变电站隔离开关发热缺陷检测及处理

变电站隔离开关发热缺陷检测及处理

刘彦

【摘要】变电站隔离开关是电网在运行过程中重要的组成部分，主要的作用就是隔离，由于其特殊的特点，长期以来，都是电力系统中使用量较为广泛的设备。随着供电负荷的增加,隔离开关因过热而引起的停电事故不断发生,且呈上升趋势。基于此，本文结合实例对隔离开关发热的原因进行了分析，并进一步对高压隔离开关发热处理措施进行了分析，以供参考。

【关键词】隔离开关；发热缺陷；处理

1. 变电站隔离开关发热缺陷实例1

2018年6月5日20:00，某变电站全站设备进行熄灯巡视及红外测温。

20:15值班人员发现220KV某甲刀闸A相动静触头接触处发热85.9℃，当时负荷350A，有功140MW，汇报调度后，调度令加强监视，准备安排检修计划进行处理。

为进一步确定甲刀闸的运行状态，防止一般缺陷发展为停电事故，运维单位安排第二天负荷较高时进行红外测温，以确定缺陷等级。

次日06:15，跟踪测温发现，该甲刀闸A相动静触头接触处的温度急剧上升至332.9℃，当时负荷470A，有功176MW。隔离开关触头接触不良发热变色的属于紧急缺陷，应及时组织消除或采取其他措施防止造成事故。值班人员立即通知调度及检修班进行现场处理。

1.1事故背景及原因分析

（1）该刀闸于2014年1月出厂，型号为GW4-220DW，2015年4月安装投运，安装及试验报告显示该设备符合投运技术条件。该线路两端的索某变和峡某变均是重要的枢纽变电站，是西电东送的重要节点，负荷较重。事故前后一直有300A至700A的过境负荷，此间隔前期测温正常。

(2）根据国家电网公司《高压隔离开关状态评价导则》规定：主触头接触面无过热、烧伤痕迹，镀银层无脱落现象；触头弹簧无锈蚀、分流现象。《交流高压隔离开关和接地开关技术标准》规定：触指的紧力弹簧宜采用外压式触头弹簧，触头弹簧应进行防腐防锈处理。触头弹簧必须采取可靠的绝缘措施，防止弹簧分流发热，失去弹性。

根据现场刀闸解体情况分析，故障刀闸是由于弹簧质量不过关，装配不当，酸雨浸蚀、粉尘污染，以及在操作过程中，电弧烧伤触头或推拉刀闸的力度过大，引起触头的压缩弹簧弹性降低，刀闸C相有一处未压紧到位；再因近期负荷较重，导致触头发热。发热加速了弹簧的氧化腐蚀，接触电阻进一步变大，发热更加严重，形成恶性循环。

1.2防范及改进措施

此次故障直接原因是刀闸触指弹簧制造缺陷造成的，运维人员及时发现异常并汇报处理，避免了设备进一步损坏。我们应从以下方面加强运维工作管理，避免事故发生：

（1）合理设计，谨慎选材。严格参照设计规程，监督厂家使用符合要求的材质，避免设计缺陷。

（2）订货时要选用信誉好、经久耐用的产品，输变电设备规划选址尽量避开环境污染区。

（3）严格按标准施工，压接时要均匀对称，拧螺丝时力度适中，接触表面不得有毛刺或裂缝。

（4）严格执行设备三级验收，发现问题及时处理，检查每个螺丝的压紧程度，测量触头的接触电阻，刀闸拉合的同期度应符合要求。

（5）强化运维人员的责任心，加强刀闸红外测温记录与分析，出现异常时要高度关注，密切跟踪检测，适时消除设备隐患，确保设备不带病运行

（6）刀闸触头接触不良，应按照《高压隔离开关状态评价导则》的规定，根据缺陷的等级采取相应的措施，汇报调度尽快处理；

（7）正常运行于额定负荷下的刀闸呈现二、三类发热缺陷，应加强巡视检查，避免该刀闸继续在重负荷或过负荷状态下运行，应汇报调度，找机会及早处理。避免长期发热，将小毛病发展为大事故，造成不可挽回的后果。

（8）加强检修维护：雨雪天气到来之前，重污染地区设备，应趁检修机会对刀闸进行涂导电脂和除锈刷漆工作，减小刀闸触头直接暴露在空气中的面积，减慢刀闸老化速度，避免类似事故发生，确保设备安全运行。

