Cách Lắp đặt và Hoạt động GW4 Isolators

Tại các trạm biến áp, số lượng công tắc cách ly thường là 2 đến 4 lần so với số lượng cầu chì. Do số lượng lớn, khối lượng công việc cho việc lắp đặt và vận hành là đáng kể. Đối với các mức điện áp dưới 110 kV, công tắc cách ly loại GW4 đóng vai trò là thiết bị chủ đạo. Nếu công tác lắp đặt và điều chỉnh kích thước cơ khí của công tắc cách ly không đạt yêu cầu, có thể xảy ra các vấn đề như mở/khóa không hoàn toàn, tiếp điểm quá nhiệt, thậm chí gãy sứ cách điện. Do đó, việc tổng hợp phương pháp lắp đặt và vận hành cho công tắc cách ly là rất cần thiết. Dựa trên kinh nghiệm thực tế của tác giả, các quy trình lắp đặt và vận hành cho loại công tắc cách ly này được tóm tắt dưới đây để tham khảo.

1.Cấu trúc và Nguyên lý Hoạt động của Công tắc Cách ly Loại GW4
Để nắm vững kỹ thuật lắp đặt và phương pháp vận hành, cần phải hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của công tắc.

1.1 Cấu trúc của Công tắc Cách ly

1.1.1 Cấu trúc của Công tắc Cách ly
Công tắc cách ly loại GW4 có cấu trúc xoay ngang hai cột, bao gồm ba đơn vị một pha. Mỗi đơn vị một pha bao gồm đế, trụ cách điện, và bộ phận dẫn điện, và được trang bị cơ cấu vận hành bằng tay hoặc bằng điện.

1.1.2 Cấu trúc của Công tắc Đất
Công tắc đất bao gồm tiếp điểm cố định gắn trên ống dẫn điện của công tắc cách ly và thanh tiếp điểm di động gắn trên đế.

1.1.3 Cấu trúc của Cơ cấu Vận hành Bằng Tay
Cơ cấu vận hành bằng tay bao gồm tay quay quay 90° (hoặc 180°) trong mặt phẳng ngang (hoặc dọc), nắp chống mưa, và công tắc phụ được chứa bên trong.

1.1.4 Cơ cấu Vận hành Bằng Điện
Các thành phần chính của cơ cấu vận hành bằng điện bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, công tắc phụ, công tắc giới hạn, công tắc chọn, rơle, và cầu chì.

1.2 Nguyên lý Hoạt động của Công tắc Cách ly

1.2.1 Nguyên lý Hoạt động của Công tắc Cách ly
Khi trục đầu ra của cơ cấu vận hành quay 90° (hoặc 180°), nó truyền động đến ống thẳng đứng → trục vận hành quay 90° (hoặc 180°) → cánh tay quay → cực hoạt động của pha được vận hành quay 90° → thanh liên kết ngang → các cực hoạt động của các pha khác quay 90° → thanh liên kết chéo → các cực bị dẫn quay ngược lại 90°, đạt được hoạt động liên kết ba cực.

1.2.2 Nguyên lý Hoạt động của Công tắc Đất
Cơ cấu vận hành truyền động đến trục truyền và thanh liên kết ngang để quay trục quay của công tắc đất một góc nhất định, từ đó đạt được trạng thái mở hoặc đóng.

1.2.3 Nguyên lý Hoạt động của Cơ cấu Vận hành Bằng Tay
Khi tay quay được vận hành, trục đầu ra của cơ cấu quay, truyền động đến công tắc phụ kết nối với trục chính. Trong quá trình mở hoặc đóng, các tiếp điểm tương ứng được mở hoặc đóng để gửi tín hiệu mở/đóng tương ứng.

1.2.4 Nguyên lý Hoạt động của Cơ cấu Vận hành Bằng Điện
Động cơ khởi động, truyền động đến bộ giảm tốc vít me; trục chính quay, làm động công tắc cách ly mở hoặc đóng.

