敞開式隔離開關(guān)接觸部分發(fā)熱缺陷原因及處理方法

◎葉亞玲

設(shè)備載流導(dǎo)體發(fā)熱故障在電力系統(tǒng)中比比皆是，由于設(shè)備發(fā)熱引起的故障在電力系統(tǒng)中存在很多實(shí)例，本文對敞開式隔離開關(guān)接觸部位的發(fā)熱故障原因、處理方法等進(jìn)行了簡單的分析及探討，以便在今后設(shè)備載流導(dǎo)體接觸部位發(fā)熱故障處理中能大致的判斷出其因及一個有效的處理措施，提高發(fā)熱故障處理的效率及運(yùn)維檢修水平。

變電站的電氣設(shè)備常年在戶外運(yùn)行，且大多數(shù)設(shè)備均處于高電壓、大電流或滿載的運(yùn)行狀態(tài)中，電氣設(shè)備在長期的帶電運(yùn)行過程中因受外界環(huán)境因素、電場力等多方面的影響，會出現(xiàn)電氣連接部件連接松動、電氣設(shè)備老化、電氣連接部位接觸不良、積污嚴(yán)重、表面鍍銀層脫落等影響設(shè)備正常運(yùn)行的變量，都會引發(fā)隔離開關(guān)引流線接線板、隔離開關(guān)觸頭處發(fā)熱問題，溫度短時間內(nèi)由十幾度上升至一百多攝氏度，高溫、大電流持續(xù)作用下，容易導(dǎo)致引流線接觸部位及隔離開關(guān)觸頭處出現(xiàn)融化、燒損等的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著設(shè)備安全運(yùn)行。高壓隔離開關(guān)是保障電網(wǎng)持續(xù)，可靠供電的主要變電設(shè)備。隨著工業(yè)園區(qū)大用戶的增加，電力設(shè)備過載普遍較高，高壓隔離開關(guān)長期承受大負(fù)荷電流，運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生隔離開關(guān)接觸部位過熱現(xiàn)象，造成了主變壓器停電或系統(tǒng)運(yùn)行方式長期受限，影響系統(tǒng)運(yùn)行靈活性和供電可靠性。一旦停電處理過熱現(xiàn)象，則影響正常供電造成很大經(jīng)濟(jì)損失；隔離開關(guān)發(fā)生過熱缺陷頻率較高，嚴(yán)重制約著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)將本人在多次處理發(fā)熱發(fā)現(xiàn)各種問題，進(jìn)行簡要的分析，與大家相互交流，以便共同提高。

一、隔離開關(guān)的組成

本文以GW4-126型隔離開關(guān)為例開展研究，GW4-126型隔離開關(guān)為戶外雙柱式隔離開關(guān)，它由底座、棒型支持瓷柱、導(dǎo)電部分、機(jī)械傳動部分組成。每極有兩個瓷柱，分裝在底座兩端的軸承座上，并用交叉連桿相連，可以轉(zhuǎn)動。靜觸頭與動觸頭分成相等的兩段，分別固定在瓷柱的頂端。觸頭由柱形觸頭、條形觸指、觸頭座、觸指彈簧組成，其上裝有防護(hù)罩，用于防雨、冰雪及塵土。

二、隔離開關(guān)的主要用途

一是用于隔離電源，將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)備斷開，使其間有一明顯可看見的斷開點(diǎn)。

