某220kV 戶外式開關(guān)站隔離刀閘發(fā)熱問題分析及處理

王利寧

（國能青海黃河瑪爾擋水電開發(fā)有限公司，青海 果洛 814000）

0 引言

高壓隔離刀閘在電力系統(tǒng)中是非常重要的電氣元件，是保障電網(wǎng)持續(xù)、可靠供電的主要輸電設(shè)備。尤其在發(fā)電高峰期階段，若在運行中出現(xiàn)高壓隔離刀閘觸頭接觸部位過熱現(xiàn)象，造成負荷送出受限或改變設(shè)備運行方式，影響系統(tǒng)運行靈活性及供電可靠性。由于隔離刀閘長期運行在過熱狀態(tài)下會嚴重損害其絕緣和使用壽命，進而影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；若停電處理過熱問題，則影響發(fā)電造成巨大經(jīng)濟損失，因此分析及處理隔離刀閘發(fā)熱問題具有重要意義。隔離刀閘是220kV戶外式開關(guān)站重要的一次電氣設(shè)備組成部分。某水電站發(fā)電機與主變壓器一次設(shè)備接線方式為單元接線，220kV 戶外式開關(guān)站一次設(shè)備接線方式為雙母線帶旁路母線接線，該接線方式下的隔離刀閘數(shù)量較多，且長期處于戶外較惡劣的環(huán)境中，因此發(fā)生隔離刀閘故障的概率較高。

1 發(fā)熱概況

某水電站220kV GW4-220W 型隔離刀閘在進行紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)線路隔離刀閘A、B、C 相溫度分別為123℃、194℃、60℃（天氣陰，環(huán)境溫度為17℃，隔離刀閘所帶負荷為250MW）。根據(jù)《高壓交流開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求》（GB/T 11022—2020）規(guī)定，隔離刀閘鍍銀或鍍鎳觸頭在氧化性氣體中允許運行溫度最大值為115℃，周圍空氣溫度不超過40℃時溫升最大值為75K。該隔離刀閘A、B 相處于過熱狀態(tài)，B 相過熱較為嚴重，屬于嚴重缺陷。報告相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)后，立即向省調(diào)申請對該隔離刀閘進行停電處理[1]。停電后使用直流電阻測試儀對該隔離刀閘進行三相接觸電阻測試，發(fā)現(xiàn)A、B 相接觸電阻較大，均超過了規(guī)定標準值180μΩ。分解后發(fā)現(xiàn)條形觸指彈簧、條形觸指及柱形觸頭嚴重氧化，條形觸指及柱形觸頭燒蝕嚴重。條形觸指及柱形觸頭在長期分合互相摩擦作用下，導(dǎo)致其接觸部位部分鍍銀層脫落[2]。一次設(shè)備主接線方式如圖1 所示。

圖1 某220kV 戶外式開關(guān)站一次設(shè)備接線方式

2 發(fā)熱原因分析

2.1 隔離刀閘發(fā)熱根本原因

（1）從電流熱效應(yīng)公式Q=I2Rt 可知[3]，隔離刀閘在流過電流時會產(chǎn)生較大熱量，從而使隔離刀閘溫度升高。

（2）在外界環(huán)境一定的情況下，隔離刀閘發(fā)熱根本原因是隨著時間推移，導(dǎo)體自身電阻會逐漸增大，加上其通過電流一般很大，通電時間較長所導(dǎo)致的。

2.2 隔離刀閘發(fā)熱主要原因

（1）隔離刀閘觸頭設(shè)計不合理。隔離刀閘在制造過程中質(zhì)量參差不齊，部分零部件若外包其他廠家來做，更容易出現(xiàn)質(zhì)量不過關(guān)的情況。如條形觸指彈簧彈性不一致、彈簧質(zhì)量不過關(guān)等[4]，造成條形觸指與柱形觸頭接觸壓力不均，從而導(dǎo)致接觸接觸電阻增大，引起隔離刀閘觸頭發(fā)熱。

（2）檢修質(zhì)量不過關(guān)。某水電站220kV GW4-220W型隔離刀閘在以往檢修中從未對隔離刀閘導(dǎo)電桿、防護罩、條形觸指彈簧、條形觸指等部件進行分解處理，僅做了簡單的涂抹導(dǎo)電膏等維護保養(yǎng)，涂抹導(dǎo)電膏或者電力復(fù)合脂的時候混入雜質(zhì)以及涂抹導(dǎo)電膏太多等，多年運行下來，導(dǎo)致條形觸指彈簧、墊片、螺栓、螺母等部件銹蝕嚴重，同時受大氣污穢環(huán)境影響，導(dǎo)電膏已經(jīng)干涸，條形觸指分別與導(dǎo)電桿、柱形觸頭接觸面均有較厚的金屬氧化物薄膜，導(dǎo)致接觸電阻增大，引起隔離刀閘觸頭發(fā)熱。隔離刀閘條形觸指未分解處理觸頭如圖2～圖4 所示。

