運行中的隔離開關觸頭發熱原因分析與異常處理

摘要：根據變電站設備運行實際，探討了隔離開關常見故障。研究了隔離開關觸頭過熱事故的原因及應采取的措施。為變電站實施反事故技術措施提供了依據。

關鍵詞：隔離開關；電弧侵蝕；收縮電阻；過熱事故

隔離開關在高壓電氣設備序列中屬通斷類設備。由于其工作頻繁，使用范圍廣泛，過熱故障時有發生。我們有必要對隔離開關的過熱故障進行分析研究，使其安全、可靠的發揮應有的作用。

1隔離開關過熱故障的分析

由于隔離開關各結構部件基本外露，所以它的故障大體上屬于外部故障。隔離開關一部分過熱故障集中在導電罩、主觸頭和刀口壓指等處，一部分過熱故障集中在隔離開關接線端，線夾與導線的連接處。

隔離開關過熱故障的原因主要有以下幾種：

①隔離開關接線端與導體觸頭長期裸露于大氣中運行，極易受到水蒸氣、腐蝕性塵埃和化學活性氣體的侵蝕，在連接件接觸面上形成氧化膜，使導電體表面電阻增加，造成接觸不良而發熱。

②導線在風力舞動下或因負荷變化，引起連接件因周期性熱脹冷縮，造成連接螺絲松動減小了連接件有效接觸面積，增大接觸處的收縮電阻。受風力影響的故障，一般是發熱觸頭處在隔離開關的出線側，引線過長（3m以上）處于懸垂狀態。大風時嚴重搖擺，滾動觸頭受力后，使各滾動觸指接觸壓力失衡，造成接觸電阻增大發熱。還有GW10-220W隔離開關因管母擺動，使刀閘夾件松弛，造成動靜觸頭處弧光放電。

③安裝檢修不符合工藝要求，使倒閘操作中隔離開關觸頭合不到位，或過止點。

④設計結構不合理。

2 隔離開關觸頭在運行中的過熱機理分析

觸頭是隔離開關中的一個元件，其性能好壞對高壓電器整體性能起著關鍵作用。

隔離開關觸頭過熱的主要因素：

①機械磨損。觸頭在不斷的閉合過程中，承受著機械閉合力的沖擊，從而造成觸頭的變形、龜裂與剝落，統稱為機械磨損。

②接觸電阻。接觸電阻產生的原因有兩個：一是表面膜影響，二是收縮電阻。當動靜觸頭相互接觸時，僅有少數突出點真正接觸，結果使電流收縮至有限的幾個載流點，這種現象叫收縮電阻。我公司一臺JYN2-10-31D型手車開關隔離插頭主回路動、靜隔離觸頭燒損就是收縮電阻造成的。現場巡視設備中也發現該JYN2-10-31D型手車開關隔離插頭放電現象與理論分析相吻合。我們在變電站巡視設備，親眼目睹了一次事故過熱過程：1）隔離插頭觸頭間出現蘭色、紅色的放電火花及“呲呲”的放電聲。2）電弧侵蝕的過程中聲響變大，動靜觸頭燒熔后，燒壞有機質絕緣護罩產生弧光飄移，發展為相間短路燒壞開關。這樣在現場發現事故前兆的幾率一般是很低的，因此對其進行分析就顯得更加重要。

③電弧侵蝕。隔離開關開閉過程中電弧作用，能使觸頭表面的金屬熔融，蒸氣飛濺而散失，這種現象稱為電弧侵蝕。它決定觸頭的使用壽命。

④熔焊。當觸頭在閉合狀態下，由于通過很大的短路電流或過載電流，使觸頭發熱而形成熔焊稱為靜熔焊。當觸頭在閉合過程中由于彈跳而產生的電弧所形成的熔焊稱為動熔焊。如果觸頭熔焊后的焊接強度大于開關的機械分斷力，觸頭就不能斷開。如我公司的胡村站10KV西母隔離開關GN8-10T型隔離開關，由于刀口設計橫位，接觸面積小，在線路有短路故障時刀閘接點處多次粘連，如圖1；而同一變電站10KV東母隔離開關，由于刀口設計豎位，接觸面積合理而穩定運行，如圖2。

運行于電力系統合閘位置的10kV隔離開關，如GN2-10、GN6-10、GN8-10動靜觸頭大多數處于圖2橫位狀態，由于設計不合理，運行中出現缺陷概率大。所以應考慮大范圍的技術改造，以滿足電力系統穩定性運行的要求。

變電站運行中的隔離開關熔焊主要原因有：部件松動，刀口設計接觸面積小，刀口合的不嚴，通過短路電流時造成接觸部分過熱使刀口熔焊。熔焊后的隔離開關不能進行正常的倒閘操作，母線隔離開關檢修，會造成母線停電損失。

3隔離開關的運行與故障處理

運行中對隔離開關的要求：首先應能滿足通過短路電流時的動穩定和熱穩定條件；其次要求隔離開關結構簡單、緊湊、摩擦力小，便于檢修。

隔離開關的常見故障：接觸部位發熱、拉合失靈及操作卡滯、三相不同期。

對隔離開關接觸部位發熱的檢查，可使用下列方法：

①使用紅外線測溫儀。②夜巡。③雨雪天氣觀察水蒸氣、積雪融化情況。④檢查接觸部分的金屬顏色、氣味、相色漆變色開裂及烤糊焦味。發現隔離開關觸頭過熱、變色時，應立即匯報調度，采取限負荷措施或通知檢修人員來站停電處理。

操作隔離開關，發現拒動時的處理：

①機械操作的隔離開關發生拒合或拒分，應檢查斷路器是否斷開，隔離開關機械閉鎖是否解除，隔離開關傳動機構是否有卡塞的地方，閘口是否銹死或燒傷，可輕輕晃動操作把手進行檢查，在未查明原因前不得強行操作。

②操作電動隔離開關出現拒動時，應首先判明是隔離開關機械傳動部分故障還是電動操作回路故障，如果是電動回路故障，應檢查各電氣閉鎖回路是否已經解除，操作回路電源三相電壓是否正常，如果經檢查確系電動操作回路故障，可用手動操作機械拉、合隔離開關，當發現為電氣回路閉鎖為解除時，在未查明原因前不得強行解除閉鎖操作隔離開關。

③操作中隔離開關發生支持絕緣子斷裂，嚴禁操作該隔離開關，應匯報調度，通知檢修單位處理。如果發現隔離開關機械傳動部分存在缺陷，但隔離開關導電部分良好無問題，可待下次隔離開關停電時處理。

隔離開關合閘時，因為隔離開關三相不同期合不上，出現隔離開關單相接觸不良，可拉開隔離開關重新合閘，也可以用絕緣桿將其撥正，如果出現隔離開關三相接觸不良或單相差距很大時，應匯報調度，通知檢修人員來站處理，不得對該隔離開關強行操作。

結論

我們根據變電站設備實際情況，探討了隔離開關常見故障及處理。控制隔離開關觸頭過熱的關鍵問題是要選擇良好的觸頭接觸形式，加強對隔離開關的檢查與監督，定期進行檢修。以上分析為我站制定反事故技術措施提供了依據。