二是隔離開關(guān)與斷路器配合，按系統(tǒng)運(yùn)行方式的需要進(jìn)行倒閘操作，以改變系統(tǒng)運(yùn)行接線方式。

三是用以接通或斷開小電流電路。隔離開關(guān)可以進(jìn)行以下操作：可以拉、合閉路開關(guān)的旁路電流；拉、合電壓互感器和避雷器。

三、隔離開關(guān)發(fā)熱的危害

當(dāng)運(yùn)行設(shè)備的載流導(dǎo)體接觸部位電阻過大后，會引起接觸部位的發(fā)熱，其溫度升高后又使導(dǎo)體的導(dǎo)電電阻進(jìn)一步增大，或許會出現(xiàn)導(dǎo)體融化等惡性事件，進(jìn)而造成其它運(yùn)行設(shè)備的故障。隔離開關(guān)動靜觸頭出現(xiàn)發(fā)熱故障，也是隔離開關(guān)運(yùn)行過程中常見故障之一。在運(yùn)行過程中，觸頭接觸面由于工作電流熱效應(yīng)氧化引起電阻增大、動靜觸頭接觸面減小或負(fù)荷突然大量增大、觸指壓縮彈簧性能降低或螺絲松動、以及分合操作過程中電弧燒傷觸頭等，均會引起隔離開關(guān)觸頭工作環(huán)境被破壞，導(dǎo)致觸頭發(fā)熱。除此之外，隔離開關(guān)引線板發(fā)熱也是隔離開關(guān)今年來隔離開關(guān)發(fā)熱的主要問題，引線由于運(yùn)行年限較長內(nèi)部積灰較多導(dǎo)致接觸電阻增大從而引起發(fā)熱。

隔離開關(guān)引發(fā)的熱故障事件，會制約整個線路負(fù)荷承載量，必要時需要進(jìn)行停電作業(yè)，進(jìn)而嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行及供電可靠性；因熱效應(yīng)產(chǎn)生不可逆的機(jī)械損傷，會縮短電氣設(shè)備的使用壽命與異常頻次，在后期運(yùn)檢工作中增加人力、物力的投資。

隔離開關(guān)公觸頭由于發(fā)熱，造成融化

隔離開關(guān)母觸頭由于發(fā)熱出現(xiàn)氧化、融化

四、發(fā)熱故障的分類及發(fā)熱原因

對于隔離開關(guān)的觸頭接觸部位發(fā)熱的原因，大致與引流線接線板處發(fā)熱的原因類似。隔離開關(guān)母觸頭觸指片壓緊彈簧無彈性或彈力減弱，造成觸指與公觸頭之間壓緊力不足，電氣連接部分接觸不良，致使公觸頭與母觸頭之間的接觸面積變?。辉诤祥l的過程中隔離開關(guān)機(jī)械未合到位，引起母觸頭觸指片對公觸頭的壓力降低，從而導(dǎo)致接觸不良；因設(shè)備在運(yùn)行過程中積污嚴(yán)重，電氣連接處異物填充，造成電阻值增大，引起發(fā)熱故障；隔離開關(guān)引流線接線板發(fā)熱主要是因?yàn)榻泳€板螺栓未擰緊，接觸面積變小引起發(fā)熱，設(shè)備引流線接線板面不平整，存在凹凸不平的點(diǎn)，也會導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時出現(xiàn)發(fā)熱的情況造成；還有就是長期暴露在外部環(huán)境中，涂在接線板接觸部位的導(dǎo)電膏，灰塵等的附著，同時經(jīng)長期風(fēng)吹日曬、設(shè)備發(fā)熱時溫度的影響，造成氧化，導(dǎo)致接觸面之間存在泥垢等雜物，進(jìn)而導(dǎo)致接觸面電阻增大，造成發(fā)熱；銅鋁直接連接，造成接觸面產(chǎn)生電化腐蝕，導(dǎo)致接觸電阻大，出現(xiàn)發(fā)熱情況。

以上的敘述，可以根據(jù)電阻公式R=KL/S進(jìn)行驗(yàn)證，其中K是電阻率，僅與材料有關(guān)，L是材料的長度，S是電流流過的橫截面積。在靜止的設(shè)備上，影響到電阻的因素只有電流流過的橫截面積，橫截面積減小導(dǎo)致電阻增大。

某330kV變電站35kV#3電容器組A相#1電容器底部引流線與鋁排連接處發(fā)熱至103℃，當(dāng)時#3電容器組電流為405.2A，負(fù)荷-24.2Mvar。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)引流線與鋁排連接處螺絲松動，造成接觸不良，從而導(dǎo)致發(fā)熱情況的出現(xiàn)。對此缺陷，班組將連接處打開后進(jìn)行打磨處理，并緊固，經(jīng)回路電阻測試，并與其它兩相同一位置回路電阻值對比，無太大的差異，供電帶負(fù)荷考驗(yàn)后引流線與鋁排連接處溫度為14℃，與其它兩相同一位置溫度對比相差無幾。