2.Lắp đặt Công tắc Cách ly

2.1 Nguyên tắc Lắp đặt
Việc lắp đặt và vận hành đúng cách là tiền đề cho hoạt động bình thường của công tắc cách ly. Trong một nghĩa nào đó, việc lắp đặt tốt chiếm một nửa thành công của việc vận hành. Do đó, trong quá trình lắp đặt, phải tuân theo nghiêm ngặt nguyên tắc “cân ngang và thẳng đứng”.

(1) Các đế của cả ba pha phải thẳng đứng - tức là nằm trong cùng một mặt phẳng ngang - để đảm bảo các thanh liên kết ngang nằm trong cùng một mặt phẳng.

(2) Các đế của cả ba pha phải đồng phẳng trước sau - tức là các cực dẫn và cực bị dẫn của mỗi pha phải nằm trong cùng một mặt phẳng dọc - để đảm bảo các thanh liên kết ngang nằm trong cùng một mặt phẳng.

(3) Các đế của cả ba pha phải song song trái phải để đảm bảo sự phối hợp đúng đắn của độ dài thanh liên kết ngang.

(4) Các sứ cách điện của cả ba pha phải hoàn toàn thẳng đứng - để giữ cho các thanh liên kết ngang nằm trong cùng một mặt phẳng và đảm bảo sự căn chỉnh bề mặt tiếp xúc tốt.

(5) Trục đầu ra của cơ cấu vận hành phải đồng trục với trục vận hành của pha được vận hành - để giảm thiểu mô men vận hành cần thiết.

2.2 Yêu cầu Lắp đặt cho Các Thành phần Riêng Lẻ

(1) Các bộ phận cách điện - phải nguyên vẹn và đáp ứng tiêu chuẩn.
(2) Các bộ phận quay (truyền động) - phải được bôi trơn, linh hoạt và không bị kẹt; nếu không, hãy sử dụng MoS₂ hoặc dầu mỡ tương tự.
(3) Các bộ phận cố định - phải được cố định chắc chắn, không bị lỏng lẻo.

2.3 Lưu ý Trong Quá Trình Lắp đặt

(1) Dòng điện định mức phải tuân theo yêu cầu thiết kế.
(2) Hướng lắp đặt của công tắc đất phải đáp ứng yêu cầu. Đối với việc nối đất một phía, có thể nối đất bên trái hoặc bên phải; thường thì công tắc đất được đặt ở phía công tắc.
(3) Hướng mở của công tắc cách ly phải đáp ứng yêu cầu. Khi đối diện với cơ cấu vận hành, hướng mở của công tắc cách ly nên phù hợp với tầm nhìn của người quan sát.
(4) Vị trí tiếp điểm trái và phải phải được lắp đặt chính xác: tiếp điểm bên trái (bên tiếp điểm ngón tay) được gắn trên bên cực dẫn, và tiếp điểm bên phải (bên đầu tiếp điểm) được gắn trên bên cực bị dẫn.
(5) Cơ cấu vận hành lưỡi dao chính thường được lắp đặt dưới trục vận hành của pha A.
(6) Khoảng cách giữa các pha: không ít hơn 2 m cho 110 kV, và không ít hơn 1,2 m cho 35 kV.

3.Vận hành Công tắc Cách ly

3.1 Bản chất của việc đưa vào sử dụng
Bản chất của việc đưa vào sử dụng là, dựa trên việc lắp đặt chính xác và hợp lý, điều chỉnh tất cả các kích thước cơ khí và góc độ để đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn.

3.2 Thủ tục đưa vào sử dụng (từ dưới lên)

3.2.1 Điều chỉnh Cơ sở

(1) Điều chỉnh độ phẳng của cơ sở.

(2) Chiều dài và góc của Crank Arm 1 (kết nối với thanh liên kết ngang) và Crank Arm 2 (kết nối với thanh liên kết chéo) phải đồng nhất trên cả ba pha. Crank Arm 3 (kết nối với cần gạt hoạt động chính) thay đổi theo nhà sản xuất: một số lắp nó trên trục cơ sở (như được hiển thị trong Hình 1); những người khác yêu cầu hàn tại chỗ lên thanh liên kết ngang. Khi tài liệu sản phẩm cung cấp hướng dẫn điều chỉnh, hãy tuân theo chúng; nếu không, điều chỉnh sao cho sau khi kết nối cơ chế với thân công tắc, góc mở/đóng và sự đồng bộ hóa là phù hợp. (Nếu Crank Arms 1 và 2 được hàn vào trục, góc và chiều dài của chúng không thể điều chỉnh.)

