地铁隔离开关操作、形成原理及故障分析

运营公司培训教材隔离开工作原理及故障分析罗永俊2015年10月目录一、长沙地铁2号线隔离开关概述二、隔离开关的电气原理介绍三、隔离开关的闭锁关系介绍四、隔离开关的检修五、隔离开关故障分析1.1长沙地铁2号线隔离开关概述•长沙地铁2号线一期工程采用的是德雷希尔电气公司生产的GZ型户外隔离开关，额定电压为1500V，额定电流为3000A，适用于城市轨道交通DC1500V牵引供电系统电动隔离开关是联络接触网系统与变电所供电系统的主要停送电控制设备，其主要功能有：•1、对被检修的接触网设备进行电气隔离，并行成明显断开点，以保障检修人员、检修设备的安全。•2、根据供电的需要，进行分合闸操作，以改变供电系统的工作状态，提高供电灵活性。1.22号线直流隔离开关的运用情况长沙市轨道交通2号线接触网直流隔离开关使用的是中国西安德雷希尔生产厂家的产品，主要有电动隔离开关、手动隔离开关和带接地刀闸的手动隔离开关三种类型。其中电动隔离开关主要用于接触网上网点、正线供电分区联络处；手动隔离开关主要用于车辆段各供电分区的联络处、折返线和存车线与正线间联络处；带接地刀闸的手动隔离开关主要用于车库、列检库及洗车库电分段处。其主要数量及分布情况见下表：电动隔离开关手动隔离开关带接地刀闸的手动隔离开关GZ型DC1500VGZ型DC1500VGZ型DC1500V12号线正线48602黄兴车辆段74453合计数量551045序号设备种类规格设备所处位置数量电动隔离开关图片手动隔离开关图片1.3主要技术参数•序号名称单位技术参数•1安装条件户外•2额定电压kVDC1.5•3最高工作电压kVDC1.8•4额定电流A3000/4000•54s热稳定电流kA48•6动稳定电流（峰值）kA100.8•7主回路电阻值μΩ≤30•8开关触头镀银在最高环境温度下的温升0C≤65•9雷电冲击耐受电压kV100•101min工频耐压（有效值）kV60•11爬电距离mm580•12开关机械寿命不小于次10000•13耐污性能（0.35mg/cm2盐密受电压不小于）mm/kV30•14操作机构类型手动或电动1.4.1隔离开关的结构组成1.4.2隔离开关的刀闸结构1.4.3隔离开关的操作机构箱1.5电动隔离开关的四种操作方式•1、远方位——电调操作。•2、远方位——变电所内操作。•3、当地位——电动操作。•4、当地位——手动操作。•注：1、断电操作时：先断开断路器，后断开隔离开关。送电操作时：先合隔离开关，后合断路器；2、隔离开关只能在无负荷情况下进行分合闸操作.1.6黄兴车辆段手动操作流程设备状态模拟操作-生成操作票操作结束？开锁倒闸操作传送操作票回传操作信息继续操作操作结束设备状态传监控系统倒闸操作结束NY监控系统手持终端操作信息现场开锁倒闸操作操作人持手持终端e综合操作屏模拟操作-生成操作票操作结束？开锁倒闸操作传送操作票回传操作信息继续操作操作结束设备状态传监控系统倒闸操作结束电气设备12二、隔离开关的电气原理介绍温度控制器应急手柄联锁点电机保护开关摇把插入口辅助触点加热回路保护开关分/合闸接触器分合闸按扭红处加热器就地/远方位转换开关时间继电器限位开关电动机传动器长接线端子中间继电器电气原理图讲解“合闸”“分闸”6S内未操作完毕就会断开失压保护继电器变电所断路器联锁时间继电器转换开关摇把插入时断开“合闸”接触器“分闸”接触器温度控制器操作电压失电信号输出转换开关位置信号输出总故障信号输出操作超时输出辅助触点集红外加热器辅助电路介绍当地位电动合闸操作电路图介绍电调远方控制电源负极电源正极按下合闸按钮三、隔离开关的闭锁关系介绍概述：隔离开关加装闭锁装置，是保证工作人员不发生恶性电气误操作的有效手段，因此电气工作人员必须清楚隔离开关闭锁装置的原理，才能正确实现倒闸操作、设备维护、设备验收和异常处理，防止误操作的发生。