm 1 (verbunden mit dem horizontalen Verbindungsstange) und Kurbelarm 2 (verbunden mit der Querverbindungsstange) müssen in allen drei Phasen gleich sein. Kurbelarm 3 (verbunden mit dem Hauptblatt-Betriebskurbelarm) variiert je nach Hersteller: Einige montieren ihn auf der Basiswelle (siehe Abbildung 1); andere erfordern eine Ortsweldung an die horizontale Verbindungsstange. Wenn das Produktdokument Anpassungsanweisungen bereitstellt, befolgen Sie diese; andernfalls passen Sie so an, dass nach dem Anschließen des Mechanismus am Schaltgerät die Öffnungs- und Schließwinkel sowie die Synchronisation angemessen sind. (Wenn Kurbelarme 1 und 2 an der Welle verschweißt sind, sind ihr Winkel und ihre Länge nicht einstellbar.)

(3) Passen Sie den Positionierschraubenzieher so an, dass der Freiraum zwischen ihm und der Positionierungsstopplatte 1–3 mm beträgt.

3.2.2 Anpassung der Porzellanisolatoren

Die Anpassung kann mit Distanzscheiben vorgenommen werden, aber beachten Sie, dass die Dicke der an einem einzelnen Ort hinzugefügten Distanzscheiben 3 mm nicht überschreiten darf, und alle an derselben Stelle hinzugefügten Distanzscheiben miteinander verschweißt werden müssen.

(1) Die Vertikalität der Porzellanisolatoren muss den Anforderungen entsprechen.
(2) Die Höhen der beiden Porzellanisolatoren an einem einzigen Pol müssen identisch sein.

3.2.3 Anpassung der leitenden Kontakte
Locker Sie die Schrauben am Endplattenblock, die den Leiterstab festhalten, und drehen oder verschieben Sie den Leiterstab, um eine korrekte Ausrichtung zu erreichen.

(1) Die beiden Leiterstäbe (links und rechts) an einem einzigen Pol müssen ausgerichtet sein – d.h., ihre Höhen müssen konsistent sein, mit einem vertikalen Höhenunterschied von weniger als 5 mm, und sie müssen in einer geraden horizontalen Linie liegen, wie in Abbildung 2 gezeigt.
(2) Die Längen der linken und rechten Leiterstäbe in allen drei Phasen müssen identisch sein.
(3) Die Einfügetiefe der Kontaktfinger in die Kontakte muss in allen drei Phasen gleich sein. Wenn im Herstellerhandbuch ein numerischer Wert angegeben ist, passen Sie entsprechend diesem Wert an; wenn kein Wert angegeben, aber Abbildung 3 vorhanden ist, passen Sie entsprechend Abbildung 3 an; wenn weder ein numerischer Wert noch Abbildung 3 verfügbar ist, passen Sie basierend auf Erfahrung an. Wenn die Einführung zu flach ist, wird die Kontaktfläche nach dem Schließen unzureichend; wenn sie zu tief ist, kann der hohe Aufprall beim Schließen den Isolator beschädigen. Daher sollte nach dem Schließen ein Freiraum (Toleranz) von 4–6 mm zwischen den Kontaktfingern und der Kontaktsbasis gehalten werden, und die Einfügetiefe der Kontaktfinger beim Schließen soll mindestens 90% der Gesamtkontakttiefe betragen.

3.2.4 Anpassung des Betriebspols

(1) Anpassung des Öffnungswegs:
Nachdem der Abschalter geöffnet wurde, sollte der Winkel zwischen dem Leiterstab und der Mittellinie der Basis 90°–92° betragen. Falls es schwierig ist, den Winkel genau zu messen, kann eine einfache Methode verwendet werden, indem man mit einem Maßband überprüft, ob die linken und rechten Leiterstäbe an beiden Enden parallel sind. Ein Unterschied von ±10 mm zwischen den Abständen an den beiden Enden ist akzeptabel.