五、發(fā)熱處理方法

（一）隔離開關(guān)發(fā)熱處理步驟

1.每相刀閘進(jìn)行接觸電阻測量，對接觸電阻超出標(biāo)準(zhǔn)的逐步判斷發(fā)熱點(diǎn)的位置，針對不同部位的發(fā)熱進(jìn)行詳細(xì)檢查分析,嚴(yán)重者需要更換。

2.打開兩側(cè)接線座螺栓，拆除兩側(cè)引線，并將引線固定好。查看線夾有無變形、開裂，嚴(yán)重者需要更換；引線有無松股，斷股現(xiàn)象，嚴(yán)重者重新制作引線及線夾。檢查接線板接觸面有無燒傷、凹凸不平之處，必要時進(jìn)行打磨處理，增大接線板接觸面積。

3.查看隔離開關(guān)接線座轉(zhuǎn)動軸芯和滾輪間的接觸面是否已氧化，如有氧化則采用砂紙修平；查看轉(zhuǎn)動軸芯和滾輪二者兩者是否咬合過緊，轉(zhuǎn)動困難，機(jī)械磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重者進(jìn)行更換。

4.拆除導(dǎo)電桿后對其進(jìn)行檢修清洗，如果主觸頭表面存在明顯的過熱、燒傷痕跡、銹蝕、有毛刺、起層等現(xiàn)象，采用細(xì)沙布打磨處理；如發(fā)現(xiàn)變形、開裂進(jìn)行修正，嚴(yán)重者更換，如圖1所示。

5.分解靜觸頭拆除防雨罩的固定止釘，移開防雨罩，打開螺栓，拿掉上下卡板。采用橡膠錘把彈簧定位板輕輕敲擊觸指座，使觸指和彈簧一起脫落。

6.檢查條形觸指是否電弧而灼傷、是否表面變得凸凹不平、是否氧化、有無變形、過熱及變色等異?，F(xiàn)象；對于燒損嚴(yán)重的條形觸指應(yīng)用采用工業(yè)酒精和紗紙打磨清洗，接觸面嚴(yán)重?zé)齻男枰鼡Q。

7.檢查彈簧有無變形和銹蝕嚴(yán)重者需要更換新的。

8.復(fù)裝時先裝最后一對觸指，把觸指架放入槽內(nèi)；彈簧放入觸指架第一個孔內(nèi)；放上觸指壓緊彈簧；用橡膠錘均勻向下敲擊，裝入觸指；待全部裝完，整理觸指和彈簧使其排列整齊。接觸面涂上一層導(dǎo)電膏或中性凡士林；最后裝上卡板，防雨罩。如圖2所示。

刀閘觸頭燒傷情況

檢修后觸頭

（二）隔離開關(guān)設(shè)備接線座加裝分流線

1.通過更換變形、銹蝕彈簧，處理氧化、變形的條形觸指使接觸電阻變小。

2.經(jīng)過探索與分析，采用了一種行之有效的方法——分流，可以減小通過導(dǎo)體的電流。具體做法是：引線夾與接線座之間加裝分流銅辮，減少了流過接線座的電流。

3.這種分流方法可以承受較大的負(fù)荷電流，減少發(fā)熱情況的發(fā)生頻次，經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，使用分流辮后設(shè)備運(yùn)行效果得到明顯提升。這種分流方法特別適用于承受大負(fù)荷電流而又長期帶電運(yùn)行的隔離刀閘。它簡單易行、運(yùn)行可靠、維護(hù)周期長、經(jīng)濟(jì)效益可觀，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。對于敞開式隔離開關(guān)引流線接線板或隔離開關(guān)出頭部位發(fā)的缺陷，我們應(yīng)做到預(yù)防為主，利用日常檢修的機(jī)會，對引流線引流板、隔離開關(guān)公觸頭、母觸頭觸指片接觸部位進(jìn)行打磨，同時對各連接部件的螺栓進(jìn)行緊固處理。