(3) Điều chỉnh vít định vị sao cho khoảng cách giữa nó và tấm chặn định vị là 1–3 mm.

3.2.2 Điều chỉnh Cụm cách điện sứ

Điều chỉnh có thể được thực hiện bằng cách sử dụng墊片，但请注意，在任何单个位置添加的垫片厚度不得超过3毫米，并且在同一位置添加的所有垫片应焊接在一起。

(1) 绝缘子的垂直度必须符合要求。
(2) 单个杆上的两个绝缘子的高度必须相同。

3.2.3 导电触点的调整
松开端子板上固定导电杆的螺丝，然后旋转或移动导电杆以实现正确对齐。

(1) 单个杆上的两个导电杆（左和右）必须对齐——即它们的高度应一致，垂直高度差小于5毫米，并且应在一条水平直线上，如图2所示。
(2) 左右导电杆在所有三个相位中的长度必须相同。
(3) 接触指插入接触点的深度在所有三个相位中必须相同。如果制造商手册中指定了数值，请根据该值进行调整；如果没有给出数值但提供了图3，请根据图3进行调整；如果既没有数值也没有图3，则根据经验进行调整。如果插入太浅，闭合后的接触面积将不足；如果太深，闭合时的冲击力可能会损坏绝缘子。因此，闭合后，接触指与接触基座之间应保持4-6毫米的间隙（余量），并且闭合时接触指的插入深度应不少于总接触深度的90%。

3.2.4 操作杆的调整

(1) 开距调整：
隔离开关打开后，导电杆与底座中心线之间的角度应在90°-92°范围内。如果难以准确测量角度，可以使用卷尺检查左右导电杆两端是否平行。两端距离相差±10毫米是可以接受的。

(2) 操作杆与操作机构之间的调整：
将操作杆本体和机构都置于闭合位置，然后连接它们（如果使用柔性连接）。如果是刚性连接，则先临时点焊接头（所有调整完成后才进行全焊）。执行一次完整的开闭操作，并观察操作杆是否达到完全开或闭的位置。

• 如果杆未能完全闭合，调整横连杆的长度：“闭合不足则加长；过度闭合则缩短。”

• 如果杆未能完全打开，调整操作曲柄臂（即图1中的Crank Arm 3）的长度：“开角太小则缩短；开角太大则加长。”

注意：“开度不足时缩短”可以通过两种方式实现：增加操作曲柄臂的长度或增加其夹角；反之，“加长”可以通过减小夹角或缩短臂来实现。

此外，杆体和机构的角度行程必须一致。因此，在调整操作曲柄臂时，必须同时考虑开角和机构的行程角。

• 如果杆体已达到正确的开闭位置但机构未达到，这表明机构的行程（或角度）小于杆体。在这种情况下，通过缩短操作曲柄臂来减少杆体所需的行程。

• 相反，如果机构已到达位置但杆体未到达，则延长操作曲柄臂。

3.2.5 三极联动调整

三极联动调整必须在隔离开关的所有端子板均承受正常母线张力的情况下进行。否则，在母线连接后需要重新调整。

在操作杆（例如A相）调整好之后，将三根杆都置于闭合位置，安装横向连杆，并执行一次完整的开闭循环。观察其他两根杆是否达到正确的开闭位置。

Tiêu chuẩn cho sự đồng bộ ba cực dựa trên việc tiếp xúc đồng thời. Trong quá trình điều chỉnh, khi tiếp điểm của bất kỳ cực nào vừa chạm vào ngón tiếp xúc, hãy đo khoảng cách giữa các tiếp điểm và ngón tiếp xúc của hai cực còn lại, và điều chỉnh các khoảng cách này bằng cách thay đổi chiều dài của thanh liên kết chéo.

