淺談高壓交流隔離開關(guān)常見故障及治理

黃 偉 張成濤

摘要:近年來,高壓交流隔離開關(guān)在運(yùn)行中出現(xiàn)了一些故障,隨著電力系統(tǒng)受到的損失不斷加大,使得人們對(duì)隔離開關(guān)的故障問題開始關(guān)注。文章介紹了高壓交流隔離開關(guān)性能的基本要求,舉出了系統(tǒng)中隔離開關(guān)比較頻繁發(fā)生的故障與事故,提出了一些相應(yīng)解決辦法,同時(shí)希望通過加強(qiáng)運(yùn)行巡視和檢修維護(hù)質(zhì)量的提高,提高高壓交流隔離開關(guān)的運(yùn)行質(zhì)量,減少故障,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞:高壓交流隔離開關(guān);銹蝕;卡澀;發(fā)熱異常;瓷瓶斷裂

中圖分類號(hào):TM564.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)20-0109-02

隔離開關(guān)在電力系統(tǒng)中起著隔離電源、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式、分合小負(fù)荷電流、進(jìn)行倒閘操作等重要作用。由于其操作原理和結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,通常沒有嚴(yán)格的大修周期規(guī)定,按慣例一般隨主設(shè)備大修而進(jìn)行。但隨著近幾年斷路器的無油化改造、無人值班變電站改造及變電設(shè)備由定期檢修制向狀態(tài)檢修制的逐步過渡,主設(shè)備的大修周期在逐漸延長(zhǎng),因而運(yùn)行中的戶外式隔離開關(guān)出現(xiàn)的問題大幅上升,直接影響系統(tǒng)的供電可靠性和安全性。文章就交流隔離開關(guān)一些故障問題進(jìn)行了分析,并結(jié)合問題提出解決辦法。

1高壓交流隔離開關(guān)的技術(shù)要求

在電網(wǎng)中,高壓交流隔離開關(guān)用來合、分無負(fù)荷的電路及電氣設(shè)備,其功能主要包括實(shí)現(xiàn)輸送電力和安全隔離的作用,即在合閘狀態(tài)能可靠地通過正常工作電流和規(guī)定短時(shí)間內(nèi)的異常(故障)電流,而在分閘狀態(tài)時(shí)觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開點(diǎn),使負(fù)荷側(cè)電力設(shè)備與電源安全隔離。對(duì)隔離開關(guān)的功能要求相對(duì)較少,所以其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,沒有滅弧裝置,不能用來接通和斷開負(fù)荷電流。高壓交流隔離開關(guān)是戶外式結(jié)構(gòu),絕大多數(shù)處在比較惡劣的戶外條件下運(yùn)行,直接暴露在大氣環(huán)境中工作,容易受到環(huán)境和氣候條件的影響,產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造應(yīng)充分考慮這個(gè)因素,以保證在雨、風(fēng)、冰、雪、灰塵、嚴(yán)寒和酷熱等條件下均能可靠地工作。

2隔離開關(guān)常見的故障

隔離開關(guān)運(yùn)行中常見的故障類型有以下幾種:瓷瓶斷裂故障、機(jī)構(gòu)問題、導(dǎo)電回路發(fā)熱。在系統(tǒng)運(yùn)行中,隔離開關(guān)有比較多的缺陷和故障,涉及到多方面的問題?？梢詺w納為機(jī)構(gòu)問題,包括操作卡澀以及合分閘不到位、銹蝕、進(jìn)水受潮、潤(rùn)滑干澀、機(jī)構(gòu)卡澀、輔助開關(guān)失靈等,這些缺陷不同程度上導(dǎo)致開關(guān)合分閘不正常,拒動(dòng)和合分閘不到位;其次是導(dǎo)電系統(tǒng)接觸不良使得導(dǎo)電回路發(fā)熱異常,其原因是開關(guān)觸頭彈簧失效使接觸不良或者是合閘不到位,還有導(dǎo)電回路松動(dòng)、開裂等,還有的是導(dǎo)電回路結(jié)構(gòu)不良的問題;對(duì)安全運(yùn)行威脅最大的是瓷瓶斷裂故障,影響最為嚴(yán)重。