电气误操作是一种危害大,在电力系统中频发的事故,长期以来一直严重威胁电力系统的安全。为防止各种电气误操作造成非正常停电、设备损坏以及人身伤亡等重大事故,各供电部门均制定了相应防误操作制度和措施,同时采取机械闭锁、电气回路闭锁、微机五防闭锁等防误操作装置。电气回路逻辑闭锁是利用断路器、隔离开关等设备的辅助接点接入需闭锁的隔离开关，从而实现开关设备之间的相互闭锁。特点是二次回路复杂，安装、维护工作量大，经常需要检修的同志协助或配合操作，以便及时消除闭锁失灵。它实现的基本条件是电动操作的设备机构上。在正常情况下，直流系统上网隔离开关均合闸（除2113、2124分闸），两牵引变电所直流系统向同一区域供电，构成双边供电；当其中一所牵引变电所出现故障退出运行后，合上本所越区隔离开关，由相邻两个牵引变电所构成大双边供电；当首末牵引变电所出现故障退出运行后，由相邻牵引变电所单边供电。直流系统在各种工况或当设备检修时，都会对隔离开关进行操作，由于隔离开关不能带负荷操作，故对隔离开关的闭锁是必须的，否则可能造成隔离开关损坏而影响行车。3.1隔离开关闭锁装置的原理隔离开关电气闭锁的原理，就是利用断路器、隔离开关等设备的辅助接点，在二次电气控制回路中有条件的连接，形成“与”和“或”的逻辑关系，控制电源回路的接通与断开，从而达到控制一次设备的目的。接入回路中的辅助接点应满足可靠通断的要求，辅助开关应满足响应一次设备状态转换的要求，电气接线应满足防止电气误操作的要求。五防闭锁主要是指：①、防止误分、合断路器。②、防止带负荷分、合隔离开关。③、防止带电挂接地线。④、防止带接地线合断路器。⑤、防止误入带电间隔3.1.1正线上网隔离开关闭锁装置的原理对于2111上网隔离开关的操作，有远方操作、就地操作种模式，闭锁条件为上级直流断路器211分闸；当直流断路器在合闸位置时，上网隔离开关不容许进行分、合闸操作，其他上网隔离开关2131、2121、2141的闭锁逻辑同理。例如：长沙火车南站2111上网隔离开关的闭锁条件是长沙火车南站211断路器分闸；长沙火车南站2131上网隔离开关的闭锁条件是长沙火车南站213断路器分闸；长沙火车南站2121上网隔离开关的闭锁条件是长沙火车南站212断路器分闸；长沙火车南站2141上网隔离开关的闭锁条件是长沙火车南站214断路器分闸；3.1.2正线越区隔离开关闭锁装置的原理正线2113、2141越区隔离开关的闭锁关系相对比较复杂，涉及到本所开关和相邻2个牵引变电所的开关。2113越区隔离开关的闭锁条件：①、本牵引所对应得211、213直流断路器分闸；②、向同一区域供电的左邻所213断路器分闸、左邻站2113越区隔离开关分闸；③、向同一区域供电的右邻所211断路器分闸、右邻站2113越区隔离开关分闸；满足以上条件时，才能对越区开关进行操作，当其中一个开关在合闸位置时，越区开关不允许进行分、合闸操作，上行2124的闭锁逻辑同理。2124越区隔离开关的闭锁条件：①、本牵引所对应得212、214直流断路器分闸；②、向同一区域供电的左邻所214断路器分闸、左邻站2124越区隔离开关分闸；③、向同一区域供电的右邻所212断路器分闸、右邻站2124越区隔离开关分闸；例如：湘江中路站2113越区隔离开关的闭锁条件是：湘江中路站211、213断路器断开；西湖公园站213断路器、2113隔离开关断开；袁家岭站211断路器、2113隔离开关断开。