變電站GW4—110型隔離開關(guān)接線座發(fā)熱分析與對策

蔡潔森

摘 要： GW4-110型隔離開關(guān)在正常的運(yùn)行過程中，其接線座經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)熱的情況，尤其是今年高氣溫破歷史記錄的迎峰度夏季節(jié)，各變電站都滿負(fù)荷供電，要求保障供電的可靠性，減少停電次數(shù)。結(jié)合上述情況，作者提出了自己對刀閘發(fā)熱的分析原因，并結(jié)合實(shí)際工作，從管理手段和技術(shù)手段出發(fā)，提出自己的解決辦法。本文重點(diǎn)分析GW4-110型隔離開關(guān)接線座的結(jié)構(gòu)，研究了可能造成發(fā)熱原因的因素，通過處理方式，降低發(fā)熱故障的發(fā)生率，提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠水平。

關(guān)鍵詞： 變電站設(shè)備；隔離開關(guān)接線座的結(jié)構(gòu)；發(fā)熱原因； 處理方法

引言：目前在變電管理一所管轄站運(yùn)行的GW4-110型隔離開關(guān)有港口、南朗、沙邊等站共24臺，隔離開關(guān)型號GW4-110DW/1250A，生產(chǎn)廠家南京電瓷總廠，大多數(shù)在2000年前投運(yùn)的，設(shè)備較為陳舊，這種隔離開關(guān)接線座容易接觸不良引起發(fā)熱現(xiàn)象，有必要基于此種接線座結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)分析，制定一套可行對策進(jìn)行應(yīng)對。

一、接線座發(fā)熱原因分析

導(dǎo)電部分。包括觸頭、閘刀、接線座。該部分的作用是傳導(dǎo)電路中的電流。隔離開關(guān)接線座過熱是一類比較復(fù)雜的過熱，其發(fā)熱的隱蔽性、嚴(yán)重性應(yīng)引起足夠重視。接線座發(fā)熱有以下幾種原因：

1、 設(shè)備長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)

近年來，我國電力負(fù)荷飛速發(fā)展起來，如果不能及時對原有的供電設(shè)備或者用電設(shè)備進(jìn)行升級、改造，將對設(shè)備運(yùn)行及設(shè)備接頭產(chǎn)生危害。如果線路或者設(shè)備發(fā)生故障，那么故障點(diǎn)就會產(chǎn)生瞬間電流，急劇增加支路的電流負(fù)荷。

2 、由腐蝕問題引發(fā)發(fā)熱故障

在自然界中，金屬會受到各種氧化、高溫作用，再加上細(xì)菌污染問題，可能引發(fā)腐蝕。如果兩種不同的導(dǎo)電金屬連接起來，在水、二氧化碳等元素的作用下，就會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而腐蝕金屬，對設(shè)備運(yùn)行造成影響。

3、 維護(hù)管理工作不到位

在變電站設(shè)備的運(yùn)行過程中，如果不能定期采取有效的檢修、維護(hù)手段，只有等到接頭發(fā)熱時才采取措施，即使發(fā)現(xiàn)溫度較高問題，也只能采取停電檢修或者減少負(fù)荷的方式消除，加大了人力與物力消耗。

4、壓緊彈簧產(chǎn)生的影響。戶外隔離開關(guān)由于運(yùn)行時間較長，檢修周期加長等原因，接線座內(nèi)部壓緊彈簧出現(xiàn)疲勞，不能有效的壓緊導(dǎo)電滾輪，降低了有效的接觸面積。在隔離開關(guān)合閘后容易使接觸面接觸不良，引起接觸電阻增大，引起接線座內(nèi)部產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。

二、通過具體案例給出處理方法。

2017年01月08日，110kV沙邊站110kV港民線沙邊支線刀閘11294接線座發(fā)熱，該隔離刀閘在測溫過程中發(fā)現(xiàn)C相線路側(cè)接線座溫度異常，最高值達(dá)到117℃。

經(jīng)分析認(rèn)為主要原因是：由于該類隔離開關(guān)大多于10年以前生產(chǎn)，對接線座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解體分析研究，該隔離開關(guān)接線座是靠主導(dǎo)電桿與滾動軸輪的緊密接觸實(shí)現(xiàn)通流的（主導(dǎo)電桿上有滑槽，滾動軸輪安裝在主導(dǎo)電桿滑槽內(nèi)，靠壓緊彈簧實(shí)現(xiàn)可靠接觸）。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)熱的接線座主導(dǎo)電桿與滾動軸輪接觸面銹蝕氧化現(xiàn)象嚴(yán)重，滾動軸輪出現(xiàn)銹蝕卡澀、滾動不暢現(xiàn)象。

找到原因后，檢修人員將準(zhǔn)備裝復(fù)的接線座各導(dǎo)電部件（包括主導(dǎo)電桿、滾動軸輪、刀閘導(dǎo)電桿固定座）接觸面進(jìn)行了打磨及清潔處理，并涂以適量的凡士林；對壓緊彈簧全部進(jìn)行更換后進(jìn)行裝復(fù)。新更換的接線座在投入運(yùn)行后進(jìn)行測溫檢查，無發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異常情況。

GW4型隔離開關(guān)接線座靠滾動軸輪接觸的方式具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足，不滿足刀閘完善化改造的要求。目前在我部所轄站運(yùn)行的同類隔離開關(guān)有港口、南朗、沙邊等站共24臺在2017年下半年增補(bǔ)修理項(xiàng)目，已將該批刀閘接線座改為以軟連接方式導(dǎo)流的結(jié)構(gòu)，得到很好的效果。