（三）隔離開關(guān)發(fā)熱處理的結(jié)果

通過上面的步驟更換所有條形觸指彈簧，打磨條形觸指及柱形觸頭表面污穢薄膜，修整輕微彎曲的條形觸指，復(fù)裝，重新調(diào)整隔離開關(guān)剛合位置后，測得三相接觸電阻分別為：38μΩ,43μΩ,40μΩ，等隔離開關(guān)恢復(fù)運(yùn)行后，紅外線測溫測得三相溫度分別為19℃,23℃,21℃（環(huán)境溫度10℃）。

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（四）隔離開關(guān)發(fā)熱的改進(jìn)建議

經(jīng)過幾起隔離開關(guān)發(fā)熱異常的處理，發(fā)現(xiàn)如何減小流過隔離開關(guān)導(dǎo)體的電流是研究的一個重要方向。通過分析，在每個觸指和觸指座相應(yīng)的地方各鉆一個6mm螺孔，然后用螺絲將疊起的銅質(zhì)軟連接片固定在觸指與觸指座中間，起到分流作用，減少了觸指與觸指座之間的電流，連接方法如下圖。

這種分流方法使觸指與觸指座之間的導(dǎo)電面積增大一倍，可以承受較大的負(fù)荷電流不致發(fā)熱；又因它是用螺絲固定，避免了依靠彈簧拉力拉觸而形成的時間一長、彈簧疲勞、拉力變小、接觸電阻增大、發(fā)熱愈嚴(yán)重的不足。

六、隔離開關(guān)發(fā)熱防范措施

在分析了隔離開關(guān)發(fā)熱的原因及處理措施后，現(xiàn)根據(jù)平時的工作經(jīng)驗(yàn)提出幾點(diǎn)預(yù)防隔離開關(guān)發(fā)熱的措施：

1.繼續(xù)加強(qiáng)設(shè)備紅外檢測技術(shù)的推廣應(yīng)用。紅外檢測技術(shù)手段可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的發(fā)熱缺陷等故障，設(shè)備日常運(yùn)維中，要注意收集設(shè)備紅外圖譜，對異常情況及時發(fā)現(xiàn)及時解決。

2.從隔離開關(guān)自身出發(fā)，隨著材料科學(xué)和加工工藝的進(jìn)步，隔離開關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)逐步往精簡方面發(fā)展，減少對彈簧和螺絲的依賴，采用更精簡更有效的結(jié)構(gòu)，減少出現(xiàn)發(fā)熱的可能性。生產(chǎn)廠家保證條形觸指有一定的強(qiáng)度，觸指彈簧采用不銹鋼的材料制造。此外，新型導(dǎo)電材料和防氧化材料的應(yīng)用，可更好地減少觸頭在操作振動過程中的形變和磨損，保證更好的導(dǎo)電率。

3.隔離開關(guān)在安裝時要保證合閘時觸頭的插入深度和夾緊程度滿足相關(guān)規(guī)程要求，導(dǎo)線與隔離開關(guān)連接面的螺絲應(yīng)使用力矩扳手加緊，確保符合所用螺絲要求的力矩大小，相關(guān)專業(yè)人員在驗(yàn)收隔離開關(guān)的安裝情況時需要再次進(jìn)行確認(rèn)。對新投運(yùn)隔離開關(guān)，將測量隔離開關(guān)導(dǎo)電回路其阻值是否符合要求。安裝工藝符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，調(diào)試時應(yīng)注意防止中間觸頭合閘時單邊接觸。

4.運(yùn)行人員在日常操作隔離開關(guān)時應(yīng)按照要求操作，避免不當(dāng)操作引起隔離開關(guān)觸頭變形。在分合隔離開關(guān)后均應(yīng)檢查隔離開關(guān)的分合閘位置是否到位，相關(guān)限位指示是否準(zhǔn)確，若發(fā)現(xiàn)異常要及時報送安排處理。注意加強(qiáng)日常巡視檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電回路發(fā)熱問題，進(jìn)行停電處理或改變運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)移負(fù)荷電流；操作時應(yīng)盡量采用電動操作，以減少分、合閘時觸頭間產(chǎn)生的電弧燒損時間，減輕觸頭的燒損。