2.1瓷瓶斷裂故障

發(fā)生這種故障的隔離開關(guān)尤以220kV等級(jí)為多,有的發(fā)展成重大事故,所以影響極大,支柱絕緣子和旋轉(zhuǎn)瓷瓶斷裂問題歷年來都有發(fā)生,有的是運(yùn)行多年的老產(chǎn)品,也有是剛投運(yùn)才一年多的新產(chǎn)品。

絕緣子斷裂與電瓷廠產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān),也與隔離開關(guān)整體質(zhì)量有關(guān),絕緣子澆制不均等問題,此外還有水泥膠裝的問題。另外質(zhì)檢手段不嚴(yán)也給運(yùn)行留下隱患,有缺陷和有隱患的絕緣子沒有被檢測(cè)出來,被組裝成產(chǎn)品后,對(duì)安全運(yùn)行構(gòu)成極大的威脅。

除了支持絕緣子外,旋轉(zhuǎn)絕緣子斷裂故障也時(shí)有發(fā)生,旋轉(zhuǎn)絕緣子操作時(shí)主要受扭力作用,瓷瓶斷裂事故至今仍不能有效的予以防止。

對(duì)瓷絕緣子斷裂問題,必須要綜合進(jìn)行治理,首先從源頭上抓起,絕緣子制造廠要嚴(yán)格工藝,穩(wěn)定生產(chǎn)過程,每個(gè)絕緣子都應(yīng)經(jīng)過認(rèn)真檢驗(yàn),保證合格品才能出廠,隔離開關(guān)制造廠要把好外購件關(guān),加強(qiáng)檢驗(yàn),提高隔離開關(guān)整體質(zhì)量。對(duì)同型號(hào)隔離開關(guān)在手動(dòng)操作時(shí)比較其操作力矩,如出現(xiàn)操作困難,切忌強(qiáng)行進(jìn)行操作。更好的方法是要開展隔離開關(guān)支柱瓷瓶缺陷檢測(cè)新技術(shù)的試點(diǎn)和推廣,進(jìn)一步研究開發(fā)瓷瓶缺陷在線監(jiān)測(cè)工作。建議在小修或大修檢查時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加空載機(jī)械操作次數(shù),以提高瓷瓶缺陷在停電操作中暴露的概率,有的檢修時(shí)只操2～3次,實(shí)在太少了。

2.2機(jī)構(gòu)問題

機(jī)構(gòu)問題表現(xiàn)為拒動(dòng)或分合閘不到位,往往在倒閘操作時(shí)發(fā)生。很多情況下故障不會(huì)擴(kuò)大,現(xiàn)場(chǎng)可以進(jìn)行臨時(shí)檢修和處理,當(dāng)然會(huì)耽誤停送電時(shí)間。發(fā)生問題的以老舊的GW4、GW7型開關(guān)居多,還有GW6隔離開關(guān)曾發(fā)生合閘后自動(dòng)分閘故障(主要是平衡彈簧材質(zhì)和工藝不良,甚至在運(yùn)行中平衡彈簧銹斷);GW10、GW11產(chǎn)品曾發(fā)生閘刀三相拐臂的角度調(diào)整不對(duì),機(jī)構(gòu)輸出軸法蘭角度調(diào)整不到位,扇型齒輪爆齒,導(dǎo)致萬向節(jié)法蘭與機(jī)構(gòu)法蘭連接螺絲被切斷、機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)鑄鐵件被打斷、分合閘不到位等故障。

隔離開關(guān)在出廠時(shí)或安裝后剛投產(chǎn)時(shí),合分閘操作還比較正常。但過不了多久,有的在一、二年后,就會(huì)出現(xiàn)各種各樣問題。有的因機(jī)構(gòu)進(jìn)水,操作時(shí)轉(zhuǎn)不動(dòng),有的會(huì)發(fā)生操作時(shí)連桿扭彎,甚至轉(zhuǎn)動(dòng)瓷瓶與滑線軸間已擰成麻花,還有的在連桿焊接處斷裂而操作不動(dòng)?？傊?由于機(jī)構(gòu)卡澀問題會(huì)引起各種故障。