圖2 隔離刀閘條形觸指未分解處理觸頭（一）

圖3 隔離刀閘條形觸指未分解處理觸頭（二）

圖4 隔離刀閘條形觸指未分解處理觸頭（三）

（3）接線板接觸部位電阻增大。引線與接線板是用螺栓連接，螺栓緊固力度不均，日常運行中有運行操作隔離刀閘導(dǎo)致的震動、氣候原因?qū)е碌臒崦浝淇s等原因會造成螺栓松動，同時由于本地大氣環(huán)境較為惡劣，酸雨、粉塵等不斷侵蝕，造成接線板接觸面污穢嚴重，接觸壓力不夠，甚至形成局部放電，引起接線板接觸部位電阻不斷增大。

（4）電弧燒傷接觸面。隔離刀閘在進行分、合閘操作時，會在條形觸指與柱形觸頭之間產(chǎn)生高溫電弧，高溫電弧會燒損兩者接觸面，從而導(dǎo)致兩者表面凹凸不平，導(dǎo)致接觸面積減小，接觸電阻增大。

（5）機械磨損接觸面。隔離刀閘在進行分、合閘操作時，受機械力的沖擊，會造成條形觸指及柱形觸頭鍍銀層脫落、變形、氧化等，導(dǎo)致接觸電阻增大，則運行中會引起隔離刀閘發(fā)熱[5]。燒傷及磨損隔離刀閘條形觸指如圖5所示，燒傷及磨損隔離刀閘柱形觸頭如圖6 所示。

圖5 燒傷及磨損隔離刀閘條形觸指

圖6 燒傷及磨損隔離刀閘柱形觸頭

3 隔離刀閘發(fā)熱處理方法

（1）紅外測溫儀確定隔離刀閘溫度偏高后，分別對隔離刀閘重點連接部位進行直阻測量并記錄數(shù)據(jù)。

（2）拆開隔離刀閘兩側(cè)引線，打開兩側(cè)接線座螺栓，查看引線有無斷股、銹蝕現(xiàn)象，嚴重者需要進行重新制作更換。

（3）將導(dǎo)電桿進行拆除，重點對其觸頭進行清洗，觸頭存在明顯燒傷、毛刺、表面氧化等問題時，用細砂紙對其進行打磨修復(fù)，如果損傷不明顯、不嚴重則不需要更換，只需要利用汽油、酒精清洗，去除其表面的污垢及氧化膜，然后按照規(guī)定要求涂抹適量凡士林。若燒傷、變形較為嚴重，則應(yīng)進行更換。

（4）檢查條形觸指彈簧、螺栓、墊片等部件有無銹蝕，輕者用細砂紙進行打磨，嚴重者進行更換，彈簧有變形或彈性不足時應(yīng)進行更換。處理后隔離刀閘條形觸指如圖7 所示，處理后隔離刀閘觸頭如圖8 所示。

圖7 處理后隔離刀閘條形觸指

圖8 處理后隔離刀閘觸頭

（5）檢查接線座轉(zhuǎn)動軸與滾輪間接觸是否正常，有無氧化情況，若有部分氧化則應(yīng)用細砂紙進行輕微打磨，并清除污穢，處理后應(yīng)按工藝標準要求進行復(fù)裝。

通過以上步驟對某水電站220kV GW4-220W 型隔離刀閘處理后，不符合要求的更換其整根導(dǎo)電桿，隔離刀閘A、B、C 相溫度保持在21℃內(nèi)（環(huán)境溫度為18℃內(nèi)，隔離刀閘所帶負荷為250MW 左右）。正在裝配的全新隔離刀閘觸頭如圖9 所示，處理前、后持續(xù)紅外測溫數(shù)據(jù)如表1 所示。

圖9 正在裝配的全新隔離刀閘觸頭

表1 處理前、后持續(xù)紅外測溫數(shù)據(jù)

4 隔離刀閘發(fā)熱預(yù)防措施

（1）增加檢修質(zhì)量，提高檢修人員作業(yè)素質(zhì)，改善作業(yè)環(huán)境，嚴格執(zhí)行工藝標準及技術(shù)規(guī)范，做好技術(shù)監(jiān)督。重點檢查導(dǎo)電回路條形觸指彈簧彈性及銹蝕情況，條形觸指變形、過熱、燒傷、磨損等情況，較為嚴重者則應(yīng)進行更換。檢修工作結(jié)束之后，應(yīng)認真檢查隔離刀閘所有零部件的接頭是否緊密貼合，避免因接觸不良造成發(fā)熱故障。

（2）提高制造工藝，要求廠家將條形觸指彈簧、螺栓、螺母等易生銹部件更換為不銹鋼材質(zhì)。

（3）運行人員縮短定期測溫周期，采用特殊天氣重點部位測溫等方式加強設(shè)備監(jiān)視。目前常用測溫有蠟片測溫和紅外測溫，通過觀察蠟片顏色及紅外圖譜可以及時了解設(shè)備運行狀況，及時進行判斷和處理。

（4）加強業(yè)主單位驗收把關(guān)，對檢修質(zhì)量不過關(guān)的設(shè)備應(yīng)提出整改意見，限期內(nèi)整改完畢。

5 結(jié)語

通過對某電站開關(guān)站隔離刀閘發(fā)熱缺陷處理過程，分析了隔離刀閘發(fā)熱原因及處理方法，提高了值班人員發(fā)現(xiàn)缺陷及處理缺陷的能力，從而大大提高了設(shè)備運行的可靠性，保障了系統(tǒng)供電的安全性。