(2) Anpassung zwischen Betriebspol und Betriebsmechanismus:
Bringen Sie sowohl den Betriebspolkörper als auch den Mechanismus in die geschlossene Position, und verbinden Sie sie (bei flexibler Verbindung). Bei einer starrer Verbindung wird die Verbindung vorübergehend punktverschweißt (vollständige Verschweißung erst nach Abschluss aller Anpassungen). Führen Sie einen vollständigen Öffnen-Schließen-Zyklus durch und beobachten Sie, ob der Betriebspol die vollständige geöffnete oder geschlossene Position erreicht.

• Falls der Pol nicht vollständig schließt, passen Sie die Länge der Querverbindungsstange an: „verlängern, wenn der Schluss unzureichend ist; verkürzen, wenn übergeschlossen“.

• Falls der Pol nicht vollständig öffnet, passen Sie die Länge des Betriebskurbelarms (d.h. Kurbelarm 3 in Abbildung 1) an: „verkürzen, wenn der Öffnungswinkel zu klein ist; verlängern, wenn er zu groß ist“.

Hinweis: „Verkürzen bei unzureichender Öffnung“ kann auf zwei Arten erreicht werden: entweder durch Verlängerung des Betriebskurbelarms oder durch Erhöhung seines eingeschlossenen Winkels; umgekehrt kann „Verlängern“ durch Verringern des Winkels oder Verkürzen des Arms erreicht werden.

Darüber hinaus müssen die Winkelweg des Polkörpers und des Mechanismus konsistent sein. Daher müssen beim Anpassen des Betriebskurbelarms sowohl der Öffnungswinkel als auch der Winkelweg des Mechanismus gleichzeitig berücksichtigt werden.

• Falls der Polkörper die richtige geöffnete/geschlossene Position erreicht hat, aber der Mechanismus nicht, bedeutet dies, dass der Winkelweg (oder Winkel) des Mechanismus geringer als der des Körpers ist. In diesem Fall reduzieren Sie den erforderlichen Winkelweg des Polkörpers, indem Sie den Betriebskurbelarm verkürzen.

• Umgekehrt, falls der Mechanismus die Position erreicht, aber der Polkörper nicht, verlängern Sie den Betriebskurbelarm.

3.2.5 Dreipol-Anpassung

Die Dreipol-Anpassung muss unter der Bedingung vorgenommen werden, dass alle Endplatten des Abschalters der normalen Busleiter-Spannung ausgesetzt sind. Andernfalls ist nach dem Anschluss der Busleiter eine Neuanpassung erforderlich.

Nachdem der Betriebspol (z.B. Phase A) richtig eingestellt wurde, bringen Sie alle drei Pole in die geschlossene Position, installieren die horizontalen Verbindungsstäbe und führen einen vollständigen Öffnen-Schließen-Zyklus durch. Beobachten Sie, ob die anderen beiden Pole die richtige geöffnete/geschlossene Position erreichen.

Der Standard für die Dreipol-Synchronisation basiert auf der gleichzeitigen Kontaktschließung. Während der Einstellung, wenn der Kontakt eines beliebigen Pols gerade den Kontaktfinger berührt, messen Sie die Lücken zwischen den Kontakten und Kontaktfingern der anderen beiden Pole und passen diese Lücken an, indem Sie die Länge der Querverbindungsstangen ändern.

Falls nach Erreichung der Synchronisation die Öffnungs- und Schließpositionen noch nicht vollständig erreicht sind, wenden Sie die „Kompromissmethode“ an: Nehmen Sie den Mittelwert zwischen den Über- und Unterfahrwerten und passen Sie in Richtung dieses Mittelwerts an—während Sie sicherstellen, dass die vom Hersteller vorgegebene Synchronisationstoleranz eingehalten wird.