操作失靈首先是機(jī)械傳動(dòng)問題,早期使用的機(jī)構(gòu)箱容易進(jìn)水、凝露和受潮,轉(zhuǎn)動(dòng)軸承防水性能差,又無法添加潤(rùn)滑油,長(zhǎng)期不操作,機(jī)構(gòu)卡澀,軸承銹死,強(qiáng)行操作往往導(dǎo)致部件損壞變形。另外,產(chǎn)品的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,操作阻力大也是重要原因。有些產(chǎn)品導(dǎo)電桿合閘限位與電動(dòng)機(jī)配合不當(dāng),操作中造成渦輪開裂。有的GW4型隔離開關(guān)的閘刀機(jī)構(gòu)傳動(dòng)主軸與垂直傳動(dòng)軸連結(jié),采用半圓柱吻合結(jié)構(gòu),在電動(dòng)操作時(shí)由于半圓柱變形發(fā)生相對(duì)位移,使合分閘不到位。還有由于接地刀銹蝕,使軸銷斷裂而無法操作。此外還有輔助開關(guān)問題,包括切換不到位或接點(diǎn)接觸不良,導(dǎo)致電動(dòng)操作失靈,這類問題,在設(shè)計(jì)制造階段要進(jìn)行認(rèn)真的分析和試驗(yàn)研究,并且負(fù)責(zé)地做好每一臺(tái)開關(guān)的出廠試驗(yàn),決不能把缺陷遺留到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)。

隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)箱進(jìn)水以及軸承部位進(jìn)水現(xiàn)象很普遍。金屬零部件的銹蝕問題也十分嚴(yán)重,包括外殼、連桿、軸銷、彈簧等。曾發(fā)現(xiàn)有的GW6開關(guān)的中間機(jī)構(gòu)箱上的防雨罩竟會(huì)銹蝕到不能碰的情況。操作機(jī)構(gòu)箱外殼也會(huì)嚴(yán)重銹蝕。加之潤(rùn)滑措施不當(dāng),導(dǎo)致機(jī)械傳動(dòng)失靈,導(dǎo)電接觸系統(tǒng)造成接觸不良。改進(jìn)措施如機(jī)構(gòu)箱改用不銹鋼材料,對(duì)觸頭系統(tǒng)采用干潤(rùn)滑工藝,對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部位做到全密封防水,以實(shí)現(xiàn)終生免維護(hù)。

2.3導(dǎo)電回路發(fā)熱

2.3.1隔離開關(guān)發(fā)熱原因及特點(diǎn)

①運(yùn)行年數(shù)長(zhǎng),設(shè)備趨于老化,靜觸指壓緊彈簧特性變壞,也可能是靜觸指單邊接觸, 觸頭夾緊彈簧松弛變形,夾力不夠?qū)е虏糠钟|指與動(dòng)觸頭不接觸,使觸指與動(dòng)觸頭接觸面減少,動(dòng)靜觸頭存在污垢,還有是長(zhǎng)期運(yùn)行后材料易氧化銹蝕接觸電阻過大增加,觸指上有明顯的燒傷坑點(diǎn)而造成。②合閘不到位或剪刀式鉗夾結(jié)構(gòu)夾緊不良。合閘角度存在偏差,致使接觸面不夠,連接螺栓緊固不夠或過度致使螺栓斷裂。③迎峰度夏負(fù)荷較大時(shí)發(fā)熱頻繁。④常年處于穩(wěn)定大負(fù)荷狀態(tài)。

2.3.2隔離開關(guān)發(fā)熱的處理

①進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè),根據(jù)發(fā)熱溫度及發(fā)展速度決定是否需要向調(diào)度申請(qǐng)改變運(yùn)行方式或減少負(fù)荷。②改變運(yùn)行的方式。③檢修:隔離開關(guān)檢修一般更換靜觸頭彈簧夾和燒傷觸指,清除動(dòng)靜觸頭氧化層,清洗動(dòng)靜觸頭,涂導(dǎo)電膠,緊固螺栓,徹底的辦法是更換靜觸頭。采用動(dòng)觸頭兩步運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)式或插入式觸頭結(jié)構(gòu)將使產(chǎn)品質(zhì)量有所提高,用戶加強(qiáng)維護(hù)和堅(jiān)持紅外監(jiān)測(cè)是減少和發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電回路發(fā)熱故障的有效手段。運(yùn)行部門還應(yīng)繼續(xù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),希望通過制造廠和用戶的共同努力,使國產(chǎn)高壓隔離開關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行水平得到提高。