2.变电站隔离开关发热缺陷实例2

2.1事故背景及原因分析

某日，某变电站运维人员在对站内运行设备进行红外测温工作时发现某间隔GW-16型隔离开关C相存在发热情况，最高发热温度达120℃。对照故障隔离开关红外成像图和故障隔离开关本身，发现最高发热点为固定下导电臂内部平衡弹簧压圈的四个小螺栓处，属于非导电接触面。该缺陷情况在目前运行的隔离开关中极为少见。为了分析故障原因，需要进行回路电阻值测试及解体检查。

在现场对故障间隔的三相隔离开关进行回路电阻值测试。由测试结果可以看出，C相回路电阻值明显严重超标，可判断主导电回路有部分出现接触不良情况。为确定主导电回路中接触不良的具体部位，再对故障隔离开关关键接触面分步进行接触电阻值测试，测试结果可判断接触不良的位置在上导电臂与下导电臂之间。该型号隔离开关上导电臂与下导电臂之间采用软连接，接触不良的位置可能发生在软连接部位。另一方面，红外测温图显示最高发热点并非导电接触面，因此必须对故障隔离开关进行解体检查。对故障隔离开关进行解体检查，首先拆除隔离开关上导电臂。解体检查发现上导电臂一切正常，无明显烧伤痕迹。在拆除上导电臂与下导电臂的软连接时，发现软连接与导电臂接触的部位已出现严重腐蚀。此处应是所测回路接触电阻值严重超标的主因。仔细检查软连接处发现，软连接材质为铜，与软连接相接触的面材质为铝，由于铝的金属性强于铜，两者接触时在雨水、杂质等的作用下会形成原电池，从而导致铝的接触面作为负极不断腐蚀，最终使接触面接触电阻值严重超标。拆除上导电臂与下导电臂的中间接头，发现中间接头内部的传动齿轮严重烧损，局部甚至出现碳化痕迹。接着拆除下导电臂进行检查，发现下导电臂内部操作杆与平衡弹簧也出现严重的烧伤现象。与此同时，下导电臂操作杆下方的橡胶滚轮已被烧毁。

2.2原因分析

从故障隔离开关解体情况看，上导电臂均正常，下导电臂内部的操作杆及平衡弹簧严重烧损，可见电流走向绕过了下导电臂，走下导电臂内部的操作杆及平衡弹簧，即电流流向由正常的触指、动触头座、上导电臂、连接叉、下导电臂变为触指、动触头座、上导电臂、连接叉、齿轮箱、齿条、操作杆、平衡弹簧。

这样的情况与回路电阻值测试结果相符。回路电阻值测试中发现，上导电臂与下导电臂之间电阻值严重超标，即软连接处接触电阻值过大，软连接处相当于一个大电阻，并与下导电臂内部的操作杆形成并联回路。根据并联电路特点可知，由于软连接处接触电阻值过大，所以电流主要从下导电臂内部的操作杆上通过，进而引起发热。故障隔离开关的红外成像图显示最高发热点为固定下导电臂内部平衡弹簧压圈的四个小螺栓，而故障隔离开关解体过程中发现平衡弹簧也出现了严开关上导电臂。解体检查发现上导电臂一切正常，无明显烧伤痕迹。在拆除上导电臂与下导电臂的软连接时，发现软连接与导电臂接触的部位已出现严重的烧损现象，故可判断故障隔离开关的发热是电流流向下导电臂内部的操作杆及平衡弹簧所致，同时在下导电臂与平衡弹簧通过四个螺栓接触的部分形成了环流，从而使最高发热点出现在固定下导电臂平衡弹簧的四个螺栓处。

2.3防范及改进措施

为防止类似故障再次发生，提出如下建议：

（1）隔离开关厂家针对两种金属性不同的金属间相接触的情况加装过渡片，以防止形成电化学腐蚀，针对本起故障中铜铝接触的情况，建议加装铜铝过渡片；

（2）隔离开关在安装时应确保各个接触面间接触良好，安装完成后应对整体进行回路电阻值测试，保证测试结果在合格范围内；

（3）变电站运行人员在日常巡视维护过程中应做好设备测温工作，对于温度增大明显的应尽快采取处理措施；

（4）变电检修人员在例行检修过程中应重点检查导流回路中各接触面间的接触电阻值。

3.结语

隔离开关作为电力系统的重要设备之一，在变电站的主设备中占的数量大，运行操作量也大，隔离开关的发热故障常常要停电处理，往往涉及到母线停电才能检修，没计划停电检修严重影响生产，同时非计划性停电操作又给安全生产带来了安全隐患，所以做好避免隔离开关发热的预防措施和运行维护工作是十分重要的。

参考文献：

[1]国网（运检/3）829-2017《国家电网公司变电五项通用规定》.2017