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摘要：本文结合某变电站案例, 对倒母线操作时隔离刀闸出现异常的原因及改进措施进行了分析。
关键词：变电站；剪刀式刀闸；倒母线操作；异常
110kV变电站采用室外管型双母线平行布置结构时，考虑节省占地面积，降低投资，110kV母线刀闸一般配置l组Gw6～126 型单柱垂直伸缩剪刀式刀闸和l组GW4～126 水平开启握手式刀闸。进行110kV 母线检修、母线隔离开关检修等工作时需要倒母线操作。程序为投入母联开关两侧母线隔离开关及母联开关，再合上剪刀式GW6 隔离刀闸，拉开已合好的握手式Gw4 隔离刀闸。在倒闸操作时，现场多次出现因剪刀式刀闸动触头和静触头没有完全接触紧密留有空气间隙，导致产生电弧，烧伤剪刀式刀闸触头和母线，造成设备被迫停运。
1 异常现象
某110kV 变电站采用管型双母线平行布置方式，变电站110 kV 2组母线通过1 100 母联开关并列运行，各带3 回进出线。其中I 母线连接刀闸为GW4～126 型握手式刀闸，Ⅱ母连接的刀闸为GW6～126 型剪刀式刀闸。
在进行110 kV I母线所有元件倒至110 kVⅡ 母运行，110 kvI母线运行转检修的过程中，按照倒闸操作顺序合上某间隔Ⅱ 母侧剪刀式刀闸，拉开某间隔的I母侧握手式刀闸操作时，该间隔Ⅱ母剪刀式刀闸动静触头接触处产生弧光和火团。事故致使A 相管式母线外壁和A 相刀闸动静触头表面被烧伤，造成该出线间隔被迫停运，持续时间30min ，损失负荷10 MW，造成很大损失。
2 原因分析
根据当时的操作，Ⅱ母侧剪刀式刀闸已经合上只能通过地下目测观察和保护屏刀闸位置指示接点判断）。当拉开I 母侧握手式刀闸时，在剪刀式刀闸口处放电产生弧光，表明Ⅱ母侧剪刀式刀闸口没有完全接触紧密，留有空隙。
当剪刀式刀闸的动静触头没有完全压紧，动静触头之间的间隙非常小，其间电场强度很高（间隙为5～10cm，场强可以达到105～l06V/cm）时，在高温和强电场作用下，金属内的自由电子发生热发射和强电场发射，被发射电子在电场作用下加速运动，产生电弧。在刀闸动静触头间，只要有10～20V 电压，80～100mA 电流通过就会产生电弧，随着接触点接触电阻增大，则电流通过时接触点温度会升高。该站当时线路带有10MW 负荷，负荷电流产生的温度增高很快，在刀闸动静触头接触不良的地方形成电弧点，相当于带负荷拉隔离开关。
弧光放电温度高达5000～13000℃ ，高温情况下发生热游离，使弧光拉长，当时处于吹风的环境状态下，致使弧光引致A 相消振圈，并对A 相管型母线外壁进行放电。事故放电如图1 所示。
发生此次事故的主要原因是由于剪刀式GW6 隔离刀闸动静触头没有接触好，留有空气间隙，造成放弧。隔离刀闸没有接触良好的原因主要有2 个：l)刀闸一次机构卡涩没有走完行程；2）电动刀闸手动操作冲击力不够没有走完行程。
3改进措施
3．1一次机构卡涩原因
该站剪刀式隔离刀闸于2004年出厂，已经运行5年以上，陆续出现刀闸机构卡涩、动触头夹不住静触头、水平拉杆和机构部分夹叉被扭断、机构内部小鸟做窝等现象。
刀闸在出厂设计时存在先天缺陷。刀闸导电部分的机构上安装非完善化型左右支块，含轴承及轴套。旋转支块间靠铸铁件和不锈钢轴之间直接摩擦旋转，旋转支块部件暴露在空气中受到雨水和空气中酸雾影响，致使支块生锈严重，加之支块和不锈钢轴之间间隙非常小，导致支块和轴之间锈死，使得夹叉转动受阻发生严重变形，缩短了连杆的行程，导致刀闸动静触头不能完全接触而留有空隙。
3.2 一次机构卡涩的改进措施
机构传动部分增加防鸟进入挡板，利用左右支块外侧的观察孔镶嵌铝条编制成网状挡板封闭，既能观察左右支块大轴转动的方向，又能有效地防止小鸟进入搭巢影响缓冲弹簧的行程。