5.隔離開關(guān)應(yīng)按照檢修規(guī)程的要求定時進(jìn)行A修、B修等維護(hù)。維護(hù)時異常的螺絲和彈力降低的彈簧應(yīng)及時更換，清潔完接觸面后，雖然可涂上一層薄薄的導(dǎo)電膏減緩觸頭的氧化進(jìn)程和增加潤滑作用，但根據(jù)近年來的工作經(jīng)驗(yàn)，隨著運(yùn)行時間變長，多余的導(dǎo)電膏反而會沾染污穢，過多的污穢可能造成隔離開關(guān)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，因此應(yīng)斟酌使用導(dǎo)電膏。

6.提高檢修質(zhì)量，重點(diǎn)檢查導(dǎo)電回路觸頭彈簧的彈性和銹觸情況，更換失去彈性或銹蝕嚴(yán)重的觸頭彈簧；另外應(yīng)重點(diǎn)檢查觸指有無變形、過熱及變色等異?，F(xiàn)象，并清掃接觸面；對于燒損嚴(yán)重的條形觸指及柱形觸頭應(yīng)用砂紙修平，變形嚴(yán)重或因過熱而退火變軟的觸指應(yīng)予以更換。

7.對重要用戶線路或者長期高負(fù)荷運(yùn)載線路中的隔離開關(guān)，應(yīng)在前期可研階段提出工程要求，在配置站內(nèi)間隔設(shè)備時應(yīng)配置較大額定電流的隔離開關(guān)，從設(shè)備選型階段優(yōu)化設(shè)備型號和質(zhì)量，保證在后期運(yùn)檢過程中能承受較高的運(yùn)行電流而不致熱，避免因設(shè)備運(yùn)行過程中諸多因素影響造成設(shè)備熱缺陷頻發(fā)。

8.對熱缺陷頻發(fā)的隔離開關(guān)，因結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀況和運(yùn)行環(huán)境，加強(qiáng)日常檢測手段，縮短檢修周期，必要時應(yīng)結(jié)合投入類項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行改造和完善，保證隔離開關(guān)能滿足實(shí)際運(yùn)行要求，確保設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

9.加強(qiáng)對備品備件管理工作，應(yīng)保存在通風(fēng)干燥的室內(nèi)環(huán)境中，必要時對備品備件機(jī)械部分敷涂潤滑脂及塑料布封存處理；同時應(yīng)按照設(shè)備屬性做好庫存記錄和資料留存，按需取用，符合物資的供應(yīng)要求。

七、結(jié)束語

由設(shè)備發(fā)熱因素引起的故障在電力系統(tǒng)中存在很多，如果設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)發(fā)熱溫度過高、持續(xù)時間過長，則可能會引起載流導(dǎo)體及接觸部位的融化甚至斷裂的故障，造成設(shè)備損毀及其他運(yùn)行設(shè)備的故障，影響電力系統(tǒng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式。因此，對此熱缺陷故障，我們應(yīng)熟悉的了解其發(fā)生的原因及處理的方法，以便在今后的設(shè)備運(yùn)維工作中及時有效的處理發(fā)熱缺陷。同時，在新擴(kuò)建工程入網(wǎng)設(shè)備竣工驗(yàn)收時，加強(qiáng)對入網(wǎng)設(shè)備驗(yàn)收的管理，避免投運(yùn)后出現(xiàn)設(shè)備因接觸不良等因素引起的發(fā)熱故障。隨著完善化工作向縱深發(fā)展，我國高壓隔離開關(guān)制造企業(yè)將進(jìn)一步提高產(chǎn)品的技術(shù)性能以及生產(chǎn)制造質(zhì)量水平，電網(wǎng)企業(yè)將進(jìn)一步改善和加強(qiáng)電力設(shè)備檢修和維護(hù)的管理水平，進(jìn)而提高電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。