Как установить и ввести в эксплуатацию разъединители GW4

На подстанциях количество разъединителей обычно в 2-4 раза превышает количество выключателей. Из-за их большого количества объем работ по установке и наладке значителен. Для напряжений ниже 110 кВ основным оборудованием служит разъединитель типа GW4. Если установка и механическая регулировка разъединителя не соответствуют требованиям, могут возникнуть проблемы, такие как неполное открытие/закрытие, перегрев контактов или даже разрушение фарфоровых изоляторов. Поэтому крайне необходимо обобщить методы установки и наладки разъединителей. На основе практического опыта автора ниже приведены процедуры установки и наладки данного типа разъединителей для справки коллег.

1. Структура и принцип работы разъединителя типа GW4
Для лучшего освоения техник установки и методов наладки необходимо иметь достаточное представление о структуре и принципе работы разъединителя.

1.1 Структура разъединителя

1.1.1 Структура разъединителя
Разъединитель типа GW4 имеет двойную колонную горизонтальную поворотную структуру, состоящую из трех однофазных блоков. Каждый однофазный блок состоит из основания, изоляционных столбов и проводящих частей, а также оснащен ручным или электрическим приводом.

1.1.2 Структура заземляющего выключателя
Заземляющий выключатель состоит из неподвижного контакта, закрепленного на проводящей трубе разъединителя, и подвижного контактного стержня, установленного на основании.

1.1.3 Структура ручного привода
Ручной привод включает в себя рукоятку, которая вращается на 90° (или 180°) в горизонтальной (или вертикальной) плоскости, защитный кожух от дождя и вспомогательный выключатель, расположенный внутри.

1.1.4 Электрический привод
Основные компоненты электрического привода включают электродвигатель, редуктор, вспомогательный выключатель, концевой выключатель, переключатель, контактор и автоматический выключатель.

1.2 Принцип работы разъединителя

1.2.1 Принцип работы разъединителя
При вращении выходного вала привода на 90° (или 180°) он приводит в движение вертикальную трубу → вал привода вращается на 90° (или 180°) → рычаг привода → активный полюс управляемой фазы вращается на 90° → горизонтальный тяговый стержень → активные полюсы других фаз вращаются на 90° → поперечный тяговый стержень → управляемые полюсы вращаются в противоположном направлении на 90°, обеспечивая синхронную работу трех полюсов.

1.2.2 Принцип работы заземляющего выключателя
Привод приводит в движение передаточный вал и горизонтальный тяговый стержень, вращая вал заземляющего выключателя на определенный угол, что обеспечивает его открытие или закрытие.

1.2.3 Принцип работы ручного привода
При управлении рукояткой выходной вал привода вращается, приводя в действие вспомогательный выключатель, соединенный с главным валом. При операциях открытия или закрытия соответствующие контакты открываются или закрываются, отправляя соответствующие сигналы открытия или закрытия.

1.2.4 Принцип работы электрического привода
Электродвигатель запускается, приводя в действие червячный редуктор; главный вал вращается, приводя в действие связанный с ним разъединитель, открывая или закрывая его.

2. Установка разъединителя

2.1 Принципы установки
Правильная установка и наладка являются предпосылками для нормальной работы разъединителя. В некотором смысле, хорошая установка составляет половину успешной наладки. Поэтому при установке необходимо строго соблюдать принцип "горизонтально ровно и вертикально отвесно".

(1) Основания всех трех фаз должны быть вертикально выровнены — то есть находиться в одной горизонтальной плоскости, чтобы обеспечить совпадение горизонтальных тяговых стержней.

(2) Основания всех трех фаз должны быть выровнены спереди назад — то есть управляемые и управляющие полюса каждой фазы должны соответственно находиться в одной вертикальной плоскости, чтобы обеспечить совпадение горизонтальных тяговых стержней.

(3) Основания всех трех фаз должны быть параллельны слева направо, чтобы обеспечить правильное согласование длин горизонтальных тяговых стержней.

(4) Фарфоровые изоляторы всех трех фаз должны быть абсолютно вертикальными, чтобы обеспечить совпадение горизонтальных тяговых стержней и правильное выравнивание контактных поверхностей.

(5) Выходной вал привода должен быть коаксиальным с валом привода управляемой фазы, чтобы минимизировать необходимый крутящий момент.

2.2 Требования к установке отдельных компонентов

(1) Изоляционные части — должны быть целыми и соответствовать спецификациям.
(2) Вращающиеся (передачные) части — должны быть смазаны, гибкими и без заеданий; если это не так, следует применить MoS₂ или аналогичную смазку.
(3) Неподвижные части — должны быть надежно закреплены, без люфта.