改造现有非完善化型左右支块转轴结构，在左右支块轴承孔内加装不锈钢轴套，使原来铸铁件和不锈钢轴之间的直接摩擦变换为不锈钢轴套和不锈钢轴之间的滑动摩擦，此结构转动灵活且不易生锈，使夹叉不易发生行程变化。
更换原来动触头导电管，原导电管长300cm ，开启后剪刀角弧度较小，易造成动触头夹不住静触头现象，将隔离刀闸的导电管加长至460cm ，增加触头开启后剪刀角弧度，能有效使动静触头接触。进行上述设备改造后，增加了机构传动的灵活性，为实现隔离刀闸在操作中动静触头接触紧密提供了基础，但仍不能解决手动操作隔离刀闸时的动静触头接触不紧密的现象。
3．3 隔离刀闸不能电动操作的原因
剪刀式刀闸合闸动作有一个重动过程，听到限位开关的动作声音后，要求继续空转2-3 圈才能完全到位。采用手动摇合刀闸，冲击力不强，若遇支块部分生锈，则不能做到传动夹叉行程完全走完，使刀闸触头接触没有完全到位。若操作在天黑时进行，无法进行目测，虽然保护装置显示刀闸辅助接点已到位，实际上动静触头间还留有空隙。要使动静触头间不留空隙，还需采用电动合闸。
剪刀式刀闸正常操作时要求电动操作，电动操作机构依靠电动机旋转，具有冲击力量强、惯性大的特点，当电机断开电源后，其旋转惯性仍能保证刀闸操作完成，使夹叉行程完全到位，保证剪刀式刀闸动静触头接触紧密。
根据火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程，母线接线系统应设置由间隔断路器辅助触点及其隔离刀闸辅助触点串联组成的母线隔离刀闸操作闭锁功能。在倒母线操作过程中，为防止带负荷拉合刀闸，刀闸电动控制回路串联了断路器辅助常闭接点，当断路器处于合闸状态时其常闭辅助接点断开，切断了控制回路，使隔离刀闸无法电动合闸。
3.4 隔离刀闸不能电动操作的改进措施
正常倒闸操作时，必须按照规定操作顺序进行：断开操作时，先断开断路器，再拉开线路侧刀闸，最后拉开母线侧刀闸；合闸时先合母线侧隔离刀闸，再合线路侧隔离刀闸，最后合上断路器，避免带负荷拉合刀闸。图2 为双母线隔离刀闸与断路器接线示意图。
图2 双母线隔离刀闸与断路器接线示意图为了在倒母线操作时，实现母线侧隔离刀闸① 电动操作，在其机构箱内设置一个转换开关1 BK 。在倒母线时，转换开关1BK 在接通位置，强行解除断路器② 辅助常闭接点或线路侧隔离刀闸③ 辅助常闭接点的闭锁。具体见图3 和表l 。
正常情况下，单一线路分闸操作时，断路器② 跳闸后，由断路器② 辅助常闭节点闭合，接通母线侧隔离刀闸① 电动操作回路。采用线路侧隔离刀闸③ 闭锁母线侧隔离刀闸时动作过程一样，断路器② 跳闸后，由线路侧隔离刀闸③ 辅助常闭节点闭合，实现母线隔离刀闸① 的电动操作。
为了防止在单一间隔线路操作时，转换开关1BK 打到“通位”，解除断路器闭锁功能，可能造成误带负荷合闸或拉闸。为此，在转换开关1BK 回路中串联一个断路器②辅助常开节点。
为了体现倒母线操作中按照等电位操作才可以解除闭锁的功能的原则，在转换开关1BK 回路中增加另一个母线侧隔离刀闸④刀闸的常开节点。经过闭锁回路改造后，在110 kv倒母线操作时，操作转换开关1BK 打到“通位”，电动操作控制回路经过另一组母线侧隔离刀闸④的辅助常开接点（检查刀闸④是否合位）、转换开关1BK“通位”，再经断路器②辅助常闭节点（检查断路器②是否合位），接通母线侧隔离刀闸①的电动操作机构，实现了断路器与隔离刀闸在任何方式闭锁和任何情况下隔离刀闸的电动操作，保证刀闸动静触头完全接触紧密。刀闸控制闭锁改造后，既实现了各种运行方式下的闭锁，又保证母线剪刀式隔离刀闸在任何操作方式下都能实现电动操作，使隔离刀闸的机械行程完全到位，动静触头接触紧密。
4结论
