ZN28—10/3150型斷路器發(fā)熱原因及消除對(duì)策

陸少雄

摘 要：ZN28-10/3150型斷路器一般安裝在變電站主變低壓側(cè)是一種重要的電氣設(shè)備，它能否正常、健康運(yùn)行，直接影響到電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行；而由于主變低壓側(cè)的負(fù)荷電流大，斷路器過熱現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，我們根據(jù)ZN28-10/3150型斷路器的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行技術(shù)分析，結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，從多方面進(jìn)行分析，如產(chǎn)品的質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)的安裝、檢修維護(hù)及運(yùn)行的環(huán)境等，找出其發(fā)熱的主要原因，提出解決方法及制定相應(yīng)的對(duì)策，確保電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：斷路器；發(fā)熱；原因；對(duì)策

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，用電的需求也不斷增加，電力系統(tǒng)的負(fù)荷增大使電氣設(shè)備發(fā)熱問題頻發(fā)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行和供電可靠性。從2004至2013年東莞供電局共發(fā)生了18起主變低壓側(cè)ZN28-10/3150型斷路器發(fā)熱，其中因超負(fù)荷、設(shè)備老化造成的有8起，因檢修質(zhì)量不良或產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理而造成的有9起，因超負(fù)荷、容量不足而造成發(fā)熱的為少數(shù)。因此，針對(duì)主變變低斷路器的發(fā)熱問題，結(jié)合作者的工作經(jīng)驗(yàn)，從各方面進(jìn)行綜合的分析，找出原因，并提出相應(yīng)的消除對(duì)策。

1 原因分析

1.1 運(yùn)行環(huán)境的影響

對(duì)運(yùn)行中的斷路器，由于停電困難或其他的原因，沒有進(jìn)行定期的檢查維護(hù)，特別是在工業(yè)區(qū)或污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，灰塵大，空氣中含有酸或鹽分，使斷路器的表面積塵，散熱下降，以及由于空氣中的酸和鹽使斷路器的接頭氧化，造成過流發(fā)熱。

1.2 設(shè)備老化影響

由于設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，觸頭磨損或合閘彈簧老化等原因，使斷路器的壓縮行程偏少，不能達(dá)到應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)，造成斷路器的動(dòng)靜觸頭壓力不夠，接觸電阻增大，引起真空泡過熱。一般來說，真空斷路器的壓縮行程在3-5mm之間，2009年7月份我們對(duì)宏遠(yuǎn)站#3主變變低503開關(guān)發(fā)熱進(jìn)行檢修，當(dāng)時(shí)的溫度在100℃左右，運(yùn)行電流1800A，測(cè)試三相開關(guān)的回路電阻發(fā)現(xiàn)A、B相均已超標(biāo)，后經(jīng)測(cè)量其壓縮行程A相為2.9mm，B相為2.7mm，已不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，因此設(shè)備的老化也是真空斷路器發(fā)熱的重要原因之一。

1.3 檢修質(zhì)量問題

1.3.1 對(duì)斷路器的接頭處理沒有量化的檢修標(biāo)準(zhǔn)。許多檢修人員，在處理斷路器的一次過流部分發(fā)熱時(shí)，往往是憑經(jīng)驗(yàn)、憑感覺，接觸面接觸得好與不好，只是看看接縫緊了沒有，彈簧墊平了沒有，把自己的經(jīng)驗(yàn)作為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)斷路器導(dǎo)電回路的接觸電阻是否符合要求，螺絲的緊固力矩是否足夠等方面，沒有科學(xué)的、量化的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 沒有規(guī)范的檢修工藝和程序，同是處理一臺(tái)斷路器的發(fā)熱處理，由于檢修人員不同，檢修的方法、檢修工藝、程序各不相同；一個(gè)人一種做法，對(duì)該項(xiàng)工作沒有規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，無法保證檢修的質(zhì)量。如在2007主山站503開關(guān)發(fā)熱處理中，經(jīng)紅外線測(cè)溫其發(fā)熱點(diǎn)是在斷路器的上下部的鋁支架，其實(shí)，查看記錄，該臺(tái)開關(guān)已經(jīng)在一年前曾經(jīng)處理過。而我們現(xiàn)場(chǎng)檢查拆下其連接鋁排發(fā)現(xiàn)接觸面已經(jīng)有了明顯的灼傷，其主要原因是接觸面涂刷的導(dǎo)電脂過多（部分檢修人員誤認(rèn)為導(dǎo)電脂是起導(dǎo)電作用），且不均勻，在時(shí)間和溫度的作用下，導(dǎo)電脂硬化，在導(dǎo)電接觸面上產(chǎn)生一個(gè)較大的電阻。因此檢修工藝和程序是斷路器發(fā)熱的關(guān)鍵。