2.3 Меры предосторожности при установке

(1) Номинальный ток должен соответствовать проектным требованиям.
(2) Направление установки заземляющего выключателя должно соответствовать требованиям. Для одностороннего заземления возможна установка слева или справа; обычно заземляющий выключатель расположен на стороне выключателя.
(3) Направление открытия разъединителя должно соответствовать требованиям. При взгляде на привод направление открытия разъединителя должно совпадать с линией зрения наблюдателя.
(4) Позиции левых и правых контактов должны быть правильно установлены: левый контакт (сторона пальцевого контакта) устанавливается на стороне управляемого полюса, а правый контакт (сторона головки контакта) — на стороне управляемого полюса.
(5) Привод основного ножа обычно устанавливается под валом привода фазы A.
(6) Расстояние между фазами: не менее 2 м для 110 кВ и не менее 1,2 м для 35 кВ.

3. Наладка разъединителя

3.1 Суть пусконаладочных работ
Суть пусконаладочных работ заключается в том, чтобы, основываясь на правильной и разумной установке, отрегулировать все механические размеры и углы в соответствии со стандартными требованиями.

3.2 Порядок пусконаладочных работ (снизу вверх)

3.2.1 Регулировка основания

(1) Отрегулируйте плоскостность основания.

(2) Длина и угол рычага 1 (соединенного с горизонтальным тяговым стержнем) и рычага 2 (соединенного с поперечным тяговым стержнем) должны быть одинаковыми для всех трех фаз. Рычаг 3 (соединенный с основным рабочим рычагом) варьируется в зависимости от производителя: некоторые устанавливают его на оси основания (как показано на рисунке 1); другие требуют сварки на месте на горизонтальный тяговый стержень. Если документация по продукту содержит инструкции по регулировке, следуйте им; в противном случае, отрегулируйте так, чтобы после подключения механизма к корпусу выключателя, углы открытия/закрытия и синхронизация были подходящими. (Если рычаги 1 и 2 сварены к оси, их угол и длина не регулируются.)

(3) Отрегулируйте винт позиционирования так, чтобы зазор между ним и упорной пластиной составлял 1–3 мм.

3.2.2 Регулировка фарфоровых изоляторов

Регулировку можно выполнить с помощью прокладок, но обратите внимание, что толщина добавленных прокладок в одном месте не должна превышать 3 мм, и все прокладки, добавленные в одном месте, должны быть сварены вместе.

(1) Вертикальность фарфоровых изоляторов должна соответствовать требованиям.
(2) Высота двух фарфоровых изоляторов на одной опоре должна быть одинаковой.

3.2.3 Регулировка контактных соединений
Ослабьте винты на клеммнике, которые фиксируют проводящий стержень, затем поверните или сместите проводящий стержень для достижения правильного выравнивания.

(1) Два проводящих стержня (левый и правый) на одной опоре должны быть выровнены — то есть их высота должна быть одинаковой, с вертикальной разницей менее 5 мм, и они должны лежать в одной прямой горизонтальной линии, как показано на рисунке 2.
(2) Длина левых и правых проводящих стержней во всех трех фазах должна быть одинаковой.
(3) Глубина вставки контактных пальцев в контакты должна быть одинаковой для всех трех фаз. Если руководство производителя указывает числовое значение, регулируйте в соответствии с этим значением; если числового значения нет, но представлен рисунок 3, регулируйте в соответствии с рисунком 3; если ни числового значения, ни рисунка 3 нет, регулируйте на основе опыта. Если вставка слишком мелкая, площадь контакта после закрытия будет недостаточной; если слишком глубокая, избыточная сила удара при закрытии может повредить изолятор. Поэтому после закрытия должен быть сохранен зазор (запас) 4–6 мм между контактными пальцами и базой контакта, а глубина вставки контактных пальцев при закрытии должна быть не менее 90% общей глубины контакта.

3.2.4 Регулировка операционного полюса

(1) Регулировка открытого расстояния:
После открытия разъединителя угол между проводящим стержнем и центральной линией основания должен находиться в пределах 90°–92°. Если сложно точно измерить угол, простой метод — использовать рулетку для проверки, параллельны ли левые и правые проводящие стержни на обоих концах. Разница ±10 мм между расстояниями на обоих концах допустима.