2008 年下半年，对110kV GW6～126 型剪刀式隔离刀闸的一次机械部分进行了大修，按照上述方案对刀闸控制回路进行闭锁控制改造。在一年多的运行过程中，剪刀式隔离刀闸的操作非常灵活，动静触头接触紧密，没有再发生触头放弧现象，为安全生产打下了坚实的基础。通过对GW6～126 型剪刀式刀闸的机械传动轴部分的改造和隔离刀闸电动操作闭锁回路改造，确保了在任何操作过程中实现刀闸的电动操作和合闸过程中动静触头完全接触紧密，避免动静触头放弧事故的再次发生，保证了电网设备的安全运行。本方案为解决双母线方式下倒母线操作时，隔离刀闸不能实现电动操作和失去断路器闭锁功能提供了改进依据。
参考文献：
[1] 李明,郭爱军. 隔离刀闸自行电动合闸异常现象分析[J]. 江西电力, 2003, (06) . [2] 郑敬东. 隔离刀闸典型事故分析与比較[J]. 安全生产与监督, 2005, (03) . [3] 聂定珍,陈守聚,郭志红,马如龙. 隔离刀闸操作旁路母线的模拟计算与分析[J]. 高电
压技术, 2000, (03) . [4] 肖辉,吴学斌,曾祥君. GW16/17型隔离开关在运行中出现的问题及解决方案[J]. 长沙
电力学院学报(自然科学版), 2005, (03) . [5] 林海晴. 隔离刀闸导电杆支撑件断裂原因分析[J]. 福建电力与电工, 2004, (04) . [6] 陈爽. GW7-220隔离开关完善化改造[J]. 华中电力, 2003, (02) . [7] 侯国彦. 隔离开关控制闭锁回路改进[J]. 电力安全技术, 2001, (04) . [8] 赵培杰. 科技发展的伦理约束和科学家的道德责任[J]. 道德与文明, 1999, (01) . [9] 刘红太,张培东,毛海鹏,李文涛. 换流站直流刀闸发热改造[J]. 电工技术, 2007, (08) . [10] 郭小清,潘溅良,林丽萍. 高压开关在运行中的故障分析[J]. 电机电器技术, 2002,
(02) .
关键词：变电站；剪刀式刀闸；倒母线操作；异常
110kV变电站采用室外管型双母线平行布置结构时，考虑节省占地面积，降低投资，110kV母线刀闸一般配置l组Gw6～126 型单柱垂直伸缩剪刀式刀闸和l组GW4～126 水平开启握手式刀闸。进行110kV 母线检修、母线隔离开关检修等工作时需要倒母线操作。程序为投入母联开关两侧母线隔离开关及母联开关，再合上剪刀式GW6 隔离刀闸，拉开已合好的握手式Gw4 隔离刀闸。在倒闸操作时，现场多次出现因剪刀式刀闸动触头和静触头没有完全接触紧密留有空气间隙，导致产生电弧，烧伤剪刀式刀闸触头和母线，造成设备被迫停运。
1 异常现象
某110kV 变电站采用管型双母线平行布置方式，变电站110 kV 2组母线通过1 100 母联开关并列运行，各带3 回进出线。其中I 母线连接刀闸为GW4～126 型握手式刀闸，Ⅱ母连接的刀闸为GW6～126 型剪刀式刀闸。
在进行110 kV I母线所有元件倒至110 kVⅡ 母运行，110 kvI母线运行转检修的过程中，按照倒闸操作顺序合上某间隔Ⅱ 母侧剪刀式刀闸，拉开某间隔的I母侧握手式刀闸操作时，该间隔Ⅱ母剪刀式刀闸动静触头接触处产生弧光和火团。事故致使A 相管式母线外壁和A 相刀闸动静触头表面被烧伤，造成该出线间隔被迫停运，持续时间30min ，损失负荷10 MW，造成很大损失。
2 原因分析
根据当时的操作，Ⅱ母侧剪刀式刀闸已经合上只能通过地下目测观察和保护屏刀闸位置指示接点判断）。当拉开I 母侧握手式刀闸时，在剪刀式刀闸口处放电产生弧光，表明Ⅱ母侧剪刀式刀闸口没有完全接触紧密，留有空隙。