三、怎樣才能避免出現(xiàn)這種故障，出現(xiàn)后如何處理

1、 合理設(shè)計(jì)并安裝變電站設(shè)備

一方面，選擇性能良好、具有質(zhì)量保障的接頭金具；另一方面，如果所處位置的運(yùn)行溫度相對較高，則不能使用銅鋁過渡接頭，以免造成焊接位置的脫落。

2、 加強(qiáng)對設(shè)備防腐的重視

設(shè)備防腐過程中，應(yīng)考慮采用密封防腐材料，可達(dá)到牢固密封的作用，緩解腐蝕。另外，一些地區(qū)的環(huán)境污染問題較為嚴(yán)重，更要關(guān)注電氣設(shè)備的接頭防腐問題，采取有效的防腐措施，避免發(fā)生接頭發(fā)熱問題。

3、 做好設(shè)備的維護(hù)與管理

以當(dāng)前變電站設(shè)備的日常檢修與維護(hù)工作來看，設(shè)備接頭的檢查并沒有列入到常規(guī)項(xiàng)目中，只有接頭已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，才會采取降低負(fù)荷或者停電檢修的方法，以此緩解發(fā)熱問題。如果能夠平時加強(qiáng)重視，定期采取維護(hù)與管理措施，將更好地抑制設(shè)備運(yùn)行故障問題

4、強(qiáng)化電力設(shè)備的接頭測溫

當(dāng)前，大多室外電氣設(shè)備的接頭位置采取示溫蠟片進(jìn)行接頭溫度測量，但是這種方法存在一些弊端；一方面，粘貼的示溫蠟片可能脫落，并且由于位置較高而對觀測產(chǎn)生影響；另一方面，在引流線的接頭部位不能粘貼示溫蠟片，對檢測工作帶來影響。但是如果采用紅外測溫技術(shù)，則可彌補(bǔ)示溫蠟片的不足，提高紅外測溫技術(shù)應(yīng)用的可靠性。

5、隔離開關(guān)觸頭與接線座采用創(chuàng)新分流技術(shù)，采用分流法降低隔離開關(guān)靜觸頭觸指與觸指座之間的接觸電阻。

理論依據(jù)：電流強(qiáng)度為I的電流通過電阻R，求通電t秒后該電阻R產(chǎn)生的熱量？

由電流熱效應(yīng)公式可知，通電t秒后電阻R產(chǎn)生的熱量為：Q=I^2Rt ①

電流強(qiáng)度為I的電流通過并聯(lián)電阻R與R1，求通電t秒后電阻R產(chǎn)生的熱量？

并聯(lián)電路中R1其分流作用，所I2=I-I1 代入電流熱效應(yīng)公式可知， 通電t秒后電阻R產(chǎn)生的熱量為： Q1=I2^2Rt =（I-I1）^2Rt ②

②式和①式比較可知：

Q1

結(jié)論：在已知電阻R兩端并聯(lián)一電阻R1，R1對R起到分流作用，由于R1的分流作用，可以降低電阻R在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

具體做法：在每個觸指和觸指座相應(yīng)的地方各鉆一個6 mm的螺孔，然后用螺絲將銅質(zhì)軟連接片固定在觸指與觸指座中間。

這種分流方法使觸指與觸指座之間的導(dǎo)電面積增大了一倍，可以承受較大的負(fù)荷電流不至發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生，銅質(zhì)軟連接片的存在起到分流作用，減少了觸指與觸指座之間的電流，從而降低了觸指與觸指座之間產(chǎn)生的熱量，又因?yàn)樗寐萁z固定，避免了依靠彈簧拉伸而形成的時間一長，彈簧疲勞、拉力變小、接觸電阻增大、發(fā)熱等不良現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而減小了發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。

通過分析發(fā)熱原因，利用分流的方法進(jìn)行改造。在觸指與觸指座連接處采用疊加的軟銅片，一端用螺絲固定在觸指上，另一端固定在觸指座上。改造后的開關(guān)經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用測試，單個軟銅片組成的軟連接最少能流過50A的電流，大部分電流通過軟連接流到觸頭座上，避免了觸頭發(fā)熱現(xiàn)象。

四、結(jié)語

總之，變電站設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，而隔離開關(guān)發(fā)熱是電力生產(chǎn)中較為常見的問題，對電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性具有直接影響。有針對性地采取措施，合理控制接頭發(fā)熱的發(fā)生率，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取有效措施，可更好地實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的發(fā)展。

綜上所述，文中的檢修人員將準(zhǔn)備裝復(fù)的接線座各導(dǎo)電部件（包括主導(dǎo)電桿、滾動軸輪、刀閘導(dǎo)電桿固定座）接觸面進(jìn)行了打磨及清潔處理，并涂以適量的凡士林；對壓緊彈簧全部進(jìn)行更換后進(jìn)行裝復(fù)，在投入運(yùn)行后進(jìn)行測溫檢查，無發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異常情況，但這種方法一定時后可能再出現(xiàn)此故障。而將該批刀閘接線座改為以軟連接方式導(dǎo)流的結(jié)構(gòu)，增加了導(dǎo)電的回路，以帶負(fù)荷電流，在改造后進(jìn)行測溫檢查，無發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異常情況，能達(dá)到了長期的效果，該方法極具推廣價值，能夠提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。