Nếu sau khi đạt được sự đồng bộ, vị trí đóng/mở vẫn chưa hoàn toàn đạt được, áp dụng "phương pháp thỏa hiệp": lấy trung điểm giữa giá trị vượt quá và thiếu hụt và điều chỉnh về trung tâm này—đảm bảo tuân thủ dung sai đồng bộ do nhà sản xuất chỉ định.

Các tình huống phổ biến (giả sử Cực A là cực hoạt động):

(1) Tất cả ba cực đều đồng bộ nhưng không đạt vị trí đóng/mở đầy đủ → điều chỉnh nhẹ độ dài cánh tay quay hoạt động.
(2) Tất cả ba cực đạt vị trí đóng/mở chính xác nhưng không đồng bộ → sử dụng phương pháp thỏa hiệp trên thanh liên kết chéo để đáp ứng tiêu chuẩn đồng bộ.
(3) Cực A và B đồng bộ, nhưng Cực C không (nhưng tất cả hoạt động đúng) → điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực C.
(4) Cực B và C đồng bộ, nhưng Cực A không → điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực A.
(5) Cực A và C đồng bộ, nhưng Cực B không → điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực B.

(6) Tất cả ba cực đều đồng bộ, nhưng Cực A và B không đạt vị trí đóng/mở đầy đủ → hoặc điều chỉnh thanh liên kết ngang giữa Cực A và B để đưa chúng vào vị trí chính xác, hoặc điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực C để hành trình không hoàn chỉnh của nó khớp với Cực A và B, sau đó điều chỉnh lại độ dài cánh tay quay hoạt động.

(7) Tất cả ba cực đều đồng bộ, nhưng Cực B và C không đạt vị trí đóng/mở đầy đủ → điều chỉnh thanh liên kết ngang giữa Cực B và C, hoặc điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực A để khớp với hành trình không hoàn chỉnh của Cực B và C, sau đó điều chỉnh độ dài cánh tay quay.

(8) Tất cả ba cực đều đồng bộ, nhưng Cực A và C không đạt vị trí đóng/mở đầy đủ → điều chỉnh cả thanh liên kết ngang AB và BC, hoặc điều chỉnh thanh liên kết chéo của Cực B để khớp với hành trình không hoàn chỉnh của Cực A và C, sau đó điều chỉnh độ dài cánh tay quay.

(9) Tình huống tồi tệ nhất: tất cả ba cực đều không đồng bộ và hành trình không hoàn chỉnh → điều chỉnh tổng thể thanh liên kết ngang, thanh liên kết chéo và cánh tay quay hoạt động bằng phương pháp thỏa hiệp để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Vì vậy, nguyên tắc điều chỉnh liên kết ba cực là: đồng bộ phải đáp ứng tiêu chuẩn, đóng phải chính xác, và mở phải đáp ứng khoảng cách tiếp xúc yêu cầu. Nếu có xung đột giữa ba tiêu chí này, khoảng cách tiếp xúc mở ưu tiên, và có thể chấp nhận hy sinh nhỏ khoảng cách mở nếu cần thiết.
(Lưu ý: Đối với thanh liên kết chéo và ngang có đầu ren ngược, cố gắng giữ cho chiều dài ren lộ ra bên ngoài bằng nhau ở cả hai phía trong quá trình điều chỉnh.)

3.2.6 Điều chỉnh ốc vít định vị đóng/mở

Sau khi hoàn thành điều chỉnh liên kết ba cực, siết chặt đai ốc khóa trên thanh liên kết chéo và ngang. Sau đó, điều chỉnh khe hở giữa ốc vít định vị đóng/mở và tấm chặn từ 1–3 mm.

3.3 Khởi động công tắc nối đất

Khởi động công tắc nối đất được thực hiện sau khi công tắc cách ly chính đã được khởi động hoàn toàn. Phương pháp tương tự, nhưng cần chú ý các điểm sau:

(1) Thanh liên kết ngang của công tắc nối đất chủ yếu được kết nối thông qua kẹp ống. Do đó, khi siết bulông, áp dụng lực momen theo hình chữ thập, đối xứng, đều và dần dần; nếu không, có thể xảy ra lệch giữa thanh dẫn điện nối đất và tiếp điểm tĩnh.