当剪刀式刀闸的动静触头没有完全压紧，动静触头之间的间隙非常小，其间电场强度很高（间隙为5～10cm，场强可以达到105～l06V/cm）时，在高温和强电场作用下，金属内的自由电子发生热发射和强电场发射，被发射电子在电场作用下加速运动，产生电弧。在刀闸动静触头间，只要有10～20V 电压，80～100mA 电流通过就会产生电弧，随着接触点接触电阻增大，则电流通过时接触点温度会升高。该站当时线路带有10MW 负荷，负荷电流产生的温度增高很快，在刀闸动静触头接触不良的地方形成电弧点，相当于带负荷拉隔离开关。
弧光放电温度高达5000～13000℃ ，高温情况下发生热游离，使弧光拉长，当时处于吹风的环境状态下，致使弧光引致A 相消振圈，并对A 相管型母线外壁进行放电。事故放电如图1 所示。
发生此次事故的主要原因是由于剪刀式GW6 隔离刀闸动静触头没有接触好，留有空气间隙，造成放弧。隔离刀闸没有接触良好的原因主要有2 个：l)刀闸一次机构卡涩没有走完行程；2）电动刀闸手动操作冲击力不够没有走完行程。
3改进措施
3．1一次机构卡涩原因
该站剪刀式隔离刀闸于2004年出厂，已经运行5年以上，陆续出现刀闸机构卡涩、动触头夹不住静触头、水平拉杆和机构部分夹叉被扭断、机构内部小鸟做窝等现象。
刀闸在出厂设计时存在先天缺陷。刀闸导电部分的机构上安装非完善化型左右支块，含轴承及轴套。旋转支块间靠铸铁件和不锈钢轴之间直接摩擦旋转，旋转支块部件暴露在空气中受到雨水和空气中酸雾影响，致使支块生锈严重，加之支块和不锈钢轴之间间隙非常小，导致支块和轴之间锈死，使得夹叉转动受阻发生严重变形，缩短了连杆的行程，导致刀闸动静触头不能完全接触而留有空隙。
3.2 一次机构卡涩的改进措施
机构传动部分增加防鸟进入挡板，利用左右支块外侧的观察孔镶嵌铝条编制成网状挡板封闭，既能观察左右支块大轴转动的方向，又能有效地防止小鸟进入搭巢影响缓冲弹簧的行程。
改造现有非完善化型左右支块转轴结构，在左右支块轴承孔内加装不锈钢轴套，使原来铸铁件和不锈钢轴之间的直接摩擦变换为不锈钢轴套和不锈钢轴之间的滑动摩擦，此结构转动灵活且不易生锈，使夹叉不易发生行程变化。
更换原来动触头导电管，原导电管长300cm ，开启后剪刀角弧度较小，易造成动触头夹不住静触头现象，将隔离刀闸的导电管加长至460cm ，增加触头开启后剪刀角弧度，能有效使动静触头接触。进行上述设备改造后，增加了机构传动的灵活性，为实现隔离刀闸在操作中动静触头接触紧密提供了基础，但仍不能解决手动操作隔离刀闸时的动静触头接触不紧密的现象。
3．3 隔离刀闸不能电动操作的原因
剪刀式刀闸合闸动作有一个重动过程，听到限位开关的动作声音后，要求继续空转2-3 圈才能完全到位。采用手动摇合刀闸，冲击力不强，若遇支块部分生锈，则不能做到传动夹叉行程完全走完，使刀闸触头接触没有完全到位。若操作在天黑时进行，无法进行目测，虽然保护装置显示刀闸辅助接点已到位，实际上动静触头间还留有空隙。要使动静触头间不留空隙，还需采用电动合闸。
剪刀式刀闸正常操作时要求电动操作，电动操作机构依靠电动机旋转，具有冲击力量强、惯性大的特点，当电机断开电源后，其旋转惯性仍能保证刀闸操作完成，使夹叉行程完全到位，保证剪刀式刀闸动静触头接触紧密。
根据火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程，母线接线系统应设置由间隔断路器辅助触点及其隔离刀闸辅助触点串联组成的母线隔离刀闸操作闭锁功能。在倒母线操作过程中，为防止带负荷拉合刀闸，刀闸电动控制回路串联了断路器辅助常闭接点，当断路器处于合闸状态时其常闭辅助接点断开，切断了控制回路，使隔离刀闸无法电动合闸。
3.4 隔离刀闸不能电动操作的改进措施
正常倒闸操作时，必须按照规定操作顺序进行：断开操作时，先断开断路器，再拉开线路侧刀闸，最后拉开母线侧刀闸；合闸时先合母线侧隔离刀闸，再合线路侧隔离刀闸，最后合上断路器，避免带负荷拉合刀闸。图2 为双母线隔离刀闸与断路器接线示意图。