3 隔離開關(guān)的運(yùn)行巡視及維護(hù)

巡視工作是發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷的有效手段,運(yùn)行人員巡視中多次發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)處有微微蒸汽,然后測(cè)溫發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn),在特殊天氣組織人員巡視,檢查接點(diǎn)有無冒汽,雪水融化,設(shè)備上有無懸掛物等。應(yīng)每月對(duì)端子箱、端子排清掃,清除浮灰,堵洞,用丙酮擦除機(jī)構(gòu)部分油垢,檢查三相動(dòng)力電源及激勵(lì)電源是否正常,處理操作失靈等缺陷。每次設(shè)備停電,都安排檢修人員對(duì)隔離開關(guān)支撐瓷瓶及相關(guān)的獨(dú)立支撐瓷瓶進(jìn)行防污清洗,采用灰垢型清洗劑涂在瓷瓶上,數(shù)分鐘后即可擦干凈,然后用清水濕布擦幾遍即可。對(duì)加熱器進(jìn)行改造,對(duì)端子箱、操作箱加裝密封圈。在維護(hù)中發(fā)現(xiàn)端子松動(dòng),保險(xiǎn)熔斷,小開關(guān)接觸不好,接地刀閘輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不良等故障,都應(yīng)及時(shí)給予了處理。每年冬季來臨之前,對(duì)GW7-220型隔離開關(guān)支柱瓷瓶下部鑄鐵鉆孔進(jìn)行疏通,保證出水正常,防止結(jié)冰凍裂設(shè)備。

4隔離開關(guān)運(yùn)行維護(hù)、檢修方面建議

①年度開關(guān)單元檢修時(shí),加強(qiáng)對(duì)220kV母線隔離開關(guān)檢修,應(yīng)列入計(jì)劃和規(guī)定。②隔離開關(guān)觸頭彈簧部件更換或整個(gè)靜觸頭的更換應(yīng)該視老化程度縮短周期。③動(dòng)靜觸頭接觸面的電阻是發(fā)熱的主要原因,檢修后隔離開關(guān)導(dǎo)電回路電阻測(cè)量也是檢驗(yàn)檢修質(zhì)量的手段,合格與否作為檢修設(shè)備投運(yùn)的條件。④接點(diǎn)在線溫度監(jiān)測(cè)是發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)發(fā)熱的主要手段,設(shè)備接點(diǎn)發(fā)熱比較隱蔽,巡視發(fā)現(xiàn)較為困難,在線測(cè)溫應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng);重點(diǎn)測(cè)溫是對(duì)普測(cè)發(fā)現(xiàn)溫升超過一定值的部位定期進(jìn)行測(cè)溫;疑點(diǎn)測(cè)溫就是負(fù)荷較大時(shí)對(duì)大負(fù)荷點(diǎn)及可能發(fā)熱的部位進(jìn)行在線測(cè)溫。⑤建立接點(diǎn)過熱的有關(guān)規(guī)定。⑥隔離開關(guān)接觸器很多無防護(hù)罩,運(yùn)行中容易發(fā)生誤碰,應(yīng)考慮補(bǔ)裝完善。運(yùn)行維護(hù)中要注意端子的緊固。箱門的密封圈易老化,要經(jīng)常更換,良好的密封可減少維護(hù)工作量。

5結(jié) 語

通過對(duì)部分隔離開關(guān)故障引起的事故的了解,對(duì)造成設(shè)備損壞甚至大面積停電的現(xiàn)象,我們必須對(duì)此加以足夠的重視。應(yīng)加強(qiáng)工藝質(zhì)量管理,根據(jù)設(shè)備自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活處理;對(duì)于日常巡視,應(yīng)及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況,發(fā)現(xiàn)故障盡快查明原因并排除隱患,保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,隔離開關(guān)的不斷完善,性能不斷提高,建議各單位以安全為基礎(chǔ),對(duì)設(shè)備進(jìn)行完善化和更換,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn):

[1] 史國超.中小型水電站金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備制造安裝檢測(cè) 實(shí)用技術(shù)[M].鄭州:黃河水利出版社,2006.