1.3.3 人員的責(zé)任心不強(qiáng)。對(duì)斷路器發(fā)熱的處理在工作前檢修人員沒有收集相關(guān)的資料，了解斷路器的運(yùn)行情況，處理過程沒有認(rèn)真分析，只停留在缺陷表面，人員的責(zé)任心較差，甚至出現(xiàn)干好干壞一個(gè)樣的思想，使檢修質(zhì)量得不到保證。

1.4 工程的交接驗(yàn)收制度不完善，驗(yàn)收工作不到位

許多檢修人員對(duì)ZN28-10/3150型斷路器的驗(yàn)收不甚了解，僅僅局限在檢查分合閘操作及外觀螺絲檢查，沒有一個(gè)系統(tǒng)的驗(yàn)收項(xiàng)目和質(zhì)量要求，沒有進(jìn)行儀器檢測(cè)的量化標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)概念，使檢修工作失去了有效的驗(yàn)收監(jiān)督。

1.5 產(chǎn)品的質(zhì)量問題或設(shè)計(jì)上存在的問題

由于ZN28-10/3150型斷路器經(jīng)常安裝在箱式柜里面，柜內(nèi)通風(fēng)條件較差，斷路器的過流搭接面的螺絲使用部分（部分廠家）不符合國標(biāo)的要求，造成搭接面壓力不夠，及斷路器過多的銅鋁接觸面，引起斷路器過熱。在東莞供電局我們?cè)?jīng)處理了4臺(tái)ZN28-10/3150型斷路器由于一次的接線端子發(fā)熱的故障（其中一臺(tái)的溫度為150℃，運(yùn)行電流為2300A），當(dāng)時(shí)我們現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)斷路器的上導(dǎo)電支架與鋁（銅）排連接的螺絲是采用4.8級(jí)M12的螺絲，鋁排的規(guī)格為3×100×10，按照國標(biāo)規(guī)定100×10的鋁排搭接面要求連接螺絲的緊固力矩為78.5-98.1N·m之間。而該種斷路器上觸座采用4.8級(jí)M12的螺絲其緊固的力矩（4.8級(jí)M12的螺絲其緊固的力矩為31.4-39.2N·m之間）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到運(yùn)行的要求，造成接觸面的壓力不夠，接觸電阻增大。其次，部分廠家該種型號(hào)斷路器的靜支架與真空泡連接的不規(guī)范造成運(yùn)行發(fā)熱。如在廈崗站#2主變502開關(guān)發(fā)熱檢修發(fā)現(xiàn)，該斷路器靜支架為六個(gè)M12加工孔，此種靜支架主要是用來配國產(chǎn)的真空泡（因?yàn)閲a(chǎn)真空泡固定螺絲為六個(gè)），而現(xiàn)場(chǎng)502開關(guān)所配的是進(jìn)口的西門子真空泡，其真空滅弧室的固定螺絲為一個(gè)；這樣當(dāng)安裝上西門子真空滅弧室時(shí)，由于接觸面有六個(gè)M12的螺絲孔，導(dǎo)致真空泡與靜支架之間的接觸面減少，根據(jù)R=Lρ/S可知，接觸面越少電阻越大，因而使斷路器的過流能力大大下降。另外，由于斷路器的過流接觸面較多，現(xiàn)在大部分廠家對(duì)斷路器搭接面的螺絲的緊固力矩沒有量化的標(biāo)準(zhǔn)，因人而異，造成不同工人裝配的螺絲力矩各不相同，甚至達(dá)不到要求，引起斷路器的過流發(fā)熱。