(2) Tiếp xúc giữa thanh dẫn điện nối đất và tiếp điểm tĩnh phải tốt. Tốt nhất, thanh dẫn điện nên nhô ra 3–10 mm so với tiếp điểm tĩnh—mặc dù các giá trị cụ thể khác nhau tùy theo nhà sản xuất và nên tuân theo hướng dẫn. Thông thường, do thanh liên kết ngang của công tắc chính được lắp đặt ở phía cột dẫn động, đối với công tắc nối đất nội bộ có nối đất bên phải, độ nhô không nên quá lớn; nếu không, khi công tắc cách ly chính mở, lưỡi dao nối đất có thể không đóng được do can thiệp cơ khí giữa đầu thanh nối đất và thanh liên kết ngang của công tắc chính.

(3) Ở vị trí mở, thanh dẫn điện nối đất phải giữ ở vị trí ngang. Sử dụng thước thủy nếu cần thiết để đảm bảo khoảng cách cách điện yêu cầu được duy trì sau khi mở.

3.4 Điều chỉnh khóa cơ khí

Sau khi khởi động cả công tắc cách ly và công tắc nối đất, điều chỉnh khóa cơ khí—điều này đánh dấu việc hoàn thành việc khởi động toàn bộ nhóm công tắc cách ly.

Điều chỉnh vị trí tương đối của đĩa quạt và đĩa hình cung trên đế sao cho:

• Khi công tắc cách ly đóng, công tắc nối đất không thể đóng;

• Khi công tắc nối đất đóng, công tắc cách ly không thể đóng.

3.5 Khởi động cơ chế vận hành bằng tay

Cơ chế vận hành bằng tay được điều chỉnh cùng với thân chính. Trong quá trình điều chỉnh, cũng kiểm tra:

(1) Vận hành mượt mà của cơ chế—lực vận hành trên tay cầm không vượt quá 1 kgf.
(2) Chuyển mạch đúng của công tắc phụ—theo tiêu chuẩn, công tắc phụ hoạt động đáng tin cậy tại khoảng 4/5 hành trình đến vị trí giới hạn trong quá trình di chuyển cơ chế.

3.6 Khởi động cơ chế vận hành bằng điện

Khởi động cơ chế điện phức tạp hơn loại bằng tay. Các mục kiểm tra chính bao gồm:

(1) Tất cả các thành phần đều nguyên vẹn.
(2) Đường dây được đấu đúng; thực hiện một số hoạt động thủ công/điện và cục bộ/xa để xác nhận hành động chính xác.
(3) Trước khi cấp điện để thử nghiệm, trước tiên đặt cơ cấu ở vị trí giữa mở và đóng, sau đó vận hành.
(4) Hướng quay của motor phải phù hợp với hướng mở/đóng yêu cầu của thân chính.
(5) Cả công tắc giới hạn điện và cơ khí đều phải được điều chỉnh đúng và căn chỉnh với vị trí mở/đóng cuối cùng của thân chính.

4.Kết luận

Vì công tắc cách ly đã lâu được coi là thiết bị điện đơn giản, các khuyết tật hoạt động như kẹt cơ khí và quá nhiệt trong mạch dẫn thường xuyên xảy ra, thường buộc phải ngắt điện không kế hoạch và ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy cung cấp điện.

Sự quen thuộc với cấu trúc, nguyên lý hoạt động và phương pháp lắp đặt/thử nghiệm của công tắc cách ly có thể hiệu quả ngăn ngừa việc ngắt điện không kế hoạch và hoạt động không đáng tin cậy, cải thiện hiệu quả công việc tại hiện trường, và giải quyết mâu thuẫn giữa hiệu suất thiết bị không đáng tin cậy và yêu cầu độ tin cậy cao của hệ thống điện hiện đại.