Häufige Szenarien (unter der Annahme, dass Phase A der Betriebspol ist):

(1) Alle drei Pole sind synchronisiert, aber keiner erreicht die vollständige Öffnungs-/Schließposition → passen Sie die Länge des Betriebshebelarms leicht an.
(2) Alle drei Pole erreichen die korrekten Öffnungs-/Schließpositionen, sind aber nicht synchronisiert → verwenden Sie die Kompromissmethode auf den Querverbindungsstangen, um den Synchronisationsstandards zu entsprechen.
(3) Phasen A und B sind synchronisiert, aber Phase C nicht (allerdings arbeiten alle korrekt) → passen Sie die Querverbindungsstange von Phase C an.
(4) Phasen B und C sind synchronisiert, aber Phase A nicht → passen Sie die Querverbindungsstange von Phase A an.
(5) Phasen A und C sind synchronisiert, aber Phase B nicht → passen Sie die Querverbindungsstange von Phase B an.

(6) Alle drei Pole sind synchronisiert, aber Phasen A und B erreichen nicht die vollständige Öffnungs-/Schließposition → passen Sie entweder die horizontale Verbindungsstange zwischen Phasen A und B an, um sie in die richtige Position zu bringen, oder passen Sie die Querverbindungsstange von Phase C so an, dass ihre unvollständige Fahrt der von Phasen A und B entspricht, und passen anschließend die Länge des Betriebshebelarms an.

(7) Alle drei Pole sind synchronisiert, aber Phasen B und C erreichen nicht die vollständige Öffnungs-/Schließposition → passen Sie die horizontale Verbindungsstange zwischen Phasen B und C an, oder passen Sie die Querverbindungsstange von Phase A so an, dass ihre unvollständige Fahrt der von Phasen B und C entspricht, und passen anschließend die Hebelarmlänge an.

(8) Alle drei Pole sind synchronisiert, aber Phasen A und C erreichen nicht die vollständige Öffnungs-/Schließposition → passen Sie sowohl die horizontalen Verbindungsstangen AB und BC an, oder passen Sie die Querverbindungsstange von Phase B so an, dass ihre unvollständige Fahrt der von Phasen A und C entspricht, und passen anschließend die Hebelarmlänge an.

(9) Schlimmstmöglicher Fall: Alle drei Pole sind sowohl unsynchronisiert als auch mit unvollständiger Fahrt → passen Sie umfassend die horizontalen Verbindungen, Querverbindungen und den Betriebshebelarm unter Verwendung der Kompromissmethode an, um die erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen.

Daher lautet das Prinzip der Einstellung der Dreipol-Koppelung: Die Synchronisation muss den Spezifikationen entsprechen, das Schließen muss präzise sein, und das Öffnen muss den erforderlichen Kontaktabstand erfüllen. Im Allgemeinen hat bei Konflikten zwischen diesen drei Kriterien der Kontaktabstand beim Öffnen Vorrang, und ein geringfügiger Verlust des Öffnungsabstands kann notfalls akzeptiert werden.
(Hinweis: Bei Quer- und horizontalen Verbindungsstangen mit gegensinnig gewinkelten Enden versuchen Sie, die sichtbaren Gewindelängen auf beiden Seiten während der Einstellung gleich zu halten.)

3.2.6 Einstellung der Öffnungs-/Schließpositions-Schrauben

Nach Abschluss der Einstellung der Dreipol-Koppelung ziehen Sie die Sperrmuttern an den Quer- und horizontalen Verbindungsstangen fest. Anschließend stellen Sie den Freiraum zwischen den Öffnungs-/Schließpositions-Schrauben und der Stopplatte auf 1–3 mm ein.

3.3 Inbetriebnahme des Erdungsschalters

Die Inbetriebnahme des Erdungsschalters erfolgt nach vollständiger Inbetriebnahme des Hauptisolators. Die Methode ist ähnlich, aber es müssen folgende Punkte beachtet werden:

(1) Die horizontalen Verbindungsstangen des Erdungsschalters sind meist über Rohrklammern verbunden. Daher sollten die Bolzen bei der Anzucht kreuzweise, symmetrisch, gleichmäßig und schrittweise angezogen werden; andernfalls kann eine Fehlstellung zwischen dem Erdleiter und dem statischen Kontakt auftreten.