(2) Регулировка между операционным полюсом и механизмом управления:
Установите оба — тело операционного полюса и механизм — в закрытое положение, затем соедините их (если используется гибкое соединение). Если это жесткое соединение, временно сделайте точечную сварку соединения (полная сварка выполняется только после завершения всех регулировок). Выполните один полный цикл открытия-закрытия и наблюдайте, достигает ли операционный полюс полностью открытого или закрытого положения.

• Если полюс не закрывается полностью, отрегулируйте длину поперечного тягового стержня: «удлините, если закрытие недостаточно; укоротите, если перекрыто».

• Если полюс не открывается полностью, отрегулируйте длину рабочего рычага (то есть рычага 3 на рисунке 1): «укоротите, если угол открытия слишком мал; удлините, если слишком велик».

Примечание: «Укорачивание для недостаточного открытия» можно достичь двумя способами: увеличив длину рабочего рычага или увеличив его включенный угол; наоборот, «удлинение» можно сделать, уменьшив угол или укоротив рычаг.

Кроме того, угловое перемещение тела полюса и механизма должно быть согласовано. Поэтому при регулировке рабочего рычага необходимо одновременно учитывать угол открытия и угловое перемещение механизма.

• Если тело полюса достигло правильного открытого/закрытого положения, но механизм еще нет, это означает, что ход (или угол) механизма меньше, чем у тела. В этом случае уменьшите необходимый ход тела полюса, укоротив рабочий рычаг.

• Наоборот, если механизм достиг положения, но тело полюса еще нет, удлините рабочий рычаг.

3.2.5 Регулировка трехполюсного взаимодействия

Регулировка трехполюсного взаимодействия должна выполняться при условии, что все клеммные пластины разъединителя подвергаются нормальному натяжению шин. В противном случае после подключения шин потребуется повторная регулировка.

После правильной регулировки операционного полюса (например, фаза A) установите все три полюса в закрытое положение, установите горизонтальные тяговые стержни и выполните один полный цикл открытия-закрытия. Наблюдайте, достигают ли остальные два полюса правильного открытого/закрытого положения.

Стандарт для трехполюсной синхронизации основан на одновременном контактировании. При регулировке, когда контакт любого из полюсов только касается его контактного пальца, измерьте зазоры между контактами и контактными пальцами двух других полюсов и отрегулируйте эти зазоры, изменяя длину поперечных тяг.

Если после достижения синхронизации положения открытого/закрытого состояния все еще не достигнуты полностью, примените метод «компромисса»: возьмите середину между значениями перехода и недостатка и отрегулируйте в направлении этой средней точки, обеспечивая соответствие допуску синхронизации, указанному производителем.

Общие сценарии (предполагая, что фаза A является рабочим полюсом):

(1) Все три полюса синхронизированы, но ни один не достигает полного открытого/закрытого положения → слегка отрегулируйте длину рабочего рычага.
(2) Все три полюса достигают правильных открытых/закрытых положений, но не синхронизированы → используйте метод компромисса на поперечных тягах, чтобы соответствовать стандартам синхронизации.
(3) Фазы A и B синхронизированы, но фаза C нет (хотя все работают правильно) → отрегулируйте поперечную тягу фазы C.
(4) Фазы B и C синхронизированы, но фаза A нет → отрегулируйте поперечную тягу фазы A.
(5) Фазы A и C синхронизированы, но фаза B нет → отрегулируйте поперечную тягу фазы B.

(6) Все три полюса синхронизированы, но фазы A и B не достигают полностью закрытого/открытого положения → либо отрегулируйте горизонтальную тягу между фазами A и B, чтобы привести их в правильное положение, либо отрегулируйте поперечную тягу фазы C, чтобы ее неполный ход соответствовал фазам A и B, затем повторно отрегулируйте длину рабочего рычага.

(7) Все три полюса синхронизированы, но фазы B и C не достигают полностью закрытого/открытого положения → отрегулируйте горизонтальную тягу между фазами B и C, либо отрегулируйте поперечную тягу фазы A, чтобы она соответствовала неполному ходу фаз B и C, затем отрегулируйте длину рабочего рычага.

(8) Все три полюса синхронизированы, но фазы A и C не достигают полностью закрытого/открытого положения → отрегулируйте обе горизонтальные тяги AB и BC, либо отрегулируйте поперечную тягу фазы B, чтобы она соответствовала неполному ходу фаз A и C, затем отрегулируйте длину рабочего рычага.

(9) Наихудший сценарий: все три полюса как несинхронизированы, так и имеют неполный ход → комплексно отрегулируйте горизонтальные и поперечные тяги, а также рабочий рычаг, используя метод компромисса, чтобы соответствовать необходимым спецификациям.