图2 双母线隔离刀闸与断路器接线示意图为了在倒母线操作时，实现母线侧隔离刀闸① 电动操作，在其机构箱内设置一个转换开关1 BK 。在倒母线时，转换开关1BK 在接通位置，强行解除断路器② 辅助常闭接点或线路侧隔离刀闸③ 辅助常闭接点的闭锁。具体见图3 和表l 。
正常情况下，单一线路分闸操作时，断路器② 跳闸后，由断路器② 辅助常闭节点闭合，接通母线侧隔离刀闸① 电动操作回路。采用线路侧隔离刀闸③ 闭锁母线侧隔离刀闸时动作过程一样，断路器② 跳闸后，由线路侧隔离刀闸③ 辅助常闭节点闭合，实现母线隔离刀闸① 的电动操作。
为了防止在单一间隔线路操作时，转换开关1BK 打到“通位”，解除断路器闭锁功能，可能造成误带负荷合闸或拉闸。为此，在转换开关1BK 回路中串联一个断路器②辅助常开节点。
为了体现倒母线操作中按照等电位操作才可以解除闭锁的功能的原则，在转换开关1BK 回路中增加另一个母线侧隔离刀闸④刀闸的常开节点。经过闭锁回路改造后，在110 kv倒母线操作时，操作转换开关1BK 打到“通位”，电动操作控制回路经过另一组母线侧隔离刀闸④的辅助常开接点（检查刀闸④是否合位）、转换开关1BK“通位”，再经断路器②辅助常闭节点（检查断路器②是否合位），接通母线侧隔离刀闸①的电动操作机构，实现了断路器与隔离刀闸在任何方式闭锁和任何情况下隔离刀闸的电动操作，保证刀闸动静触头完全接触紧密。刀闸控制闭锁改造后，既实现了各种运行方式下的闭锁，又保证母线剪刀式隔离刀闸在任何操作方式下都能实现电动操作，使隔离刀闸的机械行程完全到位，动静触头接触紧密。
4结论
2008 年下半年，对110kV GW6～126 型剪刀式隔离刀闸的一次机械部分进行了大修，按照上述方案对刀闸控制回路进行闭锁控制改造。在一年多的运行过程中，剪刀式隔离刀闸的操作非常灵活，动静触头接触紧密，没有再发生触头放弧现象，为安全生产打下了坚实的基础。通过对GW6～126 型剪刀式刀闸的机械传动轴部分的改造和隔离刀闸电动操作闭锁回路改造，确保了在任何操作过程中实现刀闸的电动操作和合闸过程中动静触头完全接触紧密，避免动静触头放弧事故的再次发生，保证了电网设备的安全运行。本方案为解决双母线方式下倒母线操作时，隔离刀闸不能实现电动操作和失去断路器闭锁功能提供了改进依据。
参考文献：
[1] 李明,郭爱军. 隔离刀闸自行电动合闸异常现象分析[J]. 江西电力, 2003, (06) . [2] 郑敬东. 隔离刀闸典型事故分析与比較[J]. 安全生产与监督, 2005, (03) . [3] 聂定珍,陈守聚,郭志红,马如龙. 隔离刀闸操作旁路母线的模拟计算与分析[J]. 高电
压技术, 2000, (03) . [4] 肖辉,吴学斌,曾祥君. GW16/17型隔离开关在运行中出现的问题及解决方案[J]. 长沙
电力学院学报(自然科学版), 2005, (03) . [5] 林海晴. 隔离刀闸导电杆支撑件断裂原因分析[J]. 福建电力与电工, 2004, (04) . [6] 陈爽. GW7-220隔离开关完善化改造[J]. 华中电力, 2003, (02) . [7] 侯国彦. 隔离开关控制闭锁回路改进[J]. 电力安全技术, 2001, (04) . [8] 赵培杰. 科技发展的伦理约束和科学家的道德责任[J]. 道德与文明, 1999, (01) . [9] 刘红太,张培东,毛海鹏,李文涛. 换流站直流刀闸发热改造[J]. 电工技术, 2007, (08) . [10] 郭小清,潘溅良,林丽萍. 高压开关在运行中的故障分析[J]. 电机电器技术, 2002,
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