通過對(duì)ZN28-10/3150型斷路器的產(chǎn)品的質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)的安裝、檢修維護(hù)及運(yùn)行的環(huán)境等方面的分析，找出了斷路器的發(fā)熱主要原因。

2 制定對(duì)策

2.1 針對(duì)運(yùn)行環(huán)境斷路器設(shè)備老化的情況，綜合斷路器運(yùn)行狀況，對(duì)斷路器進(jìn)行定期的檢查維護(hù)，如結(jié)合預(yù)試定檢對(duì)設(shè)備的進(jìn)行清潔、檢查斷路器的開距及壓縮行程、回路電阻以及對(duì)斷路器的過流部分的連接螺絲用力矩扳手進(jìn)行全面的檢查，為改善運(yùn)行環(huán)境，有條件的可以在高壓室安裝空調(diào)，以確保斷路器能健康、安全運(yùn)行。

2.2 由于斷路器的發(fā)熱是有一個(gè)漸進(jìn)的過程，是一個(gè)惡性循環(huán)的過程，其發(fā)熱的溫度與電流的增大是非線性的，因此對(duì)斷路器的運(yùn)行溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)（如在接頭加裝示溫片及進(jìn)行紅外線測(cè)溫），使斷路器的發(fā)熱消除在萌芽狀態(tài)。

2.3 為解決檢修工人的檢修質(zhì)量問題，制定真空斷路器發(fā)熱檢修標(biāo)準(zhǔn)和檢修程序，實(shí)行規(guī)范化檢修，使檢修工作緊緊圍繞滿足檢修標(biāo)準(zhǔn)而展開工作，防止返工和反復(fù)調(diào)試，加強(qiáng)檢修人員的責(zé)任心，為此制定真空斷路器發(fā)熱檢修程序圖。

2.4 加強(qiáng)該種斷路器的驗(yàn)收工作，使驗(yàn)收規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。如制定真空斷路器的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收項(xiàng)目表格，驗(yàn)收過程根據(jù)驗(yàn)收的項(xiàng)目表逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)驗(yàn)收的項(xiàng)目進(jìn)行量化的標(biāo)準(zhǔn)，確保工程驗(yàn)收質(zhì)量。

2.5 對(duì)ZN28-10/3150型斷路器的產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)計(jì)方面進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)斷路器的動(dòng)支架與鋁（銅）排的連接螺絲原是采用M12、4.8級(jí)螺絲，考慮到力矩不能達(dá)到過流要求，要求改用12.9級(jí)（或8.8級(jí)）、M12的螺絲，螺絲的力矩達(dá)到78.5-98.1N·m之間，必要時(shí)在其接觸面上加裝散熱器，確保其接觸面過流不發(fā)熱。其次，斷路器靜支架基礎(chǔ)安裝孔應(yīng)與斷路器的真空滅弧室相匹配，不同廠家的真空滅弧室采用相應(yīng)的靜支架，保證靜支架與真空滅弧室之間接觸面的完整性。另外，對(duì)斷路器所用過流連接螺絲的緊固力矩應(yīng)有量化的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同規(guī)格型號(hào)的螺絲其緊固力矩有不同的要求，采用量化的標(biāo)準(zhǔn)，可以避免不同檢修人員螺絲緊固力矩不統(tǒng)一，甚至達(dá)不到要求，從而實(shí)現(xiàn)檢修的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

3 結(jié)束語

我國已有20多年的真空斷路器運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從國內(nèi)真空斷路器運(yùn)行情況來看，國產(chǎn)真空斷路器最大的問題是可靠性差，尤其是過流發(fā)熱方面，一般國產(chǎn)真空斷路器通過其80%左右的額定電流時(shí)發(fā)熱情況就比較突出，其原因有產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)計(jì)、運(yùn)行檢修維護(hù)、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性，故需在今后的工作實(shí)踐中繼續(xù)去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié)，以使其在運(yùn)行中的各種因素得到預(yù)防和完善，提高真空斷路器運(yùn)行的可靠性。