Таким образом, принцип регулировки трехполюсного взаимодействия заключается в следующем: синхронизация должна соответствовать спецификациям, закрытие должно быть точным, а открытие должно удовлетворять требуемому расстоянию между контактами. Обычно, если возникают конфликты между этими тремя критериями, приоритет отдается расстоянию между контактами при открытом состоянии, и при необходимости можно немного пожертвовать этим расстоянием.
(Примечание: Для поперечных и горизонтальных тяг с противоположно резьбовыми концами при регулировке старайтесь сохранять равные длины выступающих резьбовых участков с обеих сторон.)

3.2.6 Регулировка винтов позиционирования открытого/закрытого состояния

После завершения регулировки трехполюсного взаимодействия затяните гайки-фиксаторы на поперечных и горизонтальных тягах. Затем отрегулируйте зазор между винтами позиционирования открытого/закрытого состояния и остановочной пластиной до 1–3 мм.

3.3 Ввод в эксплуатацию заземляющего выключателя

Ввод в эксплуатацию заземляющего выключателя выполняется после полного ввода в эксплуатацию основного разъединителя. Метод аналогичен, но следует обратить внимание на следующие моменты:

(1) Горизонтальные тяги заземляющего выключателя в основном соединены через трубные хомуты. Поэтому при затяжке болтов применяйте момент крест-накрест, симметрично, равномерно и постепенно; в противном случае может произойти смещение между заземляющим проводящим стержнем и неподвижным контактом.

(2) Контакт между заземляющим проводящим стержнем и неподвижным контактом должен быть хорошим. Идеально, если проводящий стержень выступает за неподвижный контакт на 3–10 мм, хотя конкретные значения могут варьироваться в зависимости от производителя и должны следовать инструкции. Обычно, поскольку горизонтальная тяга основного выключателя установлена на стороне приводного полюса, для внутреннего заземляющего выключателя с правосторонним заземлением выступ не должен быть слишком большим; в противном случае, когда основной разъединитель открыт, заземляющий нож может не закрыться из-за механического препятствия между кончиком заземляющего стержня и горизонтальной тягой основного выключателя.

(3) В открытом положении заземляющий проводящий стержень должен оставаться горизонтальным. При необходимости используйте уровень, чтобы убедиться, что после открытия поддерживается необходимое расстояние изоляции.

3.4 Регулировка механической блокировки

После ввода в эксплуатацию как разъединителя, так и заземляющего выключателя, отрегулируйте механическую блокировку — это завершит ввод в эксплуатацию всей группы разъединителей.

Отрегулируйте относительное положение секторной и дуговой пластин на базе, чтобы:

• Когда разъединитель закрыт, заземляющий выключатель не может быть закрыт;

• Когда заземляющий выключатель закрыт, разъединитель не может быть закрыт.

3.5 Ввод в эксплуатацию ручного механизма управления

Ручной механизм управления регулируется одновременно с основным корпусом. Во время регулировки также проверьте:

(1) Плавность вращения механизма — усилие на рукоятке не должно превышать 1 кгс.
(2) Правильное переключение вспомогательного выключателя — стандартом является то, что вспомогательный выключатель надежно работает примерно на 4/5 хода к предельному положению при движении механизма.

3.6 Ввод в эксплуатацию электрического механизма управления

Ввод в эксплуатацию электрического механизма более сложен, чем ручного. Основные пункты проверки включают:

(1) Все компоненты целы.
(2) Проводка правильная; выполните несколько ручных/электрических и локальных/удаленных операций, чтобы подтвердить правильность действия.
(3) Перед подачей напряжения для пробного запуска сначала установите механизм в среднее положение между открытым и закрытым, затем приведите в действие.
(4) Направление вращения двигателя должно соответствовать требуемому направлению открытия/закрытия основного корпуса.
(5) Оба электрические и механические концевые выключатели должны быть правильно настроены и совмещены с конечными положениями открытия/закрытия основного корпуса.

4. Заключение

Поскольку разъединители долгое время рассматривались как простые электрические устройства, дефекты в работе, такие как механическое заедание и перегрев в проводящей цепи, часто возникают, вынуждая незапланированные остановки и серьезно влияя на надежность электроснабжения.

Знакомство со структурой, принципами работы и методами установки/ввода в эксплуатацию разъединителей может эффективно предотвратить вынужденные остановки и ненадежную работу, повысить эффективность работы на месте и разрешить противоречие между ненадежной работой оборудования и высокими требованиями к надежности современных энергетических систем.