(2) Der Kontakt zwischen dem Erdleiter und dem statischen Kontakt muss gut sein. Ideal sollte der Leiter 3–10 mm über den statischen Kontakt hinausragen—spezifische Werte variieren je nach Hersteller und sollten dem Handbuch entsprechen. Im Allgemeinen, da die horizontale Verbindung des Hauptschalters auf der Antriebsseite installiert ist, sollte bei einem internen Erdungsschalter mit rechtsseitiger Erdung der Überstand nicht zu groß sein; andernfalls kann der Erdklinge beim Öffnen des Hauptisolators aufgrund mechanischer Interferenz zwischen der Spitze des Erdleiters und der horizontalen Verbindung des Hauptschalters das Schließen verwehrt bleiben.

(3) In der offenen Position sollte der Erdleiter waagerecht bleiben. Gegebenenfalls verwenden Sie einen Wasserwaage, um sicherzustellen, dass der erforderliche Isolationsabstand nach dem Öffnen eingehalten wird.

3.4 Einstellung der mechanischen Verriegelung

Nach der Inbetriebnahme sowohl des Isolators als auch des Erdungsschalters stellen Sie die mechanische Verriegelung ein—dies markiert die Fertigstellung der gesamten Gruppe des Isolators.

Stellen Sie die relative Position der Sektorplatte und der Bogenplatte auf der Basis so ein, dass:

• Wenn der Isolator geschlossen ist, der Erdungsschalter nicht geschlossen werden kann;

• Wenn der Erdungsschalter geschlossen ist, der Isolator nicht geschlossen werden kann.

3.5 Inbetriebnahme des manuellen Betriebsmechanismus

Der manuelle Betriebsmechanismus wird gleichzeitig mit dem Hauptkörper eingestellt. Während der Einstellung überprüfen Sie auch:

(1) Gleitende Drehung des Mechanismus—die Betriebskraft am Griff darf 1 kgf nicht überschreiten.
(2) Richtiges Umschalten des Hilfsschalters—der Standard ist, dass der Hilfsschalter bei etwa 4/5 der Fahrt zum Endanschlag zuverlässig schaltet, während der Mechanismus sich bewegt.

3.6 Inbetriebnahme des elektrischen Betriebsmechanismus

Die Inbetriebnahme des elektrischen Mechanismus ist komplexer als die des manuellen Typs. Wichtige Prüfpunkte umfassen:

(1) Alle Komponenten sind intakt.
(2) Die Verkabelung ist korrekt; führen Sie mehrere manuelle/elektrische und lokale/ferne Operationen durch, um die korrekte Funktion zu bestätigen.
(3) Bevor eine Testbetriebsenergie zugeführt wird, stellen Sie das Getriebe zunächst in die mittlere Position zwischen offen und geschlossen, dann betätigen Sie es.
(4) Die Drehrichtung des Motors muss der erforderlichen Öffnen/Schließen-Richtung des Hauptkörpers entsprechen.
(5) Sowohl die elektrischen als auch die mechanischen Endschalter müssen ordnungsgemäß eingestellt und mit den endgültigen Öffnen/Schließen-Positionen des Hauptkörpers ausgerichtet sein.

4. Schlussfolgerung

Da Isolierschalter lange Zeit als einfache elektrische Geräte betrachtet wurden, treten häufig Betriebsfehler wie mechanische Blockierungen und Überhitzungen im Leitungsweg auf, was oft zu ungeplanten Ausfällen führt und die Versorgungsicherheit erheblich beeinträchtigt.

Eine vertraute Kenntnis der Struktur, der Funktionsprinzipien und der Installations-/Inbetriebnahmemethoden von Isolierschaltern kann dazu beitragen, gezwungene Ausfälle und unzuverlässige Betriebsbedingungen effektiv zu verhindern, die Effizienz der vor Ort durchgeführten Arbeiten zu verbessern und den Widerspruch zwischen unzuverlässiger Ausrüstungsleistung und den hohen Zuverlässigkeitsanforderungen moderner Stromsysteme zu lösen.