湘江中路站2124越区隔离开关的闭锁条件是：湘江中路站212、214断路器断开；西湖公园站214断路器、2124隔离开关断开；袁家岭站站212断路器、2124隔离开关断开。1ZJ动作的条件是：左邻牵混213断路器、2113越区隔离开关断开。2ZJ动作的条件是：右邻牵混211断路器、2113越区隔离开关断开。四、隔离开关的检修电动隔离开关检修前，确认变电所相应直流小车拉到检修位，确认所有来来电方向已停电接挂好地线。检修人员系好安全带后方可开始检修：第一步：检查动、静触头接触面是否光滑，有无烧损与锈蚀；2、检查合闸时主闸刀是否水平，其中心线与静触头的中心线是否相吻合；3、用0.05MM*10MM的塞尺检查刀闸的接触点，应塞不进去。否则要对弹簧压板螺栓、传动杆U型螺栓进行调整。第二步：清除导电部分及支柱绝缘子表面尘垢，同时查看绝缘子有无破，并在静触头导电部位及动触头触点位置均匀涂抹一层导电脂，涂抹厚度0.1mm~0.3mm。第三步：用力矩扳手检查开关底座、传动杆、母线连接紧固螺栓是否有松动4.1隔离开关的检修第四步：检修完毕后通过手柄手动操作隔离开关，分、合各两次，检查机构与隔离开关联动时无卡滞现象，主轴拐臂限位螺栓是否顶固。在隔离开关分闸过程的初始阶段要注意：直至隔离刀完全分开2cm，两个消弧棒应可靠接触。若不能接触，则松开固定消弧棒下方的的顶丝，转动消弧棒，直至接触，再坚固顶丝。第五步：检查电动操作机构箱，1、查看各部件指示灯是否显示异常，2、检查接线端子是否松动，3、清除机构箱内设备表面尘垢.4、检修完毕，将转换开关打至远方位，联系电调远方位试操作，确认无误后关闭箱门，并加锁。在隔离开关分闸过程的初始阶段直至隔离刀完全分开2cm，两个消弧棒应可靠接触。若不能接触，则松开固定消弧棒下方的的顶丝，转动消弧棒，直至接触，再坚固顶丝。注意：作业前请变电专业配合将变电所相应断路器直流小车拉到检修位。五、隔离开关故障排查（案例一）隔离开关闭锁故障1、故障现象：当就地、远方都无法操作时，而短接长接线端子排6、7结点后就可以操作。2、故障分析：由外部电路断路器闭锁，导致不满足操作条件。3、解决方案：1、联系电调解除闭锁关系。2、如果闭锁关系解除后还是不能操作，则可以直接用万用表测量6、7接点的对地电压是否为±55V左右。如果偏差较大则要求变电所内值班人员配合检查，是否由变电所内设备故障引起的隔离开关闭锁（如常见的ZJ继电器损坏）。（案例二）隔离开关报文灰显故障•1、故障现象：隔离开关分合闸到位后，SCADA系统报文显示为隔离开关未定义状态（即报文灰显），•2、原因分析：故障原因是由于隔离开关的辅助触点存在设计缺陷，导致遥信输入的合闸辅助触点未动作，从而SCADA系统的合闸信号没输出，导致SCADA系统报文显示为隔离开关未定义状态，而隔离开关实际已在合闸状态。3、解决方案：辅助触点采用两组8个触点（只使用两个触点信号），通过四个凸轮推动触点动作，由于四个凸轮运动不同步，导致8个辅助触点动作不同步或不动作。并联两组备用的辅助触点信号，即输出至SCADA系统的分合闸遥信信号增加至三个，只要三组分合闸辅助触点中的一组动作正确，将会有遥信信号输入至SCADA系统，大大降低故障发生的概率，PSCADA报文（案例三）电动机摩擦离合器松动故障